下胫腓联合韧带不同程度损伤的稳定性研究

本刊原载于《中华创伤骨科杂志》2015年第7期

近年来，踝关节下胫腓联合韧带损伤的诊断和治疗一直存在争议^[1,2,3]。下胫腓前韧带、后韧带、横韧带以及骨间韧带组成下胫腓联合复合体，与内、外侧副韧带共同维持踝穴的稳定。踝关节损伤后，维持和恢复下胫腓联合的稳定性至关重要，若得不到及时、有效的诊治，将会引发踝关节创伤性关节炎。但是对哪些患者、什么程度的韧带损伤需要行下胫腓联合固定手术依旧是目前争论的焦点^[4,5]。本研究拟从生物力学角度，通过在尸体标本上、不同体位下模拟不同程度的下胫腓联合韧带损伤对下胫腓联合分离距离、接触面积(尤其是胫距关节)、平均接触压强及峰值压强进行测量，以期明确下胫腓韧带损伤对踝关节稳定性的影响，检测踝关节"三柱理论"的准确性，根据分离距离推断下胫腓联合损伤的严重程度，为不同人群下胫腓联合韧带损伤的治疗方案提供实验依据。

材料与方法

一、实验材料

选取经福尔马林溶液浸泡1个月内、无损伤和畸形的国人成人防腐尸体下肢标本（图1）10具(男7具，女3具；左侧6具，右侧4具；由南方医科大学解剖教研室提供)。10具标本自踝关节上30 cm离断，保留小腿、踝及足。去除皮肤、肌肉等软组织，保留胫腓骨骨间膜、踝关节三角韧带、外侧副韧带及下胫腓韧带和关节囊（图2）。

二、实验方法

用聚甲基丙烯酸树脂包埋标本的胫骨结节端（图3）。把数字电子压力传感器(K-Scan5033，Tekscan公司，美国)置入踝关节内（图4）。在下胫腓联合韧带起止点的定位针上套入位移传感器，连接至静态电阻应变演示仪以记录下胫腓联合的分离移位。将标本置于BOSE Eletroc Force 3510材料试验机上（高精度生物材料实验系统；中国上海，力值：＋/－7.5kN；动态应变：＋/－25 mm；频率：100Hz）（图5）。在标本足底放置水平板，模拟成年人日常生活或运动相时的足底接触面。以50 N/s的速度对标本附加轴向载荷至500 N，维持30 s，以充分记录加载过程中胫距关节接触面积、平均接触压强及峰值压强等实验数据。标本在每个实验状态下加载测量3次，以3次实验数据的均值作为每次实验状态的最终实验结果。通过I-ScanSoftware软件（Tekscan公司，美国，MA 02127-1309）记录动态或静态测量下的压力数据，进行比较分析。以往的文献^[2]表明，踝关节所受的压力最高可达体质量的5~7倍，根据成年人双足站立时下肢所承受的压力范围，本次实验中为了避免过度、反复的压力加载对标本造成不可逆性损害而采用了500N（图6）。

具体步骤如下：①下胫腓联合韧带完整（A组）状态下，加载500N时，分别在不同体位下：中立位、背伸(15°)位、跖屈（20°）位、内翻（15°）位、外翻（20°）位、内旋（10°）位、外旋（5°）位下，测量全部标本下胫腓分离距离、胫距关节接触面积、平均接触压强及峰值压强的变化。②所有标本切断下胫腓联合前韧带（B组），测量7种体位压力下的数据。③在步骤2基础上，随机选取5具标本再切断后韧带（C1组），另选5具标本切断骨间韧带（C2组），分别测量500N压力下、7种体位下的数据。④所有标本切断下胫腓前韧带＋骨间韧带＋后韧带（D组），并切断骨间膜（>5 cm），分别测量500 N压力下、7种体位的数据。

三、统计学处理

采用SPSS13.0统计学软件，计量资料用±s表示，采用析因设计重复测量的方差分析，多重比较采用SNK-q法，P<0.05认为差异有统计学意义。

结果

在中立位、背伸(15°)位、跖屈（20°）位、内翻（15°）位、外翻（20°）位、内旋（10°）位、外旋（5°）位下，A组、B组标本的下胫腓联合分离距离、胫距关节接触面积、平均接触压强及峰值压强组内差异均无统计学意义（P>0.05，表1，表2，表3），且B组标本的踝关节稳定性好。下胫腓联合韧带2条韧带及2条以上损伤（C1组、C2组、D组），在中立位、背伸位、跖屈位、外翻位、内旋位，踝关节仍能维持稳定，在下胫腓联合分离距离、胫距关节接触面积、平均接触压强及峰值压强方面各体位间两两比较差异均无统计学意义（P>0.05，表1，表2，表3）。在外旋及内翻应力位下，踝关节出现不稳定，下胫腓分离距离增宽均>2 mm，比其他5种体位均明显；在下胫腓分离距离、胫距关节接触面积、平均接触压强及峰值压强方面与其他各体比较差异均有统计学意义（P<0.05，表1，表2，表3，表4）。但同组内外旋位与内翻位的各数据比较差异均无统计学意义（P>0.05）。随着损伤的加重，下胫腓韧带的分离距离增大，接触面积逐渐缩小，平均压强增大，峰值压强增大（图7），外旋位及内翻位更明显，推断多条韧带损伤后，这两个体位踝关节更容易引起损伤及并发症。A、B、C1、C2、D组下胫腓分离距离、胫距关节接触面积、平均接触压强及峰值压强变化趋势基本一致（图8）。

讨论

踝关节的下胫腓联合是一个微动连接关节，可出现上下、前后和旋转运动。腓骨在腓切迹中的正确位置依赖于下胫腓前、后韧带和骨间韧带的3点固定作用。国外有学者^[1]提出，只要胫、腓骨骨间膜保持完整，下胫腓联合就不会完全断裂或分离；在内、外踝骨折均能达到解剖复位并坚强固定的情况下，无须行下胫腓联合固定；在三角韧带完整的情况下，即使下胫腓联合发生分离，踝关节的稳定性也不会发生明显改变。并且认为在踝关节平面以上3.0~4.5 cm的范围有1个过渡区，如果三角韧带完好，固定内踝骨折，而无须固定下胫腓联合韧带，此为"Boden理论"^[2,3]。国内有学者^[4,5]提出踝关节"三柱理论"，外、中、内侧柱分别为外踝结构、下胫腓联合、内踝结构，2柱稳定可不固定下胫腓联合。只有当三者中2处或以上发生不可逆性损伤时，踝关节的稳定才会发生改变。

国内大多数医院还遵循以往的"Boden理论"，但目前看来这种理论至少是不全面的。有研究^[6]指出：阻止腓骨外移90％的阻力来自于3条下胫腓联合韧带，所以其中任何1条或2条韧带损伤都将影响下胫腓联合的稳定性和正常关节微动。下胫腓联合韧带连同胫、腓骨在下胫腓横切面上共同组成一个同心圆结构并保持一定张力，其中任何部分损伤都会导致环状链的缺损，都将会影响下胫腓联合的稳定性^[7]。未经手术治疗、自发愈合的韧带损伤，引起韧带松弛生长，最终易引起踝关节疼痛、不稳定、关节炎^[8]。内外踝骨折妥善固定后，如果下胫腓联合的稳定性未得到有效恢复，仍可能造成踝关节疼痛、不稳、创伤性关节炎等严重的不良后果，因此，判断下胫腓联合的稳定性十分重要^[9,10]。多数学者^[11]认为只要存在下胫腓分离就应该通过手术干预，良好、准确地复位能达到较好的临床效果。Stark等^[12]发现旋后外旋型Ⅳ度踝关节骨折固定内外踝后，仍有39％的患者下胫腓联合不稳定。Teramoto等^[13]通过对踝关节行三维力学分析，提出切断下胫腓韧带可导致踝关节在多个方向的不稳定，其中以踝关节的外旋和内翻时不稳定最明显。

普通人群能满足日常生活踝关节活动方向包括中立位、背伸(15°)位、跖屈（20°）位。但特殊人群如运动员运动中还常出现内翻（15°）位、外翻（10°）位、内旋（10°）位、外旋（5°）位^[14,15]。实验中我们发现，即使下胫腓联合韧带损伤较严重，若踝关节内外侧结构均稳定，在大部分体位下，如中立位、背伸位、跖屈位、外翻位、内旋位，踝关节仍能保持相对稳定，差异无统计学意义（P>0.05），下胫腓距离增宽基本小于2mm，接触面积的缩小、平均压强及峰值压强的增大变化均不明显，基本小于10％，这与目前的部分理论、文献^[1,2,3,4,5]相符。所以针对普通人群的日常需求，国内外部分学者不轻易对下胫腓联合韧带损伤进行手术、固定。但我们发现在内翻、外旋位下，除非轻度损伤，如下胫腓前韧带断裂，对踝关节稳定性无明显影响。当中度以上损伤即2条或以上韧带损伤时，踝关节的稳定性明显受损，差异有统计学意义（P<0.05），下胫腓距离增宽基本均大于2mm，导致接触面积的缩小、平均压强及峰值压强的增大变化基本大于10％，甚至有的超过了20％以上，使踝关节的稳定性明显受损。这与Teramoto等^[13]和邹明等^[15]的研究结果一致。并且在下胫腓分离距离、平均接触压强、峰值压强方面，前韧带＋后韧带损伤组比前韧带＋骨间韧带损伤组更明显，说明前者对踝关节的影响比后者损伤更明显。

常见的下胫腓联合损伤的机制是轴向负载下足的外旋和过度内翻，其他还有背屈、外翻、跖屈、旋前和内旋。当外旋扭力作用于踝关节，距骨被迫外旋，腓骨远端被推离胫骨。导致内踝骨折或三角韧带损伤，将出现下胫腓前、后、横、骨间韧带损伤，最后导致腓骨螺旋形骨折，胫、腓骨远端、下胫腓联合复合体分离。当踝关节处在中立位时，外旋力会导致胫腓韧带损伤，但不会损伤其他结构。下胫腓联合完全分离的大部分患者中，外旋力会导致Weber C型或Weber B型骨折，或Langer-Hansen分型的旋前外展Ⅱ、Ⅲ度，旋前外旋Ⅳ度及腓骨骨折线位于踝关节面上的旋后外旋型骨折，同时伴有踝穴增宽，偶尔可出现Maisson-neuver骨折^[16]。踝关节极度内翻，宽阔的距骨穹窿前缘挤入踝穴，距骨出现外旋，而胫骨内旋并挤推外踝，导致下胫腓前后韧带的撕裂、甚至断裂。这种损伤常见于跳跃类运动，如足球、羽毛球、篮球等对抗性运动。当运动员足着地后，步伐急停，重心下降、不稳，导致踝关节内翻，应力作用于踝关节而造成下胫腓韧带损伤^[16,17]。因此，在外旋或内翻体位下，即使胫、腓骨骨间膜无或轻度损伤,下胫腓联合仍可发生分离，下胫腓联合韧带损伤会明显影响踝关节的稳定性。建议对下胫腓联合中、重度韧带损伤者同时行踝关节内、中、外3个结构的修复固定，重视对下胫腓韧带的修复固定，特别对于踝关节运动要求更高的人群，如年轻人和运动员。

本研究的不足之处：本实验由于研究时间较仓促和尸体捐赠者不足，只收集10具防腐尸体标本，样本量相对较小；与新鲜标本的生物力学研究有差距[18]，体外实验的性质决定了本实验的结果可能与体内情况有所差异。由于在对软组织处理未有更接近生理状态的建模标准，目前基础研究仍无法建立包括骨、关节、肌肉、肌腱和完整韧带的生物力学模型。因此收集更大容量的样本来进行更符合人体踝关节损伤的研究尚需进一步探讨和努力。

参考文献(略)

(收稿日期：2015-03-23)

(本文编辑:张以芳)

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