肘關(guān)節(jié)恐怖三聯(lián)征內(nèi)側(cè)副韌帶修復(fù)的生物力學(xué)研究

馬寧 袁鋒

肘關(guān)節(jié)后脫位合并尺骨冠突和橈骨小頭骨折稱(chēng)為肘關(guān)節(jié)恐怖三聯(lián)征，1996 年由 Hotchkiss 首次命名。當(dāng)前肘關(guān)節(jié)恐怖三聯(lián)征治療指南建議常規(guī)進(jìn)行外側(cè)副韌帶 ( lateral collateral ligament，LCL ) 修復(fù)，但是否需要修復(fù)內(nèi)側(cè)副韌帶 ( medial collateral ligament，MCL ) 是治療肘關(guān)節(jié)恐怖三聯(lián)征中爭(zhēng)論的焦點(diǎn)。本研究的目的是通過(guò)測(cè)量肘關(guān)節(jié) MCL 完整狀態(tài)、肘關(guān)節(jié)恐怖三聯(lián)征模型中損傷狀態(tài)及重建后肘關(guān)節(jié)的生物力學(xué)指標(biāo)，探討 MCL 對(duì)肘關(guān)節(jié)穩(wěn)定性的影響，評(píng)價(jià)修復(fù) MCL 的療效。

材料與方法

一、標(biāo)本的制作及固定

測(cè)試標(biāo)本為 6 例新鮮冰凍成人男性上肢標(biāo)本，左右各 3 例。平均年齡 70 ( 65～78 ) 歲，標(biāo)本儲(chǔ)備在 -20 ℃ 的深低溫條件下，實(shí)驗(yàn)前通過(guò) 18 h 的室溫解凍。自肘關(guān)節(jié)內(nèi)上髁上方及下方 15 cm 離斷肱骨干及尺橈骨，剝離上肢所有皮膚、肌肉及筋膜，完整保留肘關(guān)節(jié)囊、MCL、LCL 及前臂骨間膜。

標(biāo)本的尺橈骨保持中立位，用裝有自凝牙托粉( II 型 ) 及牙托水 ( 上海市珊瑚化工廠 ) 的 PVC 管包埋固定肘關(guān)節(jié)標(biāo)本的肱骨近端及尺橈骨遠(yuǎn)端，將包埋好的標(biāo)本固定于特制夾具上，夾具兩邊各有兩個(gè)螺栓孔，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中螺栓通過(guò)固定 PVC 管固定肘關(guān)節(jié)。

二、肘關(guān)節(jié)“恐怖三聯(lián)征”模型的制備及修復(fù)方式

取內(nèi)側(cè)入路用骨鑿切除 6 mm 冠突造成 II 型冠突骨折，尸體標(biāo)本研究顯示成人冠突高度約為 17～19 mm，本實(shí)驗(yàn)的冠突切除高度為 6 mm，約占冠突高度的 1 / 3；通過(guò)切斷 LCL 后向橈骨頸方向剝離，露出橈骨頭，采用骨刀切除 10 mm 的橈骨頭造成橈骨頭骨折；LCL 及 MCL 從肱骨的起點(diǎn)離斷，因?yàn)榇瞬课皇?LCL 及 MCL 損傷最常撕裂的部位[1]。采用 lasso 縫合[2]固定方式固定冠突骨折 ( 圖 1a )；采用克氏針交叉固定橈骨頭骨折 ( 圖 1b )；采用微纖維編織縫線經(jīng)骨隧道縫合側(cè)副韌帶的方式修復(fù)側(cè)副韌帶，縫線自肱骨遠(yuǎn)端的內(nèi)側(cè)打孔處穿入，從肱骨外側(cè)面的對(duì)應(yīng)點(diǎn)穿出，在肱骨外側(cè)面打結(jié) ( 圖 1c )。

三、肘關(guān)節(jié)穩(wěn)定性測(cè)試

將肘關(guān)節(jié)標(biāo)本固定于自制肘關(guān)節(jié)夾具上，支具與 DDL20 拉扭萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī) ( 長(zhǎng)春機(jī)械科學(xué)研究院有限公司 ) 相連接。采用數(shù)字散斑相關(guān)法，分別在1.5 N.m 的外翻及內(nèi)旋力矩下，在肘關(guān)節(jié) 0°、30°、60°、90° 屈曲時(shí) (圖 2) 測(cè)量：( 1 ) 肘關(guān)節(jié)完整狀態(tài)( 對(duì)照組 ) 下肱尺關(guān)節(jié)的外翻及內(nèi)旋角度；( 2 ) 恐怖三聯(lián)征模型下，固定冠突、橈骨頭，修復(fù) LCL，不修復(fù) MCL ( 修復(fù)組 1 ) 時(shí)肱尺關(guān)節(jié)的外翻及內(nèi)旋角度；( 3 ) 恐怖三聯(lián)征模型下，固定冠突、橈骨頭，修復(fù) LCL，修復(fù) MCL ( 修復(fù)組 2 ) 時(shí)肱尺關(guān)節(jié)的外翻及內(nèi)旋角度。

四、測(cè)量方法

圖1 a：肘關(guān)節(jié)恐怖三聯(lián)征損傷中冠突固定方式；b：橈骨頭固定方式；c：LCL 修復(fù)方式Fig.1 a: The fixation method of the coronoid process for terrible triad of the elbow; b: The fixation method of the radial head; c: The repair model of LCL

肘關(guān)節(jié)的外翻及內(nèi)旋角度的測(cè)量采取數(shù)字散斑相關(guān)法進(jìn)行測(cè)量肘關(guān)節(jié)在冠狀面上的外翻轉(zhuǎn)角。數(shù)字散斑相關(guān)法或稱(chēng)為數(shù)字圖像相關(guān)法，其測(cè)量原理是用圖像采集、圖像數(shù)字化處理物體在不同變形狀態(tài)或者不同變形時(shí)刻的兩幅圖像，從而得到面內(nèi)位移分量和面內(nèi)位移梯度。其變形識(shí)別的過(guò)程是：分別采集物體變形前后的數(shù)字散斑圖，如果將變形前的一小塊圖像定義為樣本子區(qū)，變形后的圖像中與樣本子區(qū)相對(duì)應(yīng)的那一小塊圖像定義為目標(biāo)子區(qū)，則只要找到目標(biāo)子區(qū)和樣本子區(qū)之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，就可以實(shí)現(xiàn)變形量的提取。樣本子區(qū)與目標(biāo)子區(qū)的位置差別包含了位移分量，形狀差別包含了應(yīng)變分量。這樣就把變形測(cè)量問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一個(gè)數(shù)字計(jì)算過(guò)程。從原則上講，只要得到反映被測(cè)對(duì)象不同變形狀態(tài)的便面數(shù)字圖像，而且這些圖像是從具有一定對(duì)比度和信息層次的散斑所構(gòu)成，就能應(yīng)用數(shù)字散斑相關(guān)技術(shù)進(jìn)行變形等信息的提取，實(shí)現(xiàn)變形的非接觸式測(cè)量。

五、統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用 SPSS 17.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析，所測(cè)數(shù)據(jù)以表示，組內(nèi)不同屈曲角度間比較采用單因素方差分析，組間比較采用配對(duì)t檢驗(yàn)；檢驗(yàn)水準(zhǔn)α＝0.05 。

圖2 肘關(guān)節(jié)標(biāo)本四種屈曲狀態(tài) ( a：屈曲 0°；b：屈曲 30°；c：屈曲 60°；d：屈曲 90° ) 及自制固定裝置實(shí)物圖Fig.2 Four kinds of flexion states of the elbow samples ( a: Flexion angle 0°; b:Flexion angle 30°; c: Flexion angle 60°; d:Flexion angle 90° ) and a physical map of the self-made fixation bench

結(jié) 果

一、外翻穩(wěn)定性

在 1.5 N.m 的外翻扭矩的作用下，完整的肘關(guān)節(jié)從完全伸直位到屈曲 90°，MCL 均處于緊張狀態(tài)。對(duì)照組在 0°、30°、60°、90° 屈曲角度下的外翻角度為 ( 3.3±0.7 ) °、( 3.4±1.3 ) °、( 3.6±0.9 ) °、( 3.7±1.5 ) °；修復(fù)組 1 在 0°、30°、60°、90° 屈曲角度下的外翻角度為 ( 4.7±1.7 ) °、( 5.0±1.9 ) °、( 6.1±2.0 ) °、( 6.9±2.2 ) °；修復(fù)組 2 在 0°、30°、60°、90° 屈曲角度下外翻角度為 ( 3.9±0.9 ) °、( 4.1±0.8 ) °、( 4.2±1.2 ) °、( 4.4±1.6 ) °、( 4.2±1.2 ) °。完整組內(nèi)各屈曲角度間關(guān)節(jié)外翻松弛度比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (P＞0.05 )。修復(fù)組 1 ( 恐怖三聯(lián)征模型下修復(fù)冠突，橈骨頭，LCL ) 的肘關(guān)節(jié)的外翻穩(wěn)定性下降，與完整肘關(guān)節(jié)相比，外翻松弛度明顯增加，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (P＜0.05 )。修復(fù)組 2 ( 恐怖三聯(lián)征模型下修復(fù)冠突，橈骨頭，LCL 及MCL ) 平均外翻松弛度是 ( 4.2±1.2 ) °，與修復(fù)組 1 的外翻松弛度之間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (P＜0.05 )。與完整肘關(guān)節(jié)的外翻松弛度之間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (P＞0.05 ) (圖 3)。

二、內(nèi)旋穩(wěn)定性

在 1.5 N.m 的內(nèi)旋扭矩的作用下，對(duì)照組在0°、30°、60°、90° 屈曲角度下的內(nèi)旋角度為 ( 6.0±2.0 ) °、( 5.8±1.8 ) °、( 6.2±1.2 ) °、( 8.3±1.1 ) °；修復(fù)組 1 在 0°、30°、60°、90° 屈曲角度下的內(nèi)旋角度為 ( 6.5±1.9 ) °、( 7.1±2.2 ) °、( 8.2±1.8 ) °、( 12.3±2.1 ) °；修復(fù)組 2 在 0°、30°、60°、90° 屈曲角度下的內(nèi)旋角度為 ( 6.2±1.2 ) °、( 6.0±1.6 ) °、( 6.5±1.3 ) °、( 8.4±1.5 ) °。完整組內(nèi)各屈曲角度間關(guān)節(jié)內(nèi)旋松弛度比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (P＞0.05 )。修復(fù)組 1 與完整肘關(guān)節(jié)相比內(nèi)旋松弛度明顯增加，內(nèi)旋松弛度平均為 ( 5.3±2.0 ) °，組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (P＜0.05 )。修復(fù)組 2 與完整組比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (P＞0.05 )，與修復(fù)組 1 的內(nèi)旋松弛度之間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (P＜0.05 ) (圖 4)。

討 論

Jeong 等[3]認(rèn)為 MCL 是維持肘關(guān)節(jié)外翻及內(nèi)旋穩(wěn)定的主要結(jié)構(gòu)。這一結(jié)論已得到廣泛認(rèn)可。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)制作肘關(guān)節(jié)恐怖三聯(lián)征模型，并在模型中通過(guò)對(duì) MCL 進(jìn)行修復(fù)實(shí)驗(yàn)也證實(shí) MCL 對(duì)肘關(guān)節(jié)外翻和內(nèi)旋穩(wěn)定性有非常重要的作用。但是，在治療肘關(guān)節(jié)恐怖三聯(lián)征時(shí)是否對(duì)常規(guī)修復(fù) MCL，尚存在較大爭(zhēng)議。

生物力學(xué)研究方面，Beingessner 等[4]在模擬肘關(guān)節(jié)恐怖三聯(lián)征損傷的生物力學(xué)研究中發(fā)現(xiàn)，在 LCL 修復(fù)及橈骨頭修復(fù)或者置換后，修復(fù) MCL比固定小的冠突骨折在恢復(fù)肘關(guān)節(jié)穩(wěn)定性方面更加有效，凸顯了 MCL 在肘關(guān)節(jié)穩(wěn)定性中的作用。Pollock 等[5]在進(jìn)行 II 型冠突骨折、側(cè)副韌帶損傷及外科修復(fù)的生物力學(xué)研究中發(fā)現(xiàn)，存在 II 型冠突骨折、MCL 和 LCL 損傷的肘關(guān)節(jié)模型中，修復(fù) MCL和 LCL 將恢復(fù)肘關(guān)節(jié)的內(nèi)翻、外翻穩(wěn)定性，只修復(fù)LCL 不能恢復(fù)內(nèi)旋穩(wěn)定性，認(rèn)為如果雙側(cè)側(cè)副韌帶損傷的情況下僅進(jìn)行單側(cè)修復(fù)會(huì)破壞肘關(guān)節(jié)的平衡性。Jensen 等[6]生物力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)在橈骨頭切除及MCL 切斷的情況下，單獨(dú)修復(fù) MCL 比單獨(dú)置換橈骨頭在恢復(fù)肘關(guān)節(jié)外翻及內(nèi)旋穩(wěn)定性上效果更好，有可能恢復(fù)足夠的肘關(guān)節(jié)外翻及內(nèi)旋穩(wěn)定性。Pollock等[7]生物力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)切除 MCL 后束引起肘關(guān)節(jié)內(nèi)翻及內(nèi)旋角度增大，可能導(dǎo)致肘關(guān)節(jié)內(nèi)翻及內(nèi)旋不穩(wěn)定，因此建議對(duì)于 MCL 后束功能不全的患者應(yīng)該避免前臂旋前及肩關(guān)節(jié)外展以保證肘關(guān)節(jié)MCL 愈合。Charalambous 等[8]通過(guò)生物力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，在 MCL 損傷合并橈骨頭兩部分骨折的情況下，切除橈骨頭將明顯增加外翻松弛度，切除或者置換橈骨頭將增加肘關(guān)節(jié)內(nèi)翻松弛度，對(duì)于合并 MCL 損傷的肘關(guān)節(jié)損傷，修復(fù) MCL 對(duì)維持肘關(guān)節(jié)穩(wěn)定性有非常重要的作用。而本研究通過(guò)生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)也證實(shí)，如果恐怖三聯(lián)征模型中存在 MCL 損傷，修復(fù)損傷的 MCL，可以明顯改善肘關(guān)節(jié)的外翻及內(nèi)旋穩(wěn)定性。

圖3 各組肘關(guān)節(jié)外翻松弛度數(shù)據(jù)圖例Fig.3 Valgus laxity of the elbow in each group

圖4 各組肘關(guān)節(jié)內(nèi)旋松弛度數(shù)據(jù)圖例Fig.4 Internal rotatory laxity of the elbow in each group

當(dāng)前的肘關(guān)節(jié)恐怖三聯(lián)征治療指南中指出，只有在修復(fù)了冠突，橈骨頭，LCL 后發(fā)現(xiàn)肘關(guān)節(jié)仍有不穩(wěn)定的情況下才考慮修復(fù) MCL，不推薦作為常規(guī)治療手段[9]。Rodriguez-Martin 等[10]進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，根據(jù)此指南對(duì)肘關(guān)節(jié)恐怖三聯(lián)征患者進(jìn)行治療后可以取得滿意療效，但術(shù)后可能出現(xiàn)關(guān)節(jié)僵硬、尺神經(jīng)癥狀及創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎等術(shù)后并發(fā)癥。Forthman 等[11]也認(rèn)為在治療肘關(guān)節(jié)恐怖三聯(lián)征修復(fù)MCL 是不必要的，作者通過(guò)臨床研究發(fā)現(xiàn) MCL 手術(shù)修復(fù)后的結(jié)果與未進(jìn)行手術(shù)修復(fù)的療效相比無(wú)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，由此推測(cè)，生物力學(xué)研究夸大了 MCL在肘關(guān)節(jié)外翻穩(wěn)定性的重要性。有些臨床醫(yī)生也認(rèn)為在處理肘關(guān)節(jié)恐怖三聯(lián)征損傷時(shí)修復(fù)或者置換橈骨頭，固定 II 型冠突骨折，單純修復(fù) LCL 也能達(dá)到有效的治療效果[12-14]。

但是 Eygendaal 等[15]通過(guò)長(zhǎng)期隨訪發(fā)現(xiàn)，大部分 MCL 損傷的患者都存在肘關(guān)節(jié)外翻不穩(wěn)定相關(guān)性疾病，如關(guān)節(jié)退化，異位骨化，疼痛等，因此認(rèn)為應(yīng)該對(duì)存在 MCL 損傷的患者進(jìn)行 MCL 修復(fù)。Toros等[16]對(duì)患者進(jìn)行短期隨訪發(fā)現(xiàn)，進(jìn)行 MCL 修復(fù)的患者異位骨化及內(nèi)側(cè)疼痛的發(fā)生率與未進(jìn)行手術(shù)修復(fù)相比有明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，作者認(rèn)為，忽視內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)的修復(fù)將導(dǎo)致內(nèi)上髁異位骨化擠壓尺神經(jīng)造成肘關(guān)節(jié)活動(dòng)受限，由此認(rèn)為應(yīng)該對(duì) MCL 損傷的患者進(jìn)行 MCL 修復(fù)。

本實(shí)驗(yàn)在肘關(guān)節(jié)恐怖三聯(lián)征模型中對(duì) MCL 修復(fù)組與非修復(fù)組進(jìn)行對(duì)比研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，MCL 修復(fù)組與非修復(fù)組在肘關(guān)節(jié)外翻及內(nèi)旋穩(wěn)定性上差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (P＜0.05 )，驗(yàn)證了肘關(guān)節(jié) MCL 在肘關(guān)節(jié)中維持外翻及內(nèi)旋穩(wěn)定性的重要性。因此臨床上治療肘關(guān)節(jié)恐怖三聯(lián)征伴有 MCL 損傷的患者時(shí)，建議對(duì) MCL 進(jìn)行修復(fù)，以避免術(shù)后存在肘關(guān)節(jié)外翻及內(nèi)旋不穩(wěn)定，避免術(shù)后因肘關(guān)節(jié)不穩(wěn)定進(jìn)行長(zhǎng)期外固定導(dǎo)致的肘關(guān)節(jié)僵硬以及 MCL 損傷后局部腫脹壓迫尺神經(jīng)，導(dǎo)致尺神經(jīng)麻痹等并發(fā)癥。

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