检索历史 清除

摘要目的<br>　　Scheuerman''s（休门氏）病是脊柱的一种结构性后凸的疾病，往往在青春期发病，是青少年脊柱后凸最常见的病因。休门氏病的诊断标准是X线侧位片上连续3个椎体出现大于5°的楔形变。其常见临床分型为胸段后凸型，胸腰段后凸型及腰段后凸型。本研究选择年轻的胸腰段后凸型（Thoracolumbarkyphosis,TLK））型患者进行研究。本研究基于肌骨多体动力学、有限元仿真技术对TLK型的休门氏病患者的腰背部肌群和胸腰段脊柱的椎体及椎间盘的生物力学特征进行研究;同时研究此类患者的步态特征。从而明确患者椎旁肌群、椎骨及椎间盘组织的异常生物力学特征及其与慢性腰背痛的关系，同时明确患者的步态是否存在异常。期望根据此研究的结果，为临床工作中对此类患者的诊疗提供理论依据。<br>　　方法<br>　　（1）招募20名年轻的TLK型的休门氏病患者和20名健康年轻人进行实验。在受试者站立时行体前屈30°、60°、90°,受试者的运动学数据由Vicon三维红外动作捕捉系统采集、力学数据由AMT1测力台采集，同时利用有线表面肌电系统采集体前屈动作时竖脊肌的表面肌电（sEMG）信号。<br>　　（2）利用OpenSim平台肌力优化的方法对此类患者竖脊肌、多裂肌肌群的生物力学机制进行研究，建立此类患者的计算机模型，分别模拟分析体前屈30°,60°,90°时胸腰段竖脊肌和多裂肌的生物力学机制。<br>　　（3）选择典型患者和健康人各一例的影像数据，分别建立有限元模型。以基于OpenSim计算得出的椎体间反作用力作为有限元模型的边界条件，对二者直立状态、体前屈30°、60°、90°的4种工况下，脊柱T8-S1节段的椎体、椎间盘、关节软骨应力和应变的结果进行分析并对比。<br>　　（4）通过Visual3D软件建立患者下肢7个刚体环节的骨骼模型，模拟并确定患者和健康人步态运动学特征是否存在差异。<br>　　结果<br>　　（1）OpenSim肌骨模型研究的结果:<br>　　1）两组受试者在体前屈30°、60°、90°动作的整个阶段，髂肋肌，最长肌和多裂肌肌力曲线变化均表现出显著性的差异（P＜0.05）。<br>　　2）体前屈30°和60°时，患者髂肋肌肌力峰值分别高于健康人的120％和105％，体前屈90°动作，患者的髂肋肌肌力峰值低于健康人的90％;在体前屈30°、60°、90°过程中，其最长肌肌力峰值分别小于健康人的105％,114％及120％（20％-80％阶段）。<br>　　3）在动作的回升期间，患者体前屈30°和60°时的多裂肌肌力峰值分别高于健康人的115％和109％，在体前屈90°时，患者多裂肌肌力峰值低于健康人的117％。<br>　　（2）OpenSim肌骨模型与有限元模型耦合研究的结果:<br>　　1）直立状态下，椎体变形峰值结果，患者高出健康人330.2％;相同载荷下，患者椎间盘上的应力峰值均高于健康人，L5/S1椎间盘应力变化最高达387.5％。健康人关节软骨应力峰值发生于L5/S1;患者关节软骨应力峰值发生于L1/L2软骨，患者高出健康人14.18倍。健康人和患者椎体的峰值应力均分布于L5椎体，患者高出健康人15.8％。<br>　　2）体前屈30°时，椎体变形峰值结果，患者高出健康人16.4％;椎体应力峰值结果，患者高出健康人171.5％;两者椎间盘峰值应力均发生于L5/S1节段，患者高出健康人39.7％;应力数值变化最大是发生于L1/2节段，患者高于健康人96.6％;二者关节突软骨上的峰值应力最大变化均发生于L1/2节段，患者较健康人高达11.1倍;其次在L5/S1节段患者为健康者9.13倍。<br>　　3）体前屈60°和90°时，患者胸腰椎变形峰值分别高出健康人为9.4％和41.8％;患者胸腰椎上的峰值应力分别高出健康人为58.7％和151.6％;二者椎间盘上的应力峰值都分布于L5/S1椎间盘，患者高于健康人分别为38.8％和96.5％。体前屈30°，60°和90°时，分布于腰椎上最大的应力峰值都分布于L5S1节段的关节突位置。<br>　　（3）步态研究的结果:<br>　　1）支撑时相:足跟着地阶段，TLK组和健康组的前后方向压力中心位置分别为-0.25±0.45m和-1.63±0.05m,P=0.00;两组髋关节外旋角度分别为-7.78±6.25°和-0.08±5.85°,P=0.02;两组的髋关节外旋力矩分别为0.07±0.05N/kg和0.05±0.07N/kg,P=0.02。全脚掌支撑阶段，两组的前后足底压力中心分别为-0.14±0.45m和-1.50±0.43m,P=0.00。足趾离地节段，两组前后足底压力中心分别为0.39±0.09m和-0.94±1.15m,P=0.01;踝关节跖屈角度分别为-2.33±7.48°和-10.18±7.77°，P=0.04。<br>　　2）摆动时相:摆动前期，两组的髋关节屈曲力矩分别为0.07±0.04N/kg和0.03±0.03N/kg,P=0.03。摆动中期，两组的髋关节伸髋力矩分别为-0.09±0.07N/kg和-0.24±0.14N/kg,P=0.01;髋关节内旋力矩分别为0.007±0.01N/kg和-0.01±0.02N/kg，P=0.03;膝关节屈曲力矩分别为-0.1±0.06N/kg和-0.19±0.09N/kg,P=0.03。摆动末期，两组的髋关节外旋角度分别为-8.84±6.81°和-1.15±6.96°，P=0.03;其余结果两组均无显著性差异（P＞0.05）。<br>　　结论<br>　　（1）髂肋肌和多裂肌肌群长期紧张状态导致的肌肉劳损应该是此类患者慢性腰背疼的原因之一。<br>　　（2）患者胸腰段脊柱的椎骨和椎间盘组织承载的长期异常应力会导致其出现退变，而上述组织的退变也应该是导致患者慢性腰背疼的又一原因。<br>　　（3）步态的足跟着地阶段，患者组动用了更多的髋关节外旋角度和外旋力矩去维持躯干重心以及下肢运动时的稳定性;全脚掌支撑阶段，患者髋关节外展角度，和髋关节伸髋力矩、膝关节伸膝力矩、踝关节跖屈力矩均大于健康人;摆动时相中各关节动力学力矩改变的结果导致患者的步幅减小，而这种步态改变的结果反应了患者在摆动时相躯体整体稳定性的下降。<br>　　临床意义:<br>　　（1）建议患者改变不良的生活方式，保持正确的站坐姿势。从而减轻腰背肌过度收缩导致的劳损，并可减少胸腰段椎体，椎间盘，等处的异常应力及应变而延缓椎体和椎间盘的退变的发生。<br>　　（2）腰背肌锻炼，中医疗法以及口服非甾体类消炎药和肌肉松弛剂等药物的方法可以缓解患者慢性腰背痛;对于顽固的腰背痛，可以沿竖脊肌或多裂肌的解剖走形进行封闭治疗;针对部分患者胸腰段关节突关节的骨关节炎，可以行关节突关节周围类固醇激素注射缓解疼痛。<br>　　（3）针对患者的异常步态，建议患者行走时适当内收并内旋髋关节;同时降低行走时的步频，从而尽量恢复髋关节的负重区并减少对于下肢关节面的磨损，进而延迟下肢关节退变的发生。