利用X线平片分析骨折愈合的等效最弱截面

目的更多地提取X线平片中包含的骨折愈合力学信息,为临床骨折愈合治疗过程定量判断愈合程度提供有效并且简便实用的方法。方法 12只家兔胫骨中部横断造成骨折模型,并穿针进行滑动固定。利用力传感器在胫骨中部体表从前向后横向手动加载。通过安装在滑动固定器上的微位移传感器测量断端活动位移。采用计算机数据采集系统记录加载力值P和滑动架滑动位移ΔL关系曲线。以K=P/ΔL值代表带滑动固定器兔胫骨整体等效抗弯刚性。每周测量1次。采用经过数字化改造的手提X线机每周拍摄正、侧位X线片;在delphi软件开发环境中编写图像处理和计算程序。在X线正、侧位片灰度分析基础上,沿胫骨轴向扫描计算寻找等效最弱截面并计算其等效抗弯截面惯性矩,得到定量的抗弯刚度和断裂强度判据。结果家兔骨折愈合拆架时间分布在29～41 d。在正侧位X线片上获得计算机模拟的等效最弱截面分界线,且得到其抗弯截面惯性矩。最弱抗弯截面惯性矩与最强抗弯截面惯性矩的比值随愈合时间逐渐升高。侧位片比值术后第1周为(0.31±0.17),第2周为(0.34±0.13),第3周为(0.43±0.20),第4周为(0.56±0.23)。正位片位片比值术后第1周为(0.40±0.19),第2周为(0.47±0.16),第3周为(0.56±0.20),第4周为(0.66±0.11)。家兔骨折胫骨在体抗弯刚性测试所得K值术前平均为(3.976±4.986)N.μm-1,术后第1周为(0.679±1.026)N.μm-1,术后第2周为(2.115±3.233)N.μm-1,术后第3周为(3.459±4.723)N.μm-1,术后第4周为(4.788±4.831)N.μm-1。从1～4周愈合过程,X线片计算得到的最弱抗弯截面惯性矩和最强抗弯截面惯性矩的比值与K值之间具有很好的相关性。结论外骨痂生长有较强规律性,并且在普通正侧位X线平片易于辨认。从骨折近端和远端分别生长的骨痂在愈合进程中逐渐合拢,最终弥合。本文所述方法较好地反映了实际读片感觉。

外置式人工关节控制下的家兔膝关节再生与功能恢复

目的探讨仿生运动生物力学环境下关节再生的可能性。方法采用实验家兔7只,在实验家兔一侧股骨干和胫骨骨干各穿2枚直径1.5 mm克氏针,分别安装框架平台。然后在体外通过在膝关节内、外侧分别安装模拟膝关节矢状面运动轨迹的平面四杆机构,连接股骨和胫骨上已经安装好的框架平台。在股骨髁和胫骨平台同时截骨去除关节软骨、部分软骨下骨及十字交叉韧带和半月板等结构,但不损伤肌腱起止点,保留关节囊及囊外韧带,保留髌骨和籽骨。术后家兔自然活动。在关节截骨后的愈合过程中定期拍摄X线片,测量关节矢状面的活动度和骨性间隙。结果 7只实验家兔中6例成功安装外置式人工关节,截骨微创骨穿针仿生运动外置式人工关节控制下自然活动。膝关节被动活动范围分别为:术后第1周,极限屈曲位(144.7±15.62)°,极限伸直位(44.2±25.77)°,活动度(100.5±29.03)°;术后第12周,极限屈曲位(139.4±12.92)°,极限伸直位(40.4±22.04)°,活动度(99.0±23.39)°。截骨术后第12周与截骨术后第1周相比,屈曲位、伸直位和活动度均没有显著差异。X线显示骨性关节间隙依然存在。截骨侧骨性关节间隙明显减小,由截骨术后第1周(4.03±1.84)mm减小到第12周(2.32±1.05)mm,而对侧正常骨性关节间隙为(1.27±0.22)mm。术后16周拆除外置式人工关节,切开关节囊观察,发现新生白色软骨覆盖截骨再生表面,表面光滑,具有典型关节滑车结构,并且观察到类似韧带的纤维束从再生的股骨下端发出,终止于新生的胫骨上端。术后第25周,所有6只实验家兔截骨再生膝关节屈曲位(148.3±4.75)°,伸直位(48.30±17.57)°,活动范围(100.0±20.80)°;对侧(左侧)正常膝关节屈曲位(148.3±7.5)°,伸直位(21.6±9.09)°,活动范围(126.7±6.88)°。截骨侧、对侧骨性关节间隙分别为(1.4±0.59)、(0.92±0.35)mm。结论外置式仿生运动人工关节为家兔膝关节再生保留了再生空间,提供了一种运动模拟环境、印证了骨折愈合过程的应力适应性。本研究结果提示仿生运动生物力学环境下,正常家兔膝关节内截骨后再生是可能的。