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轴向负荷下提携角对肘关节接触面积及周围韧带的影响

摘要目的:本研究模拟人的日常活动——在100N的轴向负荷下做肘关节屈伸活动,目的是研究动态提携角是否与维持肘关节稳定的结构(关节接触区域、周围韧带)的变化有相关性及其作用方式,为在肘部屈伸活动中,使用动态提携角作为肘关节功能重建手术、肘部损伤机制的参考,提供相关理论依据。<br>  方法:使用四维计算机断层扫描技术,根据纳入和排除标准,一共获取了6名志愿者(4名男性和2名女性)的计算机断层扫描图像。利用Mimics和3-matic Medical进行三维模型重建,根据既往文献中对韧带起止点的描述,将内侧韧带复合体前束(AMCL)和外侧尺副韧带(LUCL)分别分为外侧、中部和内侧三部分。测量肘关节屈曲角度,AMCL和LUCL的长度,肱尺骨关节面、肱桡骨关节面接触面积及质心。在Geomagic Wrap软件中建立肱骨远端的解剖坐标系并记录尺骨纵轴上两点的矢量。坐标系的X轴定义为垂直于肱骨远端内外侧面最突出两点与肱骨长轴形成平面的直线,方向指向肱骨前方。Y轴定义为肱骨的长轴,方向从肱骨远端指向近端。Z轴垂直于X轴和Y轴,方向由肱骨内侧指向外侧。提携角为XOY平面与矢量夹角。<br>  结果:肘关节在100N的轴向负荷下平均屈伸活动范围为92.9°±18.4°。肘关节动态提携角的平均变化范围为11.4°±3.7°。平均AMCL外侧、中部和内侧变化范围分别为4.3±0.4mm、4.4±0.7mm、5.0±1.3mm。平均LUCL外侧、中部和内侧变化范围分别为5.4±1.8mm、5.1±1.4mm、4.2±0.7mm。平均肱尺骨关节面接触面积为1232.6±293.5mm2,其平均变化范围为1073.6±130.8mm2,平均肱桡关节面接触面积为345±58.2mm2,其平均变化范围为304.4±89.9mm2。<br>  在屈伸活动中,6例志愿者肘关节随着屈曲角度的变化与动态提携角的变化呈现负相关性(p<0.01)。6例志愿者的AMCL外侧、中部和内侧的长度变化与动态提携角变化表现为一致显著负相关性(0.3<|rs|<1,P<0.05)。LUCL的三个部分在活动中的变化与动态提携角变化无一致显著相关性(p>0.05)。肱尺关节接触区域和肱桡关节接触区域在活动中的面积变化与动态提携角变化无一致的显著相关性(p>0.05)。<br>  结论:(1)证实动态提携角与肘关节屈伸角度呈负相关;(2)支持动态提携角对肘关节稳定性方面的影响,提示在屈伸过程中,动态提携角和AMCL的长度变化呈负相关,可作为肘关节功能重建手术的参考;(3)关节的接触区域质心可随着肘关节的运动不断改变。

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