肘关节不稳定的生物力学机制

肘关节不稳定的生物力学机制

肘关节不稳定型是指肘关节损伤、关节表面和韧带结构损伤引起的。临床可见于肘关节脱位、半脱位或肘部畸形,肘关节连接松弛,尺骨近端呈侧方或前后方移位等。肘关节的稳定是维持正常功能的基础。肘关节不稳定基本上有三种模式:(1)后外侧旋转不稳定。(2)外翻。(3)内翻内侧旋后不稳定。后外侧旋转不稳定是最常见的不稳定机制,可由单纯骨折到复杂骨折脱位。外翻的不稳定是最常见的慢性过度负荷问题,尤其在投掷者。内翻内侧旋后不稳定作为一种重要的不稳定模式近来已被认识。各种不稳定机制几乎都与冠状突骨折相联系。随着对肘关节脱位的病理解剖学认识的加深,人们对肘关节不稳定的兴趣也在增强,并进行了一些生物力学试验,但结论有一定差别。我们曾对冠状突骨折及合并桡骨小头粉碎骨折进行生物力学分析,其实验及结论处于国内外领先地位。一、结构的结构正常肘关节的稳定因素主要包括肱骨远端、桡骨小头、尺骨鹰嘴和冠状突以及肘关节的韧带结构。这些因素之间和在肘部软组织和关节结构间发挥着重要的稳定作用。1.尺骨鹰嘴在不同载荷间的表现不同桡骨小头最重要的作用是在生长发育期防止肘关节外翻畸形的发生。当尺侧副韧带(MCL)薄弱或撕裂时,肱桡关节足以对抗外翻应力,且有对抗后外侧旋转不稳定的性能。尺骨鹰嘴在对抗不同载荷的构形中与切除尺骨近段后的表现相比较呈直线正相关,至少尺骨关节部分的30%需要稳定。冠状突对维持肘关节稳定性十分重要,至少保留冠状突高度的50%,肘关节才能保持功能状态。2.斜束及桡骨小头肘关节韧带包括MCL、桡侧副韧带(LCL)和环状韧带(AL)。MCL损伤将导致肘关节外翻不稳定,MCL前束起于肱骨内上髁的前下方,止于尺骨冠状突内侧的小结节;后束起于肱骨内上髁的内下方,止于尺骨鹰嘴内侧的骨面;斜束的起止点均在尺骨上,并没有跨越肘关节,对肘关节运动无影响。LCL源自肱骨外上髁外下方,和肱桡关节的旋转轴相一致,其部分纤维止于AL,部分纤维止于尺骨冠状突外下方。LCL损伤则引起肘关节后外侧旋转不稳定。AL起止点均在尺骨冠状突的下方。LCL和AL是肱尺关节和桡骨小头在应力内翻和外旋运动条件下的重要稳定结构。完全伸直肘关节时的关节囊的前部既对抗肘内翻应力,同时又对抗肘外翻应力。这时对于肘部有骨折脱位伴MCL和LCL损伤来说,肘关节囊前部就显得十分重要。3.稳定和产生压缩力通过肘部的屈肌和伸肌组在肘关节创造有力的稳定和产生压缩力方面起着重要作用。尤其是肘肌,由于其起源于外上髁,并广泛连接尺骨,是对抗后外侧旋转不稳定的因素之一。二、肘部骨折的发生机制肘部脱位通常是后外侧旋转不稳定的结果。当手伸直摔倒,两种机制之一将导致脱位或骨折脱位,最常见的是当手部触地时,肘部弯屈,肱三头肌的反常收缩导致了肱尺关节的外旋。其次,由于内收肌的牵拉和肩部及身体内在旋转,肱骨内旋,而前臂保持在地面上固定,肘因机械轴内移发生外翻,进而桡骨头和冠状突在肱骨小头下旋转便发生脱位。软组织断裂开始于外侧,进而到肘内侧。这一断裂过程在肘部前后水平呈环状。肘部骨折以复合伤为多见,如冠状突骨折、肘关节脱位、桡骨小头骨折、尺骨鹰嘴骨折等。尺骨冠状突骨折最多的是合并桡骨小头粉碎骨折,分析受伤机制可能是当暴力沿尺桡骨向上传导在桡骨小头骨折的同时,冠状突与肱骨滑车相撞或肱肌突然收缩造成尺骨冠状突骨折。三、活动肘的复位复位后,如果肘在任何方向的运动中都保持稳定,就无需使用固定,并且病人在疼痛和肿胀消减时就可以轻轻地活动肘。如果在复位后,肘处于伸展的半脱位,此时前臂应保持旋前,并且应该对其稳定性重新评价。如果旋前可以保持稳定,那么可以在前臂旋前的情况下应用铰链或支具,通常保持至少屈肘30°位的伸展的限制。如果病人有小于30°到40°的伸展的限制,就应该考虑外科修复。四、急性骨折复位治疗1.ao骨折固定尺骨鹰嘴骨折是肘部常见骨折之一,如果移位则需手术治疗。通常,切开复位内固定被用于恢复主动的肘部伸展并达到关节面解剖复位。这种骨折固定最常用的方法就是AO技术,包括张力带和两根髓内克氏针。这种结构已被修改,包括克氏针固定通过尺骨前方以增加稳定性而减少后方移位。其他方法包括松质骨螺丝钉,用或不用钢丝,单用钢丝、钢板,单用髓内钉和张力带,大松质骨螺丝钉用或不用张力带以及骨片切除三头肌支点重建。2.型骨折的治疗根据Mason法桡骨小头骨折分为Ⅰ型骨折,无移位;Ⅱ型骨折,受累为桡骨小头30%骨折,成角超过30°或移位超过3mm;Ⅲ型骨折为粉碎型。毛宾尧认为,Ⅰ型桡骨小头骨折其伸肘运动弧在45°~50°时,治疗时将患肘置于伸肘60°位,用铰链夹板固定10~12d,然后逐渐行伸屈肘练习;对Ⅱ型骨折宜采取手术复位和内固定,而切除桡骨小头,对恢复患肘稳定性可能需要进行侧副韧带修复或关节稳定性的治疗,增加了治疗的复杂性,且可能影响疗效;Ⅲ型桡骨小头骨折的治疗最为棘手。单纯桡骨小头切除应用了很多年,尽管有桡骨小头作为对抗肘外翻负荷的支撑物的考虑,Jensen等实验研究表明桡骨小头对外翻和内旋是仅次于侧副韧带的一种约束。单纯的韧带修复优于单纯的假体置换,而且对桡骨小头切除后内侧副韧带有缺陷的肘部,恢复外翻和内旋稳定是足够的。赵友明等的实验结论表明,在其他组织无损伤时,单纯桡骨小头切除是安全的;合并肘内侧副韧带损伤时,可在有效修补韧带的同时做单纯头切除,必要时行假体置换,合并肘内侧副韧带损伤和前臂骨间膜则最好做假体置换。Daphne等的实验结果表明,桡骨小头切除改变了肘部的运动学并增加了松弛度,桡骨小头成型术或置换术后能够恢复肘关节稳定性,但必须同时修复内外侧副韧带。3.型骨折的治疗冠状突Ⅰ型骨折区即冠状突尖并无关节囊附着,Ⅱ型骨折区是肘关节囊前方的附着点,而Ⅲ型骨折区为肱肌和肘MCL前束的止点。Ⅰ型骨折无关节囊撕脱,通常屈肘位制动3周即可。Ⅱ型单纯冠状突骨折也可采取保守治疗,屈肘位制动3周左右。如果骨块分离移位明显,应切开复位。大的骨折块可用钢丝或螺钉固定;有较好的软组织附着的粉碎性骨折块可在冠状突基底部钻孔缝扎固定,而游离小骨片则应摘除。伴肘关节脱位的Ⅱ型骨折应积极手术治疗,以防肘关节再脱位。Ⅲ型骨折常伴有肘关节的其他损伤,需手术治疗,要尽量保留冠状突的完整,固定方法同上,伴脱位者可用克氏针固定肱桡关节于屈肘位4周。应避免切除冠状突骨折块,这样会导致肘关节严重不稳。4.加固韧带的修复在简单的脱位中,侧副韧带的断裂是常见的。在急性修复中,可以直接用加固的缝合,如Krakow或类似的缝合技术将韧带修复在骨上。在骨折脱位中侧副韧带往往是完整的,尤其冠状突Ⅲ型骨折区是MCL的止点,只要修复骨折韧带即可恢复功能。5.冠状突骨折的生物力学肘关节损伤以复合伤较为多见。严重的三联体损伤是指肘关节脱位加上冠状突和桡骨小头的骨折,治疗十分棘手,因为它可以导致持续的不稳定、骨关节炎或僵硬。实质上它是后外侧旋转不稳定的一个变异,所不同的是:它不发生经过前面关节囊的组织断裂,损伤的暴力是经由桡骨头和冠状突传递的。冠状突骨折较为少见,多合并其他组织损伤,如肘关节脱位、桡骨小头骨折、尺骨鹰嘴骨折等,最多的是合并桡骨小头粉碎骨折。有关尺骨鹰嘴骨折、MCL损伤、桡骨小头粉碎骨折及假体置换方面的生物力学的研究,国内外已有一些报道,但对冠状突骨折生物力学研究报道性很少,我们曾对不同类型的冠状突骨折及合并桡骨小头粉碎性骨折进行生物力学分析,结论是:在单纯冠状突骨折情况下,Ⅰ型、Ⅱ型骨折时肘关节在伸直外翻位及在伸直外旋位(后外侧旋转)是稳定的,应以保守治疗为主,Ⅲ型骨折时不稳定,应该手术修复冠状突骨折