引用本文: 咼金海, 黃富國. 近排腕骨間不穩的生物力學研究進展. 中國修復重建外科雜志, 2015, 29(1): 108-112. doi: 10.7507/1002-1892.20150022 復制
近排腕骨由舟骨、月骨、三角骨以及豌豆骨組成。近排腕骨間不穩主要指橈腕關節、遠端尺橈關節、舟月關節以及月三角關節之間的不穩定。近排腕骨間損傷(如柯氏骨折、舟骨骨折、月骨及其周圍脫位、近排腕骨韌帶損傷等)后,其正常生物力學結構發生變化,如未得到及時恢復,將導致近排腕骨間不穩的發生。現就近排腕骨間不穩相關的生物力學研究進展作一綜述。
1 橈腕關節
1.1 基礎生物力學研究
橈腕關節由舟骨、月骨和三角骨相連的弧狀關節面與橈骨遠端關節面構成,橈腕關節周圍韌帶維持其正常生物力學結構。Chen等[1]發現,當前臂旋轉時,舟骨與橈骨遠端的連接范圍在0.2~2.0 mm;從中立位到旋前位,尺腕、尺月及尺三角韌帶短縮最明顯;從中立位到旋后位,尺三角韌帶顯著延長,橈舟腕、尺腕、尺月以及背側腕骨間韌帶短縮最明顯。該結果不僅闡明了前臂旋轉時橈腕關節的生物力學變化,而且對治療腕關節疾病時如何減少橈腕關節韌帶負荷,也提供了重要參考。Zumstein等[2]研究發現,橈腕韌帶在橈骨附著的寬度與其距乙狀切跡的水平距離成正相關。該結果不僅有助于根據患者情況制定個體化手術方案,也為橈骨遠端骨折與橈腕韌帶關系研究提供了參考。
Tang等[3]認為,腕關節過度背伸時,舟骨與橈骨遠端的連接處存在兩種變化形式:一種為從中立位移動至橈關節面背側邊緣,另一種為仍然保持在關節面的中心位置。表明腕關節過度背伸或者橈偏,不僅會導致舟骨在橈骨的連接部位超出橈骨莖突,還可導致橈骨在舟骨、月骨的連接處移動至背側。Rainbow等[4]發現,當腕關節過度掌曲時,橈腕關節的接觸面積減少,且橈舟關節的接觸中心從中立位的近尺側移動至橈骨莖突和橈骨的掌側邊緣。以上兩項實驗結果為研究腕關節過伸或過曲時橈腕關節損傷機制,提供了重要的生物力學依據。
此外,Erhart等[5]認為橈腕關節關節腔容量對腕關節穩定起重要作用,因為即使關節腔容量稍增加,也會引起橈腕關節接觸生物力學明顯改變。如橈腕關節畸形愈合時,橈腕關節關節腔容量會增加,將導致腕關節運動范圍下降54%~69%;腕關節最大背伸位時,所有關節接觸面積減少50%左右;最大掌屈位和中立位時,舟骨窩接觸面積減少51%~54%、總橈關節面減少47%~50%;最大背伸位時,舟骨窩接觸應力增加129%。以上一系列變化可能是橈腕關節損傷畸形愈合后發生退行性病變的生物力學原因。因此正常橈骨遠端關節腔容量及形態的修復重建,能夠減少創傷后關節炎發生風險,促進橈腕關節活動恢復。
1.2 臨床生物力學研究
為了恢復橈腕關節的穩定性,韌帶修復術和關節融合術是較常用方法。Maschke等[6]發現,橈腕韌帶受損后腕關節將呈明顯尺偏,直接修復橈腕韌帶手術難度大,可通過修復肱橈肌肌腱加強橈舟頭韌帶,從而代償橈腕韌帶的功能。他們將肱橈肌部分止點保留于橈骨莖突,將另一部分近端肌腱殘端,通過由掌側至背側穿過頭狀骨中心的骨隧道,采用縫合錨固定于橈骨背側邊緣。C臂X線機透視評價顯示,使用該方法修復腕關節后的尺偏距離與正常腕關節相比,無明顯差異。Gíslason等[7]比較了3種部分腕關節融合術對腕關節生物力學的影響,結果顯示橈舟月關節融合術與橈舟、橈月關節融合術相比,在生物力學上更接近正常腕關節,能夠提供橈腕關節更好的穩定性。朱躍良等[8]研究發現,如采用近排腕骨切除術治療橈腕關節不穩,術后頭狀骨近端的4個子關節面和橈骨遠端的橈月窩匹配性差,橈月窩在腕背伸30°時壓強最小、中立位時最大,但正常生理狀態下,背伸30°時壓強最大、橈偏10°時最小。因此近排腕骨切除術在治療橈腕關節不穩時,會改變橈腕關節的正常生物力學機制,應慎重選擇。Tang等[9]還發現,與近排腕骨切除術相比,舟骨切除聯合4骨關節融合術后接觸應力降低了25%,接觸面積擴大了43%,但接觸活動度相同,因而發生退行性病變的可能行更小,尤其適用于腕關節炎患者。所以無論對于橈腕關節不穩患者或腕關節炎患者,都應從生物力學上仔細評估接觸應力、接觸面積和接觸部位后,慎重選擇手術方案。
2 遠端尺橈關節
2.1 基礎生物力學研究
遠端尺橈關節由橈骨乙狀切跡與尺骨頭環狀關節面和尺骨頭與三角纖維軟骨復合體兩部分組成。Lees[10]認為遠端尺橈關節不僅是重要的負荷承載關節,起著分配應力的作用,還是前臂活動、旋轉系統的中心環節,特別是在尺骨頭切除后,維持著單骨前臂的生物力學平衡。因此在治療遠端尺橈關節疾病時,應盡可能維持其正常解剖結構,從而保持該關節的負荷承重能力,以維持腕關節的穩定性。
Kataoka等[11]根據尺骨頭關節面解剖學中心深度,將尺骨頭分為兩種類型,凹陷型:深度超過0.8 mm,扁平型:深度小于0.8 mm。其研究發現扁平型尺骨頭與凹陷型相比,變異情況更多見。扁平型尺骨頭旋前旋后的軸線偏向尺骨頭內側,且遠離解剖學中心。因此尺骨頭的類型及變異情況將影響遠端尺橈關節的生物力學穩定性,在腕關節不穩的診療中應引起重視。
目前,對于三角纖維軟骨復合體維持遠端尺橈關節穩定性的作用已得到公認。但三角纖維軟骨復合體受損后,周圍軟組織對遠端尺橈關節穩定性的作用卻存在爭議。Moritomo[12]認為,三角纖維軟骨復合體的掌背側尺橈韌帶完全受損后,遠端骨間膜對遠端尺橈關節穩定性起著主要作用。大約40%遠端骨間膜具有遠端斜束,三角纖維軟骨復合體受損后遠端斜束在前臂明顯旋后位時維持遠端尺橈關節的穩定性。但Kitamura等 [13]卻發現,正常情況下,遠端斜束在旋轉中立位時才對遠端尺橈關節的穩定性起重要作用,而在旋前和旋后位時,遠端斜束的作用則不明顯。Arimitsu等[14]還發現,遠端骨間膜,特別是有遠端斜束的骨間膜,在尺骨縮短時對遠端尺橈關節的穩定作用較橈骨短縮時更重要。此外,Omori等[15]發現,柯氏骨折后畸形愈合的橈骨與健側相比,尺橈韌帶背側深支和淺支明顯被拉長,而遠端斜束卻明顯短縮,這些韌帶長度的改變將導致遠端尺橈關節松弛,從而影響前臂旋前范圍。
Iida等[16]認為三角纖維軟骨復合體受損后,尺側腕伸肌的肌腱及腱鞘主要維持遠端尺橈關節在前臂旋轉中立位和旋后位的動態穩定性。因此,在三角纖維軟骨復合體完全受損且修復困難時,應該盡量修復和維持尺側腕伸肌肌腱及腱鞘的解剖形態,從而降低遠端尺橈關節不穩定的風險。Kalson等[17]還發現尺側腕伸肌包含直徑約0.1 mm的螺旋形纖維束,該螺旋形纖維束與肌腱縱軸呈約8°的夾角,具有重要的生物力學作用,該結構的存在允許尺側腕伸肌分支在前臂旋轉時滑動,從而預防腕關節損傷。
2.2 臨床生物力學研究
造成遠端尺橈關節不穩的原因較多,最常見原因為橈骨遠端骨折,常采用掌側鎖定鋼板內固定術治療。但Jones等[18]認為,掌側鎖定鋼板內固定術不適合所有橈骨遠端骨折,內固定技術以及鋼板的選擇必須考慮患者解剖結構。鋼板雖然能提供堅強內固定,但是對重建正常解剖結構有影響,甚至改變遠端尺橈關節正常生物力學機制。因此在治療橈骨遠端骨折時,重建正常解剖結構才是恢復遠端尺橈關節穩定性的關鍵。Saito等[19]還發現,橈骨遠端骨折后,當橈骨相對于尺骨旋前位且背伸10~20°時,遠端尺橈關節穩定性會明顯下降,但當橈骨處于中立位時,遠端尺橈關節穩定性則無明顯變化。因此當橈骨遠端骨折時,橈骨背伸的角度至少需矯正至10°以內,才能維持遠端尺橈關節的穩定性。
此外,Greenberg等[20]認為遠端尺橈關節受損時,可采用遠側干骺端尺骨縮短術修復,術后不僅能明顯降低尺骨應力負荷,還能降低腕關節活動時的平均負荷及最大負荷,且不會對遠端尺橈關節的橫向應力產生明顯影響。該方法可以避免損傷遠端尺橈關節尺側關節面,從而維持遠端尺橈關節的生物力學穩定性。
若遠端尺橈關節發生縱向損傷時,Jones等[21]認為可選擇髕腱移植修復骨間韌帶術,能有效恢復尺腕關節應力分布,并顯著降低遠端橈尺關節的縱向不穩;同時橈骨頭應修復或置換,以減少橈骨短縮和尺骨撞擊力。該研究結果表明,若采用髕腱移植修復骨間韌帶術聯合橈骨頭置換術治療遠端尺橈關節縱向損傷,腕關節穩定性可恢復正常。如遠端尺橈關節僅為三角纖維軟骨復合體損傷,Kataoka等 [22]認為可使用掌長肌腱移植修復掌面深層的尺橈韌帶,從而修復三角纖維軟骨復合體,進一步改善遠側尺橈關節在掌背側的穩定性。如遠端尺橈關節為慢性背側不穩,姜宗圓等[23]則認為應采用尺側伸腕肌腱關節外捆綁法結合錨釘技術進行治療,該方法不僅能恢復受損遠端尺橈關節的穩定性,還能有效保護三角纖維軟骨復合體。術后隨訪發現,患肢握力、DASH評分、疼痛視覺評分(VAS)及腕關節旋前、旋后、背伸、掌屈活動度均較術前明顯改善。
另外,Sobczak等[24]認為,近排腕骨切除術作為近排腕骨間不穩的終末治療手段,會對肌肉功能產生影響,因此需要長時間正規功能康復。但對于部分腕關節不穩終末期的患者來說,如果能及早進行康復鍛煉,也是一種有效的治療手段。
3 舟月關節
3.1 基礎生物力學研究
舟月關節即舟骨與月骨之間形成的關節,周圍有數條韌帶覆蓋,Patterson等[25]認為在其數條韌帶中,背側舟月韌帶對舟月關節的穩定性維持最為重要。因為他們研究發現,舟骨周圍的掌側舟月韌帶及背側腕骨間韌帶發生斷裂時,并未引起舟月關節間隙明顯變化,但背側舟月韌帶損傷后,舟月關節間隙將明顯增大,所以舟月關節韌帶受損時,應重點修復背側舟月韌帶。但Nikolopoulos等[26]認為掌側舟月韌帶與背側舟月韌帶的最大應力負荷及強度無明顯差異,且對整個舟月韌帶的張力貢獻也各占50%左右,因此掌側舟月韌帶對舟月關節的穩定也起著重要作用,舟月關節受損時應將其修復。Lee等 [27]還發現舟月骨間韌帶在背伸位時,掌面近端所受負荷最大,而在中立位時軸向負荷最小。因此,舟月韌帶受損的患者應盡量避免背伸位軸向負荷,多采用中立位應力,從而避免進一步損傷舟月韌帶、促進其愈合。
舟月關節脫位是導致舟月關節不穩的常見原因之一,Omori等[28]發現舟月關節脫位后,舟骨發生屈曲旋前旋轉,并向橈背側移位,月骨則后旋背伸。舟月關節的這一改變,將導致遠排腕骨整體背側移位,嚴重影響腕關節生物力學的穩定性。因此舟月關節脫位后,應修復舟月關節的旋轉不良,減少遠排腕骨的背側移位,以恢復正常的解剖位置,從而恢復腕關節正常的生物力學穩定性。
3.2 臨床生物力學研究
對于舟月關節韌帶的修復方式,目前尚無定論。Lee等[29]認為應根據舟月關節的旋轉軸,采用雙側韌帶自體移植術修復舟月韌帶和橈舟頭韌帶,以確保舟月關節最小移位,并修復背側舟月韌帶。該方法與傳統Blatt關節囊固定術、改良 Brunelli肌腱固定術相比,能使舟月關節間隙聯系更緊密,并形成良好的舟月關節角,因此更接近正常生物力學結構,使舟月關節術后更穩定。Endress等[30]則認為,應采用手指近端指間關節側副韌帶為基礎的骨-側副韌帶-骨復合移植術來修復背側舟月韌帶,該方法能取得與正常背側舟月韌帶相似的生物力學特性。而Ehsan等[31]卻認為,應采用脫細胞真皮基質對舟月韌帶進行修復。
針對舟月關節脫位的治療,Jakubietz等[32]比較了5種克氏針固定術對舟月關節脫位的療效,包括單克氏針舟月關節固定術、雙克氏針舟月關節固定術、舟月聯合舟頭關節固定術、頭三角關節固定術及舟月、舟頭、頭三角關節聯合固定術。結果發現,單克氏針與雙克氏針舟月關節固定術的療效無明顯差異;舟月聯合舟頭關節固定術與舟月關節固定術相比,能獲得更好穩定性;而舟月聯合舟頭關節固定術與舟月、舟頭、頭三角關節聯合固定術的療效無明顯差異。提示舟月聯合舟頭關節克氏針固定術在治療舟月關節脫位時,不僅對其他關節影響較小,還能獲得更好生物力學穩定性,可作為首選術式。此外,Short等[33]還發現,若單獨采用背側腕骨間韌帶修復靜態舟月關節脫位,雖術后早期能夠降低舟月關節間隙,但遠期舟骨屈曲、舟骨尺偏以及月骨背伸位時舟月關節間隙明顯增加,因此他們認為單純采用背側腕骨間韌帶修復靜態舟月關節脫位,術后并不能恢復舟月關節穩定性。
4 月三角關節
4.1 基礎生物力學研究
月三角關節即月骨與三角骨之間形成的關節,月三角骨間韌帶及月三角韌帶對其穩定性具有重要作用。韓利軍[34]發現月三角骨間韌帶連接于月骨和三角骨相鄰的掌側、背側和近側邊緣,月三角骨間韌帶掌側部分僅與月三角韌帶相交,背側部分僅與背側橈三角韌帶相聯系,該韌帶血供不豐富,修復能力弱,損傷后自愈可能性小。Avrahami [35]則發現月三角韌帶呈馬蹄形,與舟月韌帶相比,該韌帶同樣較薄弱,且更加松弛。月三角韌帶的近中段由纖細的纖維軟骨組成,血供較差,外傷時較易受損,預后不佳。此外,León-Lopez等[36]還發現月三角韌帶損傷后,腕關節的總應力將使三角骨平均屈曲5.4°、旋后2.9°,而唯一能使受損三角骨背伸、旋前的肌肉則是尺側腕伸肌,因此他們認為尺側腕伸肌在月三角韌帶損傷后,維持著月三角關節的穩定性。
4.2 臨床生物力學研究
當月三角韌帶完全撕裂時,應通過肌腱固定術或關節固定術來修復重建月三角關節的穩定性。此外,尺骨縮短術也可以作為有效治療手段[35]。尤其對于單一月三角骨間韌帶損傷患者,Mirza等[37]認為可采用尺骨縮短術進行治療,術后大部分患者握力及改良Gartland Werley評分均較術前明顯增加。表明尺骨縮短術不僅能夠改善月三角韌帶、月三角骨間韌帶受損后月三角關節穩定性,還能改善患者臨床癥狀,從而獲得良好生活質量。
對于慢性活動性月三角關節不穩定的患者,可加強尺側腕伸肌鍛煉,以對抗月三角韌帶受損后腕關節旋后的力矩,維持腕關節穩定性[36]。此外,Omokawa等[38]認為可采用背側橈腕韌帶關節囊固定術治療受損的月三角骨間韌帶,即采用背側橈腕韌帶加強固定背側月三角骨間韌帶,從而達到維持月三角關節穩定性的目的。該方法不僅能減少患者疼痛,還能增加患者平均握力,改善腕關節活動范圍及功能。
5 問題及展望
目前,近排腕骨間不穩的生物力學研究已取得一定進展,并對臨床工作有一定指導作用,但仍存在以下問題。第一,近排腕骨間不穩的基礎生物力學研究較多,大部分觀點均達成一致,但部分觀點卻存在爭議。如三角纖維軟骨復合體受損后,周圍軟組織對遠端尺橈關節穩定性的作用機制、舟月關節韌帶的生物力學作用機制等。第二,臨床生物力學研究中近排腕骨間不穩重建方法尚無統一標準,且不少研究與基礎生物力學研究之間缺乏良好關聯,大大削弱了其對臨床實踐的指導作用。第三,影響近排腕骨間不穩的生物力學因素很多,目前研究并不全面,如缺乏對腕骨形態、鄰近關節面形態(尤其是橈骨遠端的形態)、遠端腕骨對近端腕骨產生的壓力等生物力學研究。第四,無論是基礎生物力學還是臨床生物力學研究,國內報道均較少,難以與國外研究進行對比,從而限制研究結果的臨床應用。
近排腕骨間不穩的生物力學機制仍需進一步全面探索,臨床生物力學研究應以相關的基礎生物力學研究作為參考;國內學者也應加大近排腕骨間不穩生物力學研究力度,從而增強對臨床實踐的指導意義。
近排腕骨由舟骨、月骨、三角骨以及豌豆骨組成。近排腕骨間不穩主要指橈腕關節、遠端尺橈關節、舟月關節以及月三角關節之間的不穩定。近排腕骨間損傷(如柯氏骨折、舟骨骨折、月骨及其周圍脫位、近排腕骨韌帶損傷等)后,其正常生物力學結構發生變化,如未得到及時恢復,將導致近排腕骨間不穩的發生。現就近排腕骨間不穩相關的生物力學研究進展作一綜述。
1 橈腕關節
1.1 基礎生物力學研究
橈腕關節由舟骨、月骨和三角骨相連的弧狀關節面與橈骨遠端關節面構成,橈腕關節周圍韌帶維持其正常生物力學結構。Chen等[1]發現,當前臂旋轉時,舟骨與橈骨遠端的連接范圍在0.2~2.0 mm;從中立位到旋前位,尺腕、尺月及尺三角韌帶短縮最明顯;從中立位到旋后位,尺三角韌帶顯著延長,橈舟腕、尺腕、尺月以及背側腕骨間韌帶短縮最明顯。該結果不僅闡明了前臂旋轉時橈腕關節的生物力學變化,而且對治療腕關節疾病時如何減少橈腕關節韌帶負荷,也提供了重要參考。Zumstein等[2]研究發現,橈腕韌帶在橈骨附著的寬度與其距乙狀切跡的水平距離成正相關。該結果不僅有助于根據患者情況制定個體化手術方案,也為橈骨遠端骨折與橈腕韌帶關系研究提供了參考。
Tang等[3]認為,腕關節過度背伸時,舟骨與橈骨遠端的連接處存在兩種變化形式:一種為從中立位移動至橈關節面背側邊緣,另一種為仍然保持在關節面的中心位置。表明腕關節過度背伸或者橈偏,不僅會導致舟骨在橈骨的連接部位超出橈骨莖突,還可導致橈骨在舟骨、月骨的連接處移動至背側。Rainbow等[4]發現,當腕關節過度掌曲時,橈腕關節的接觸面積減少,且橈舟關節的接觸中心從中立位的近尺側移動至橈骨莖突和橈骨的掌側邊緣。以上兩項實驗結果為研究腕關節過伸或過曲時橈腕關節損傷機制,提供了重要的生物力學依據。
此外,Erhart等[5]認為橈腕關節關節腔容量對腕關節穩定起重要作用,因為即使關節腔容量稍增加,也會引起橈腕關節接觸生物力學明顯改變。如橈腕關節畸形愈合時,橈腕關節關節腔容量會增加,將導致腕關節運動范圍下降54%~69%;腕關節最大背伸位時,所有關節接觸面積減少50%左右;最大掌屈位和中立位時,舟骨窩接觸面積減少51%~54%、總橈關節面減少47%~50%;最大背伸位時,舟骨窩接觸應力增加129%。以上一系列變化可能是橈腕關節損傷畸形愈合后發生退行性病變的生物力學原因。因此正常橈骨遠端關節腔容量及形態的修復重建,能夠減少創傷后關節炎發生風險,促進橈腕關節活動恢復。
1.2 臨床生物力學研究
為了恢復橈腕關節的穩定性,韌帶修復術和關節融合術是較常用方法。Maschke等[6]發現,橈腕韌帶受損后腕關節將呈明顯尺偏,直接修復橈腕韌帶手術難度大,可通過修復肱橈肌肌腱加強橈舟頭韌帶,從而代償橈腕韌帶的功能。他們將肱橈肌部分止點保留于橈骨莖突,將另一部分近端肌腱殘端,通過由掌側至背側穿過頭狀骨中心的骨隧道,采用縫合錨固定于橈骨背側邊緣。C臂X線機透視評價顯示,使用該方法修復腕關節后的尺偏距離與正常腕關節相比,無明顯差異。Gíslason等[7]比較了3種部分腕關節融合術對腕關節生物力學的影響,結果顯示橈舟月關節融合術與橈舟、橈月關節融合術相比,在生物力學上更接近正常腕關節,能夠提供橈腕關節更好的穩定性。朱躍良等[8]研究發現,如采用近排腕骨切除術治療橈腕關節不穩,術后頭狀骨近端的4個子關節面和橈骨遠端的橈月窩匹配性差,橈月窩在腕背伸30°時壓強最小、中立位時最大,但正常生理狀態下,背伸30°時壓強最大、橈偏10°時最小。因此近排腕骨切除術在治療橈腕關節不穩時,會改變橈腕關節的正常生物力學機制,應慎重選擇。Tang等[9]還發現,與近排腕骨切除術相比,舟骨切除聯合4骨關節融合術后接觸應力降低了25%,接觸面積擴大了43%,但接觸活動度相同,因而發生退行性病變的可能行更小,尤其適用于腕關節炎患者。所以無論對于橈腕關節不穩患者或腕關節炎患者,都應從生物力學上仔細評估接觸應力、接觸面積和接觸部位后,慎重選擇手術方案。
2 遠端尺橈關節
2.1 基礎生物力學研究
遠端尺橈關節由橈骨乙狀切跡與尺骨頭環狀關節面和尺骨頭與三角纖維軟骨復合體兩部分組成。Lees[10]認為遠端尺橈關節不僅是重要的負荷承載關節,起著分配應力的作用,還是前臂活動、旋轉系統的中心環節,特別是在尺骨頭切除后,維持著單骨前臂的生物力學平衡。因此在治療遠端尺橈關節疾病時,應盡可能維持其正常解剖結構,從而保持該關節的負荷承重能力,以維持腕關節的穩定性。
Kataoka等[11]根據尺骨頭關節面解剖學中心深度,將尺骨頭分為兩種類型,凹陷型:深度超過0.8 mm,扁平型:深度小于0.8 mm。其研究發現扁平型尺骨頭與凹陷型相比,變異情況更多見。扁平型尺骨頭旋前旋后的軸線偏向尺骨頭內側,且遠離解剖學中心。因此尺骨頭的類型及變異情況將影響遠端尺橈關節的生物力學穩定性,在腕關節不穩的診療中應引起重視。
目前,對于三角纖維軟骨復合體維持遠端尺橈關節穩定性的作用已得到公認。但三角纖維軟骨復合體受損后,周圍軟組織對遠端尺橈關節穩定性的作用卻存在爭議。Moritomo[12]認為,三角纖維軟骨復合體的掌背側尺橈韌帶完全受損后,遠端骨間膜對遠端尺橈關節穩定性起著主要作用。大約40%遠端骨間膜具有遠端斜束,三角纖維軟骨復合體受損后遠端斜束在前臂明顯旋后位時維持遠端尺橈關節的穩定性。但Kitamura等 [13]卻發現,正常情況下,遠端斜束在旋轉中立位時才對遠端尺橈關節的穩定性起重要作用,而在旋前和旋后位時,遠端斜束的作用則不明顯。Arimitsu等[14]還發現,遠端骨間膜,特別是有遠端斜束的骨間膜,在尺骨縮短時對遠端尺橈關節的穩定作用較橈骨短縮時更重要。此外,Omori等[15]發現,柯氏骨折后畸形愈合的橈骨與健側相比,尺橈韌帶背側深支和淺支明顯被拉長,而遠端斜束卻明顯短縮,這些韌帶長度的改變將導致遠端尺橈關節松弛,從而影響前臂旋前范圍。
Iida等[16]認為三角纖維軟骨復合體受損后,尺側腕伸肌的肌腱及腱鞘主要維持遠端尺橈關節在前臂旋轉中立位和旋后位的動態穩定性。因此,在三角纖維軟骨復合體完全受損且修復困難時,應該盡量修復和維持尺側腕伸肌肌腱及腱鞘的解剖形態,從而降低遠端尺橈關節不穩定的風險。Kalson等[17]還發現尺側腕伸肌包含直徑約0.1 mm的螺旋形纖維束,該螺旋形纖維束與肌腱縱軸呈約8°的夾角,具有重要的生物力學作用,該結構的存在允許尺側腕伸肌分支在前臂旋轉時滑動,從而預防腕關節損傷。
2.2 臨床生物力學研究
造成遠端尺橈關節不穩的原因較多,最常見原因為橈骨遠端骨折,常采用掌側鎖定鋼板內固定術治療。但Jones等[18]認為,掌側鎖定鋼板內固定術不適合所有橈骨遠端骨折,內固定技術以及鋼板的選擇必須考慮患者解剖結構。鋼板雖然能提供堅強內固定,但是對重建正常解剖結構有影響,甚至改變遠端尺橈關節正常生物力學機制。因此在治療橈骨遠端骨折時,重建正常解剖結構才是恢復遠端尺橈關節穩定性的關鍵。Saito等[19]還發現,橈骨遠端骨折后,當橈骨相對于尺骨旋前位且背伸10~20°時,遠端尺橈關節穩定性會明顯下降,但當橈骨處于中立位時,遠端尺橈關節穩定性則無明顯變化。因此當橈骨遠端骨折時,橈骨背伸的角度至少需矯正至10°以內,才能維持遠端尺橈關節的穩定性。
此外,Greenberg等[20]認為遠端尺橈關節受損時,可采用遠側干骺端尺骨縮短術修復,術后不僅能明顯降低尺骨應力負荷,還能降低腕關節活動時的平均負荷及最大負荷,且不會對遠端尺橈關節的橫向應力產生明顯影響。該方法可以避免損傷遠端尺橈關節尺側關節面,從而維持遠端尺橈關節的生物力學穩定性。
若遠端尺橈關節發生縱向損傷時,Jones等[21]認為可選擇髕腱移植修復骨間韌帶術,能有效恢復尺腕關節應力分布,并顯著降低遠端橈尺關節的縱向不穩;同時橈骨頭應修復或置換,以減少橈骨短縮和尺骨撞擊力。該研究結果表明,若采用髕腱移植修復骨間韌帶術聯合橈骨頭置換術治療遠端尺橈關節縱向損傷,腕關節穩定性可恢復正常。如遠端尺橈關節僅為三角纖維軟骨復合體損傷,Kataoka等 [22]認為可使用掌長肌腱移植修復掌面深層的尺橈韌帶,從而修復三角纖維軟骨復合體,進一步改善遠側尺橈關節在掌背側的穩定性。如遠端尺橈關節為慢性背側不穩,姜宗圓等[23]則認為應采用尺側伸腕肌腱關節外捆綁法結合錨釘技術進行治療,該方法不僅能恢復受損遠端尺橈關節的穩定性,還能有效保護三角纖維軟骨復合體。術后隨訪發現,患肢握力、DASH評分、疼痛視覺評分(VAS)及腕關節旋前、旋后、背伸、掌屈活動度均較術前明顯改善。
另外,Sobczak等[24]認為,近排腕骨切除術作為近排腕骨間不穩的終末治療手段,會對肌肉功能產生影響,因此需要長時間正規功能康復。但對于部分腕關節不穩終末期的患者來說,如果能及早進行康復鍛煉,也是一種有效的治療手段。
3 舟月關節
3.1 基礎生物力學研究
舟月關節即舟骨與月骨之間形成的關節,周圍有數條韌帶覆蓋,Patterson等[25]認為在其數條韌帶中,背側舟月韌帶對舟月關節的穩定性維持最為重要。因為他們研究發現,舟骨周圍的掌側舟月韌帶及背側腕骨間韌帶發生斷裂時,并未引起舟月關節間隙明顯變化,但背側舟月韌帶損傷后,舟月關節間隙將明顯增大,所以舟月關節韌帶受損時,應重點修復背側舟月韌帶。但Nikolopoulos等[26]認為掌側舟月韌帶與背側舟月韌帶的最大應力負荷及強度無明顯差異,且對整個舟月韌帶的張力貢獻也各占50%左右,因此掌側舟月韌帶對舟月關節的穩定也起著重要作用,舟月關節受損時應將其修復。Lee等 [27]還發現舟月骨間韌帶在背伸位時,掌面近端所受負荷最大,而在中立位時軸向負荷最小。因此,舟月韌帶受損的患者應盡量避免背伸位軸向負荷,多采用中立位應力,從而避免進一步損傷舟月韌帶、促進其愈合。
舟月關節脫位是導致舟月關節不穩的常見原因之一,Omori等[28]發現舟月關節脫位后,舟骨發生屈曲旋前旋轉,并向橈背側移位,月骨則后旋背伸。舟月關節的這一改變,將導致遠排腕骨整體背側移位,嚴重影響腕關節生物力學的穩定性。因此舟月關節脫位后,應修復舟月關節的旋轉不良,減少遠排腕骨的背側移位,以恢復正常的解剖位置,從而恢復腕關節正常的生物力學穩定性。
3.2 臨床生物力學研究
對于舟月關節韌帶的修復方式,目前尚無定論。Lee等[29]認為應根據舟月關節的旋轉軸,采用雙側韌帶自體移植術修復舟月韌帶和橈舟頭韌帶,以確保舟月關節最小移位,并修復背側舟月韌帶。該方法與傳統Blatt關節囊固定術、改良 Brunelli肌腱固定術相比,能使舟月關節間隙聯系更緊密,并形成良好的舟月關節角,因此更接近正常生物力學結構,使舟月關節術后更穩定。Endress等[30]則認為,應采用手指近端指間關節側副韌帶為基礎的骨-側副韌帶-骨復合移植術來修復背側舟月韌帶,該方法能取得與正常背側舟月韌帶相似的生物力學特性。而Ehsan等[31]卻認為,應采用脫細胞真皮基質對舟月韌帶進行修復。
針對舟月關節脫位的治療,Jakubietz等[32]比較了5種克氏針固定術對舟月關節脫位的療效,包括單克氏針舟月關節固定術、雙克氏針舟月關節固定術、舟月聯合舟頭關節固定術、頭三角關節固定術及舟月、舟頭、頭三角關節聯合固定術。結果發現,單克氏針與雙克氏針舟月關節固定術的療效無明顯差異;舟月聯合舟頭關節固定術與舟月關節固定術相比,能獲得更好穩定性;而舟月聯合舟頭關節固定術與舟月、舟頭、頭三角關節聯合固定術的療效無明顯差異。提示舟月聯合舟頭關節克氏針固定術在治療舟月關節脫位時,不僅對其他關節影響較小,還能獲得更好生物力學穩定性,可作為首選術式。此外,Short等[33]還發現,若單獨采用背側腕骨間韌帶修復靜態舟月關節脫位,雖術后早期能夠降低舟月關節間隙,但遠期舟骨屈曲、舟骨尺偏以及月骨背伸位時舟月關節間隙明顯增加,因此他們認為單純采用背側腕骨間韌帶修復靜態舟月關節脫位,術后并不能恢復舟月關節穩定性。
4 月三角關節
4.1 基礎生物力學研究
月三角關節即月骨與三角骨之間形成的關節,月三角骨間韌帶及月三角韌帶對其穩定性具有重要作用。韓利軍[34]發現月三角骨間韌帶連接于月骨和三角骨相鄰的掌側、背側和近側邊緣,月三角骨間韌帶掌側部分僅與月三角韌帶相交,背側部分僅與背側橈三角韌帶相聯系,該韌帶血供不豐富,修復能力弱,損傷后自愈可能性小。Avrahami [35]則發現月三角韌帶呈馬蹄形,與舟月韌帶相比,該韌帶同樣較薄弱,且更加松弛。月三角韌帶的近中段由纖細的纖維軟骨組成,血供較差,外傷時較易受損,預后不佳。此外,León-Lopez等[36]還發現月三角韌帶損傷后,腕關節的總應力將使三角骨平均屈曲5.4°、旋后2.9°,而唯一能使受損三角骨背伸、旋前的肌肉則是尺側腕伸肌,因此他們認為尺側腕伸肌在月三角韌帶損傷后,維持著月三角關節的穩定性。
4.2 臨床生物力學研究
當月三角韌帶完全撕裂時,應通過肌腱固定術或關節固定術來修復重建月三角關節的穩定性。此外,尺骨縮短術也可以作為有效治療手段[35]。尤其對于單一月三角骨間韌帶損傷患者,Mirza等[37]認為可采用尺骨縮短術進行治療,術后大部分患者握力及改良Gartland Werley評分均較術前明顯增加。表明尺骨縮短術不僅能夠改善月三角韌帶、月三角骨間韌帶受損后月三角關節穩定性,還能改善患者臨床癥狀,從而獲得良好生活質量。
對于慢性活動性月三角關節不穩定的患者,可加強尺側腕伸肌鍛煉,以對抗月三角韌帶受損后腕關節旋后的力矩,維持腕關節穩定性[36]。此外,Omokawa等[38]認為可采用背側橈腕韌帶關節囊固定術治療受損的月三角骨間韌帶,即采用背側橈腕韌帶加強固定背側月三角骨間韌帶,從而達到維持月三角關節穩定性的目的。該方法不僅能減少患者疼痛,還能增加患者平均握力,改善腕關節活動范圍及功能。
5 問題及展望
目前,近排腕骨間不穩的生物力學研究已取得一定進展,并對臨床工作有一定指導作用,但仍存在以下問題。第一,近排腕骨間不穩的基礎生物力學研究較多,大部分觀點均達成一致,但部分觀點卻存在爭議。如三角纖維軟骨復合體受損后,周圍軟組織對遠端尺橈關節穩定性的作用機制、舟月關節韌帶的生物力學作用機制等。第二,臨床生物力學研究中近排腕骨間不穩重建方法尚無統一標準,且不少研究與基礎生物力學研究之間缺乏良好關聯,大大削弱了其對臨床實踐的指導作用。第三,影響近排腕骨間不穩的生物力學因素很多,目前研究并不全面,如缺乏對腕骨形態、鄰近關節面形態(尤其是橈骨遠端的形態)、遠端腕骨對近端腕骨產生的壓力等生物力學研究。第四,無論是基礎生物力學還是臨床生物力學研究,國內報道均較少,難以與國外研究進行對比,從而限制研究結果的臨床應用。
近排腕骨間不穩的生物力學機制仍需進一步全面探索,臨床生物力學研究應以相關的基礎生物力學研究作為參考;國內學者也應加大近排腕骨間不穩生物力學研究力度,從而增強對臨床實踐的指導意義。