腓骨切除及脛腓骨聯(lián)合固定術(shù)后的踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性

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腓骨切除及脛腓骨聯(lián)合固定術(shù)后的踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性

盧巍1，陳春2，蔣振東1，胡曉芳1，楊琳1

(1.遵義醫(yī)學(xué)院珠海校區(qū) 人體解剖學(xué)教研室，廣東 珠海519041；2.溫州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院骨科，浙江 溫州325000)

[摘要]目的 探討腓骨切除及脛腓骨聯(lián)合固定術(shù)后的踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性，為臨床上腓骨切除的位置及是否進(jìn)行脛腓骨聯(lián)合固定術(shù)提供理論依據(jù)。方法 選取6例無(wú)損傷和結(jié)構(gòu)畸形的新鮮成年人下肢標(biāo)本。在不同位置行腓骨切除術(shù)，測(cè)量腓骨切除術(shù)及腓骨切除術(shù)并行脛腓骨聯(lián)合固定術(shù)后踝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性。結(jié)果 踝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性與腓骨切除的位置及長(zhǎng)度密切相關(guān)，切除的位置離踝關(guān)節(jié)越近，切除的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，踝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性越差。脛腓骨聯(lián)合固定術(shù)提高踝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性，特別是位于腓骨下段水平切除組，手術(shù)前后踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性有顯著性差異。結(jié)論 當(dāng)腓骨切除長(zhǎng)度增加時(shí)，腓骨遠(yuǎn)端(外踝)的相對(duì)位置易發(fā)生變化，應(yīng)盡可能考慮在脛腓骨遠(yuǎn)端實(shí)施脛腓骨聯(lián)合固定術(shù)，維持踝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定。

[關(guān)鍵詞]腓骨切除；脛腓骨聯(lián)合固定術(shù)；踝關(guān)節(jié)；穩(wěn)定性；踝關(guān)節(jié)位移

腓骨是用于成人骨重建最常用的骨。由于其長(zhǎng)度合適，有血管蒂，易于取材，使其成為骨重建移植物的最理想選擇。一些其他的情況也會(huì)實(shí)施腓骨切除，比如腫瘤、非先天性的復(fù)雜骨折或腓骨發(fā)育不全。腓骨取材也會(huì)有一些副作用，比如供體部位疼痛、感覺(jué)喪失、以及在某些情況下踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)定[1-3]。通常認(rèn)為踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)定與腓骨的長(zhǎng)度和取材的部位相關(guān)。生物力學(xué)研究還沒(méi)有腓骨長(zhǎng)度與踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性的關(guān)系的相關(guān)數(shù)據(jù)，以及是否脛腓骨骨干變形有關(guān)。我們對(duì)尸體標(biāo)本進(jìn)行了生物力學(xué)分析，評(píng)估各級(jí)腓骨的切除術(shù)后的不穩(wěn)定和踝關(guān)節(jié)的固定是否可以減輕切除造成的不穩(wěn)定。本研究可能為腓骨用于移植的最優(yōu)切除長(zhǎng)度提供生物力學(xué)依據(jù)，也為此情況下腳踝的遠(yuǎn)端固定建立指導(dǎo)方針，防止出現(xiàn)二次腳踝骨關(guān)節(jié)炎。

1材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)材料以新鮮成人下肢標(biāo)本為研究對(duì)象，無(wú)外傷及結(jié)構(gòu)畸形，男性標(biāo)本3具，年齡35～52歲，左右兩側(cè)每側(cè)3例共6例下肢標(biāo)本(本實(shí)驗(yàn)標(biāo)本由遵義醫(yī)學(xué)院珠海校區(qū)人體解剖學(xué)教研室提供)，從膝關(guān)節(jié)處離斷，保留小腿與足部皮膚、肌肉等軟組織即可，采用牙托粉和牙托水包埋固定小腿脛骨平臺(tái)，制備成小腿-足踝關(guān)節(jié)標(biāo)本模型。

1.2實(shí)驗(yàn)儀器三維激光掃描儀(Model 2 000, 3D Digital Corporation, USA)，點(diǎn)云密度512×1 000，分辨率0.5 mm，精度0.2 mm；Geomagic 8.0軟件(Geomagic Studio，USA)；Bose材料試驗(yàn)機(jī)(ELF-3510AT,Bose,Inc., USA)。

1.3實(shí)驗(yàn)分組從腓骨頭下端至外踝下端上方6 cm處止，腓骨長(zhǎng)度為(24.78±2.28)cm，將要切除的腓骨等分為3段：近段1/3段、中段1/3段和遠(yuǎn)段1/3段。此6例標(biāo)本依次行近段1/3切除術(shù)、上中段2/3腓骨切除術(shù)、上中段2/3腓骨切除行脛腓骨聯(lián)合固定術(shù)、全段腓骨切除術(shù)、全段腓骨切除行脛腓骨聯(lián)合固定術(shù)。因?yàn)樵陬A(yù)實(shí)驗(yàn)時(shí)顯示行近段1/3切除術(shù)后，與正常組相比踝關(guān)節(jié)在前/后方向的相對(duì)位移稍微增大，而在上/下、內(nèi)/外3個(gè)方向的相對(duì)位移基本上沒(méi)有變化，可能是由于腓骨切除較短且位置較高，其穩(wěn)定性較好，所以此組不實(shí)施脛腓骨聯(lián)合固定術(shù)。根據(jù)腓骨切除狀態(tài)及長(zhǎng)度分為6組：正常(N)組、近段1/3腓骨切除組(A)、上中段2/3腓骨切除組(B1)、上中段2/3腓骨切除行脛腓骨聯(lián)合固定術(shù)組(B2)、全段腓骨切除組(C1)、全段腓骨切除行脛腓骨聯(lián)合固定術(shù)后組(C2)。依次采集6側(cè)標(biāo)本在6種狀態(tài)下踝關(guān)節(jié)在前/后、上/下、內(nèi)/外3個(gè)方向的相對(duì)位移。

1.4腓骨切除及脛腓骨固定術(shù)

1.4.1腓骨切除于試驗(yàn)前4~6 h取出制備好的小腿-足踝關(guān)節(jié)標(biāo)本, 室溫解凍。每具標(biāo)本首先完成腓骨完整狀態(tài)(N)測(cè)試。標(biāo)定好各段腓骨切除的起止位置。取小腿外側(cè)切口，逐層切開(kāi)皮膚、皮下筋膜，鈍性分離腓骨長(zhǎng)、短肌后暴露腓骨，剝離段腓骨表面骨膜，采用線鋸切除預(yù)切除段腓骨，逐層縫合。取出腓骨段長(zhǎng)度測(cè)量其長(zhǎng)度。在加載測(cè)試前，對(duì)6例標(biāo)本內(nèi)、外踝骨性突出部位進(jìn)行標(biāo)定，采用三維激光掃描記錄內(nèi)、外踝的初始位置。

1.4.2脛腓聯(lián)合固定術(shù)鈍性分離脛腓骨間膜及軟組織，剝離脛骨骨膜，測(cè)量腓骨切除下端平面脛腓骨骨間距離，在已切下的腓骨中切取合適長(zhǎng)度腓骨骨塊，將腓骨骨塊植入的脛腓骨之間。從外向內(nèi)行脛腓聯(lián)合固定術(shù)：從腓骨打入骨皮質(zhì)螺絲釘(長(zhǎng)度：4.5~6.0 cm)、依次穿透植骨塊到達(dá)對(duì)側(cè)脛骨骨皮質(zhì)。完成固定術(shù)后，逐層縫合。

將已標(biāo)定的標(biāo)本置于材料試驗(yàn)機(jī)上。在足底放置水平板，模擬足站立相狀態(tài)，保持踝關(guān)節(jié)在加載過(guò)程始終處于中立位(見(jiàn)圖1)。首先對(duì)內(nèi)、外踝骨性突出位置進(jìn)行初始標(biāo)定，然后以50 N/s的速度逐漸加載至700 N，保持50 s，再記錄內(nèi)、外踝的上下、前后、內(nèi)外位移值。采用三維激光掃描儀對(duì)標(biāo)本進(jìn)行掃描成像。掃描所得的數(shù)據(jù)文件通過(guò)Geomagic 8.0軟件進(jìn)行圖像配準(zhǔn)與測(cè)算(見(jiàn)圖2)，同樣的加載模式在每具標(biāo)本上進(jìn)行。

A：近段1/3腓骨切除組(A組)；B: 上中段2/3腓骨切除組(B組)；C: 全段腓骨切除組(C組)。圖1　各組手術(shù)后踝關(guān)節(jié)標(biāo)本側(cè)面觀

A：加載前的掃描圖像；B：加載后的掃描圖像；C：配準(zhǔn)后的圖像。圖2　Geomagic Studio 8.0分析界面

1.5統(tǒng)計(jì)學(xué)處理不同水平腓骨切除重復(fù)加載3次，同時(shí)進(jìn)行掃描，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)取3次掃描數(shù)據(jù)的均值，①比較正常組與各腓骨切除狀態(tài)下的內(nèi)、外踝位移值；②不同水平腓骨切除組之間的內(nèi)、外踝位移值；③腓骨切除狀態(tài)與相應(yīng)脛腓骨聯(lián)合固定術(shù)后各組之間的數(shù)據(jù)比較。數(shù)據(jù)使用SPSS 13.0進(jìn)行分類，統(tǒng)計(jì)方法采取多樣本定量數(shù)據(jù)重復(fù)測(cè)量的方差分析[4]，多重比較采用LSD方法，P<0.05表示具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2結(jié)果

2.1內(nèi)、外踝在前/后方向的相對(duì)位移與正常組相比，不同水平腓骨切除組，內(nèi)、外踝在上/下位移顯著大于前/后和內(nèi)/外位移。在不同水平腓骨切除實(shí)驗(yàn)組，內(nèi)、外踝在前/后方向的相對(duì)位移存在顯著性差異(F=25.434,P=0.002)。A、B1、C1與N組相比較有顯著差異(P<0.05)，說(shuō)明腓骨切除后內(nèi)、外踝在前/后方向的相對(duì)位移發(fā)生改變。行脛腓骨聯(lián)合固定術(shù)后，B2與B1，C2與C1相比較有顯著性差異，內(nèi)外踝前/后方向的相對(duì)位移顯著減小，說(shuō)明脛腓骨聯(lián)合固定術(shù)對(duì)維持踝關(guān)節(jié)前/后方向的穩(wěn)定性有較好效果。B2和N組之間有顯著差異，C2和N組之間無(wú)顯著差異，說(shuō)明在腓骨下端切除后行脛腓骨聯(lián)合固定術(shù)的效果較好，能使前/后方向的相對(duì)位移恢復(fù)到接近正常組的水平。

2.2內(nèi)、外踝在上/下方向的相對(duì)位移在不同水平腓骨切除實(shí)驗(yàn)組，內(nèi)、外踝在上/下方向的相對(duì)位移存在顯著性差異(F=4.203,P=0.007)。A與N組相比較無(wú)顯著差異，B1、C1與N組相比較有顯著差異(P<0.05)。行脛腓骨聯(lián)合固定術(shù)后，B2與B1，C2與C1相比較有顯著性差異，內(nèi)外踝上/下方向的相對(duì)位移顯著減小，說(shuō)明脛腓骨聯(lián)合固定術(shù)對(duì)維持踝關(guān)節(jié)上/下方向的穩(wěn)定性有較好效果，B2、C2與N相比無(wú)顯著性差異，說(shuō)明行脛腓骨聯(lián)合固定術(shù)能使踝關(guān)節(jié)的上/下方向的位移恢復(fù)到接近正常組的水平。

2.3內(nèi)、外踝在內(nèi)/外方向的相對(duì)位移與正常組相比，不同水平腓骨切除組的內(nèi)/外位移變化最小。在不同水平腓骨切除實(shí)驗(yàn)組內(nèi)、外踝在內(nèi)/外方向的相對(duì)位移差異不明顯(F=1.947,P=0.200)。A與N組相比較無(wú)顯著差異，B1、C1與N組相比較有顯著差異，說(shuō)明A組時(shí)對(duì)內(nèi)、外踝在內(nèi)/外方向的相對(duì)位移影響不大，B1、C1組有一定影響。行脛腓骨聯(lián)合固定術(shù)后，B2與B1，C2與C1相比較有顯著性差異，說(shuō)明行脛腓骨聯(lián)合固定術(shù)對(duì)維持踝關(guān)節(jié)內(nèi)/外方向的穩(wěn)定性有較好效果，B2、C2與N相比無(wú)顯著性差異，說(shuō)明行脛腓骨聯(lián)合固定術(shù)使踝關(guān)節(jié)的內(nèi)/外方向的位移恢復(fù)到接近正常組的水平。

腓骨切除狀態(tài)內(nèi)踝與外踝的相對(duì)位移值前/后上/下內(nèi)/外統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)FPN(正常組)0.37±0.040.47±0.060.36±0.089.3550.005A(近段1/3腓骨切除組)0.87±0.900.49±0.510.46±0.545.5200.024B1(上中段2/3腓骨切除組)-1.96±0.67**-1.59±0.74**0.89±0.5540.1280.001B2(B1行脛腓骨聯(lián)合固定術(shù)組)-0.83±0.33**0.46±0.220.64±0.5230.093<0.001C1(全段腓骨切除組)-1.12±0.41**-0.75±2.420.57±0.662.0550.209C2(C1行脛腓骨聯(lián)合固定術(shù)組)0.33±0.050.35±0.05**0.40±0.102.1520.167F25.4344.2031.947P0.0020.0070.200

與N組比較，*P<0.05；與N組比較，**P<0.01。

3討論

3.1外踝在踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性中的作用腓骨的長(zhǎng)度常由于某種原因造成短縮，如先天發(fā)育異常、骨折的發(fā)生、骨折后的畸形愈合等，若對(duì)腓骨遠(yuǎn)端的骨折不予積極處理，容易造成外踝的移位。踝關(guān)節(jié)骨折是一類常見(jiàn)的骨折[5]，易導(dǎo)致外踝長(zhǎng)度的短縮。以往的臨床治療中，常注重內(nèi)踝骨折的解剖復(fù)位，而忽略外踝在踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定中的作用。踝關(guān)節(jié)損傷常導(dǎo)致踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)，臨床上患者常出現(xiàn)行走困難、踝部疼痛等癥狀，最終發(fā)展成為骨性關(guān)節(jié)炎。

自從腓骨作為供體骨在骨移植術(shù)中成功應(yīng)用后，在臨床上，經(jīng)常用截取腓骨作為自體骨移植的來(lái)源。近年來(lái)，部分研究結(jié)果已表明：少數(shù)患者實(shí)施腓骨移植術(shù)后，踝關(guān)節(jié)出現(xiàn)不同程度的不適或疼痛，嚴(yán)重者甚至出現(xiàn)踝關(guān)節(jié)炎。Bekerom等[6]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：外踝的上移會(huì)導(dǎo)致距骨外移, 而距骨每外移1 mm；脛距關(guān)節(jié)的接觸面積減少42%，隨著腓骨切除長(zhǎng)度的增加脛距關(guān)節(jié)面的接觸應(yīng)力呈上升趨勢(shì)，且外踝與內(nèi)踝在3個(gè)方向(前后、上下、內(nèi)外)上的相對(duì)位移值也相應(yīng)改變。Weber[7]通過(guò)比較正常人與患者的足部X光片，分析發(fā)現(xiàn)外踝上移，踝穴會(huì)變寬，距骨在踝穴中失去穩(wěn)定位置，從而導(dǎo)致踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)。陳宇等[8]在對(duì)腓骨行部分切除術(shù)后，腓骨遠(yuǎn)端成角和側(cè)方移位的研究中提出：腓骨切除后外踝位移，可能造成外踝韌帶松弛，踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)；外踝同時(shí)發(fā)生向下或向前位移時(shí)，脛腓前、后韌帶的應(yīng)力增加；外踝只發(fā)生在向前移位時(shí)，距腓前韌帶的應(yīng)力減小，而跟腓韌帶的應(yīng)力改變不明顯，距腓后韌帶的應(yīng)力略有增加；外踝向上位移增加時(shí)，距腓前、后韌帶和跟腓韌帶的應(yīng)力減小。外踝位移和周圍副韌帶應(yīng)力改變共同促使踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性降低。

本研究重點(diǎn)關(guān)注腓骨切除長(zhǎng)度在踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性中的作用。外踝依靠腓骨頭關(guān)節(jié)、脛腓前、后韌帶、脛腓骨間膜來(lái)穩(wěn)定脛骨與腓骨的相對(duì)位置，完整的脛腓骨間膜有利于踝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定。本實(shí)驗(yàn)N組時(shí)，內(nèi)踝與外踝在上/下、前/后和內(nèi)/外3個(gè)方向的位移相對(duì)最小。當(dāng)腓骨切除后，腓骨頭關(guān)節(jié)的作用會(huì)逐漸減小，隨著切除腓骨長(zhǎng)度的增加，骨間膜越不完整，外踝逐漸發(fā)生位移。從本實(shí)驗(yàn)A組可見(jiàn)，當(dāng)腓骨切除長(zhǎng)度為1/3時(shí)，上/下方向的相對(duì)位移增大，前/后和內(nèi)/外方向的相對(duì)位移變化不大。當(dāng)腓骨切除長(zhǎng)度超過(guò)1/2后，脛腓骨間膜不能維持外踝的穩(wěn)定[9-10]，從本實(shí)驗(yàn)B1、C1組可見(jiàn)，內(nèi)外踝3個(gè)方向的位移明顯增大，說(shuō)明外踝的穩(wěn)定性變差。實(shí)驗(yàn)證明上/下位移變化最大，顯著大于前/后和內(nèi)/外位移，而內(nèi)/外位移的變化最小。腓骨部分切除后，腓骨缺損長(zhǎng)度與供側(cè)肢體的整體形態(tài)和功能有密切關(guān)系，切取的腓骨越長(zhǎng), 腓骨遠(yuǎn)端保留的骨越短, 對(duì)踝關(guān)節(jié)影響越嚴(yán)重，當(dāng)腓骨遠(yuǎn)端剩余長(zhǎng)度短于6 cm, 將極大影響踝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性[11]。

3.2脛腓骨固定術(shù)對(duì)腓骨切除后踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定的影響臨床上認(rèn)為，保留腓骨遠(yuǎn)端長(zhǎng)度(含外踝)5～6 cm，不會(huì)影響踝關(guān)節(jié)功能。有研究認(rèn)為[12], 兒童腓骨的切取長(zhǎng)度是4.5～6 cm，成人腓骨的切取長(zhǎng)度是8～23 cm，而腓骨切取長(zhǎng)度對(duì)踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定的影響存在爭(zhēng)議。有文獻(xiàn)報(bào)道：外踝骨折、腓骨移植或腓骨骨折會(huì)引起踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)，從而導(dǎo)致骨性關(guān)節(jié)炎的發(fā)生[13]。臨床術(shù)后追蹤已證實(shí)，兒童腓骨的完整性遭到破壞，就會(huì)引起各種并發(fā)癥如踝關(guān)節(jié)的生長(zhǎng)紊亂[14]。腓骨中段1/3切除后(距下脛腓關(guān)節(jié)12 cm)，通過(guò)踝關(guān)節(jié)正位及旋后內(nèi)收位時(shí)，X線顯示無(wú)骨折移位；在踝關(guān)節(jié)外展位、背伸位、跖屈位時(shí)X線則顯示腓骨發(fā)生移位。本實(shí)驗(yàn)證實(shí)：腓骨的完整性有利于踝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定，腓骨損傷或腓骨切除可能會(huì)引起距骨位移、脛腓關(guān)節(jié)距離增加、踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)定。

本研究證實(shí)，腓骨切取長(zhǎng)度小于腓骨總長(zhǎng)度的1/3時(shí)，如A組只在前/后方向的相對(duì)位移增大，且變化較小，而上/下方向及內(nèi)/外方向的相對(duì)位移變化不明顯，說(shuō)明上段腓骨切除時(shí)，對(duì)踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性的影響較小。而切取長(zhǎng)度超過(guò)腓骨總長(zhǎng)度的1/3，如B1、C1組與N組相比，3個(gè)方向的相對(duì)位移都明顯增大，且前/后方向及上/下方向的相對(duì)位移增大明顯，踝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性變差。當(dāng)實(shí)施脛腓聯(lián)合固定術(shù)后，如B2與B1、C2與C1組相比，3個(gè)方向的相對(duì)位移都明顯減小，特別是C2組與N組相比，3個(gè)方向的位移無(wú)顯著性差異，說(shuō)明腓骨下段切除行脛腓骨固定術(shù)能較好改善踝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性，使之恢復(fù)到接近正常水平。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，脛腓聯(lián)合固定術(shù)能保持脛腓骨聯(lián)合的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，防止因腓骨長(zhǎng)度的缺失外踝產(chǎn)生的移位，維持踝關(guān)節(jié)周圍韌帶及踝關(guān)節(jié)外側(cè)區(qū)域的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，避免脛距關(guān)節(jié)接觸應(yīng)力增加對(duì)外踝產(chǎn)生影響，盡可能使外踝的相對(duì)位移恢復(fù)到腓骨完整時(shí)狀態(tài)，從而在整體上維持踝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定。

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[收稿2015-10-11;修回2015-11-12]

(編輯：王靜)

Study of stability of ankle joint after fibular osteotomy and tibiofibular syndesmotic fixation following fibular osteotomy

LuWei1，ChenChun2,JiangZhendong1,HuXiaofang1,YangLin1

(1.Department of Anatomy, Zhuhai Campus of Zunyi Medical University, Zhuhai Guangdong 519041, China;

2.Department of Orthopedics, The First Affiliated Hospital of Wenzhou Medical University, Wenzhou Zhejiang 325000, China)

[Abstract]Objective To investigate the stability of the ankle joint after fibular osteotomy and tibiofibular syndesmotic fixation following fibular osteotomy, to provide the theoretical basis for fibular osteotomy and tibiofibular syndesmotic fixation.Methods Six fresh adult cadavers were used to perform biomechanical analysis. Fibular resections were carried out at different levels and the stability of ankle joint was assessed before and after syndesmotic fixations.Results The stability of the ankle joint was related to the level of resection of the fibula. The location of the resection closer to the ankle joint, the longer the length of the resection, the worse the stability of the ankle joint. Syndesmotic fixation improved over all stability and this was significant when the resection was done at lower levels.There were significant differences in the stability of the ankle joint before and after the operation.Conclusion When the resection of fibula length is increased, the relative position of the distal fibula (Lateral malleolus) could be easily changed. We should consider the tibiofibular syndesmotic fixation as far as possible tomaintain the stability of the ankle joint.

[Key words]fibular osteotomy; tibiofibular syndesmotic fixation; ankle joint; stability;ankle joint displacement

[中圖法分類號(hào)]R322

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[文章編號(hào)]1000-2715(2015)06-0571-05

[通信作者]楊琳，博士，講師，研究方向：臨床應(yīng)用解剖學(xué)方向，E-mail:aiyzwll@aliyun.com。

[基金項(xiàng)目]遵義醫(yī)學(xué)院博士啟動(dòng)基金資助項(xiàng)目(NO：F746)。