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1、福建中医学院 硕士学位论文 髋臼发育不良引发骨关节病的力学机理研究及代偿范围初探 姓名：陈晓东 申请学位级别：硕士 专业：中医骨伤科学 指导教师：杨连梓 20040501 髓臼发育不良引发骨关节病的力学机理研究及代偿 范围初探 专业：中医骨伤科学 研究生：陈晓东 导师：杨连梓教授 摘要 目的：通过对不同程度的成人髋臼发育不良关节进行有限元受力分析并与难常髋 关节受力情况进行对照，进而分析其受力改变对髋关节局部受力情况的影响；阐明 髋臼发育不良导致的力学异常是引发髋关节骨关节病的主要力学机制；进行模拟不 同程度C E 角缺损，探讨该缺损角度与人体代偿能力的相关性，为成人骰臼发育不良 的治疗和对骨
2、关节病的预防、治疗提供力学指导。 方法：临床选取典型的不同程度髋臼发育不良之髋关节作模板同时选取正常髋关 节作模板，予以拍摄双足直立位全骨笳正位X 线片，并摄单足站立位全骨盆正位片 ( 双足直立平衡位要求：双足等肩宽，双门牙中缝处咬锚垂线通过耻骨联合；单足 直立位要求：身体直立，双肩水平，对侧足抬起，膝间距1 0 c m ，骨瓮中立位， T r e d e l e n b e r g 征阴性，骨翁不出现向健侧或患侧倾斜。) ，经图象处理后按有限元嘲格 划分的原则，划分节点、单元。其中，C E 角3 5 。J 下常靛关节：双足直立位片：1 0 2 9 节点、8 9 9 单元，单足站立位片：1 0
3、 2 8 节点、8 9 6 单元：C E 角2 0 。髋关节：双足 直立位片：1 0 2 4 节点、8 9 4 单元，单足站立位片：1 0 2 6 节点、8 9 3 单元：C E 角2 。髋关节：双足直立位片：1 0 1 4 节点、8 8 2 单元，单足站立位片：1 0 2 0 节点、8 8 6 单元，运用S u p e r - - s a p ( 9 3 ) 有限元软件建立有限元模型，根据其双足平衡负重、 单足直立负重之不同受力情况，按一定边界条件模拟加载于电脑模型上，计算出在 人体正常典型关节行为中的负荷情况，得出所建立模型在该状态下各个节点、单元 的应力情况，尤其髋臼及股骨头周围的剪切应
4、力、压应力、M 氏应力，探讨应力、 应变、位移值的改变与其引发骨关节病的必然联系：进行模拟不同程度C E 角缺损， 初步探讨该缺损角度与人体代偿能力的相关性，初步提供一个以C E 角为指标的人体 栽关节的代偿能力的大概范围。 毙果：在双足平衡负重状态下，在垂直轴上，随着c E 角的减小，髋臼外上缘受 力显薯增加，髋臼外上缘受压应力明最增加( p 6 j 、X 线片示髋关节 顺应性良好。1 8 髋出现退行性改变为早期骨关节炎，发展期和晚期骨关节病无进行 性症状加重行保守治疗超过十年以上患者之x 线片显示臼顶骨赘覆盖股骨头，关节 间隙加宽他认为有很多病人随访发现髋臼增生的骨赘改善了髋关节应力分布、
5、增大 了靛臼间隙，其中中晚期1 5 髋经保守治疗出现疼痛好转未行T H A ，所以各种髋关 节周围手术、T H A 应在间断全面保守治疗无效后再采取，P e r r y “”经研究报道关节 腔的恢复依赖于足够的髓臼上下极保留骨赘。U n o 等“研究认为在病例中出现良好 的臼顶骨赘形成患者十年后随访没有股骨头变平股骨头、颈的形态可以保留。W a d a 等“研究认为影响髋关节从关节炎前期发展到早期关节炎的最重要的因素是髋臼和 股骨头负重区接触面积，臼缘骨质增生正是机体为适应接触面积减少而作出的代偿 反应。C o o p e r m a n 等佗”研究报告霞关节各种参数在预测每一个病例骨关节炎发
6、生中 均不能提供可靠的诊断帮助，不能根据x 线参数所表现的发育不良程度决定手术治 疗，保守治疗、积极预防骨关节病的发生具有重要意义。H o t t a1 2 2 ) 指出髋臼疼痛减 轻和臼顶骨赘的生成、囊性变的减少有很大关系。M a s a h i k o 认为保守治疗包括调整 F ：I 常活动比如限制剧烈运动、减重、拄拐等以及抗炎镇痛药物治疗在手术治疗之前 因该持续相当长时间，早期外科预防性治疗只应在髋臼极度发育不良髋关节不匹配 情况下，对于中晚期骨关节病患者T H A 不应该过早实施，因为对部分病人保守治疗 不但可以改善症还可以改善影像学表现。王居勇等幢孙通过对6 6 例髋关节骨关节病 (
7、 多数有不同程度的靛臼发育缺陷) 患者进行临床和实验研究对其组织病理学观察 发现，增生型髋关节骨关节病负重部位关节囊的改变，使纤维软骨化生，为重建一 个新髋臼软骨提供了条件。 关于髋臼发育不良性骨关节病治疗的讨论 综合以上各家之言，我们对髋臼发育不良引发性骨关节病的治疗有一个比较明 确的认识，在一定角度范围内，只要患者髋关节匹配、顺应性良好，通过避免剧烈 运动、控制体重、健侧拄拐、外展肌训练等保守方法，患者可以通过代偿达到延缓 手术治疗，在新生骨赘形成并良好塑形达到髋臼应力的重新分布，进而避免手术治 疗，尤其避免过早地行全靛置换手术。相反的，那些髋臼过于浅小、臼盖嘴发育严 重不良、临床症状较重
8、、经一定时间保守治疗效果不明显、影响学检查关节退行性 改变较严重、出现时间较早之患者，其治疗应该早期手术，如髋臼周围截骨术、粗 隆下截骨术，以纠正应力分布不均，保护关节软骨，改善关节功能，防止骨关节病 过早出现，避免过早行全髓置换术。I 临床上可以见到许多髋臼发育不良患者经长期 保守治疗后，症状减轻，功能改善，影像学出现向好的方向转变，早期保守治疗可 以保护关节软骨、减少磨损，尤其对于那些中青年患者，保守治疗具有重要意义， 至少可以推迟T H A 手术，T H A 适用于晚期老年严重骨关节病患者。 参考文献： 1 赵钟岳，李世民，娄思权，张铁良主编关节外科学天津：天津科学技术出版 社，2 0
9、0 2 ，7 5 2 7 5 7 2 毛宾尧主编髋关节外科学北京：人民卫生出版社，1 9 9 8 ，3 5 4 3 谢玉川，陶风海，刘显强等成人髋臼发育不良的x 线诊断中国矫形外科杂 志，1 9 9 8 ，5 ( 3 ) ：2 6 8 - - 2 6 9 4 W i b e r g GAm e a s u r i n gm e t h o df o r d i s t i n g u i s h i n g b e t w e e nan o r m a la n da m a l d e v e l o p m e n t a la c e t a b u l u m A c t aC l
10、a i rS c a n d1 9 3 9 ；8 3 ：2 8 3 8 5 伊藤铁夫股关节外科学京都：金方堂：1 9 7 6 6B o m b e t l R o s t e o a r t h r i t i so ft h e h i p ：c l a s s i f i c a t i o na n d p a t h o g e n e s i s N e w Y O R K ：S p r i n g e r - V e r l o g ，1 9 8 3 3 6 3 9 7 范广字，朱悦髋臼发育不良的光弹性生物力学研究中华实验外科杂志，2 0 0 1 。1 8 ( 1 ) ：3 5 3
11、 6 8 阿良，吉士俊，范慈方有限元分析先天性髋臼发育不良半脱位及髋臼发育不良的 应力变化中华小儿外科杂志，2 0 0 0 2 l ( 6 ) ：3 2 7 - - 3 3 0 9 吉士俊，马瑞雪等靛臼发育不良的临床病理演变规律中华骨科杂志，2 0 0 1 。2 0 ( 1 0 ) ：6 0 9 6 1 l 1 0 M u r p h yS B ，G a n zR ，M u l l e rM E T h ep r o g n o s i si nu n t r e a t e dd y s p l a s i ao ft h eh i DA s t u d yo fr a d i o g r
12、a p h i cf a c t o r st h a ip r e d i c tt h eo u t c o m e JB o n eJ o i n tS u r gA m 1 9 9 5 ； 7 7 ：9 8 5 9 8 9 1 1 郭磊，赵玉岩等髋臼发育不良的生物力学实验研究中国医科大学学报，2 0 0 1 ，3 0 ( 4 ) ：2 7 7 - - 2 7 8 12T s u m u r aH ，M i u r a H ，W a m o t oY I T h r e e d i m e n s i o n a ld i s t r i b u t i o no ft h eh u m
13、 a nh i D f i n i t ee l e m e n tc o m p a r a s i o nb e t w e e nn o r m a lh i p sa n d d y s p l a s t i ch i p s ，F u d u o k aA c t a M e d ，1 9 9 8 ，8 9 ( 4 ) ：1 0 9 一1 1 8 13G e n d aE , K n i s h i N ，H a s e g 、v aY ，e t a 1 Ac o m p u t e rs i m u l m i o n s t u d yo fn o r m a la n d a
14、 b n o r m a l h i pj o i n t c o n t a c t p r e s s u r e A r c h O r t h o p T r a u m a S u r g e ，1 9 9 5 ，l1 4 ( 4 ) ：2 0 2 2 0 6 1 4 田军，毕万利，孟繁禄成人髋臼发育不良性骨关节病的影像学表现中华放射学杂 志，2 0 0 3 ，3 7 ( 2 ) ：1 3 5 1 3 9 1 5 吕厚山主编，人工关节外科学北京：科学出版社，1 9 9 8 1 2 5 1 2 7 16 G e o r g eH a r t o f i l a k i d i s ，T
15、 h e o f i l o sK a r a c h a l i o s ，K o n a s t a n t i n o sG S t a m o s O r t h o p e d i c s T h o r o f a r e ：A u g2 0 0 0 ，V 0 1 2 3 ，I s s 8 ；P g 8 2 3 ，5p g s 17M a s a h i k oN o z a w a , H i s a s iK u r o s a w a , K a t s u oS h k o i o H a j i m eK a j i h a r a ，e ta 1 J o u r n a
16、 lo f O r t h o p a e d i cS u r g e r y - H o n gK o n g ：D e c1 9 9 7 V o 5 ，I s s 2 ；P g 1 ，8p g s 1 8 P e r r yG HS p o n t a n e o u sr e c o v e r yo f t h ej o i n ts p a c ei nd e g e n e r a t i v eh i pd i s e a s e A n n R h e u mD i s1 9 7 2 3l ：4 4 0 8 1 9U r i oA ，H a s e g a w aY M i u r aT N a t u r a lh i s t o r yo fa d v a n c e do s t e o a r t h r i t i so ft h eh i p J J p nO r t h o pA S S O C1 9 9
