Lisfranc韧带解剖与拉伸生物力学研究

　　跄关节损伤是中足的一种严重损伤，近年来发病率逐渐升高{1)。拓附关节位于跄骨与环骨之间，而位于内侧楔骨与第2}}骨基底的骨间韧带被称为Lisfranc韧带。因为第卜2拓骨基底间无拓骨间韧带，所以Lisfran。韧带成为连接内侧柱和中间柱之间的稳定结构既往对lisfranc韧带的研究较少，本文通过对-Lisfranc韧带解剖和拉伸生物力学进行研究，初步探讨Lisfranc韧带断裂后内固定物的选择材料与方法.
　　一、材料及主要设备
　　新鲜尸体足标本44侧(由唐山市第二医院提供)，男32侧，女12侧;供体年龄18}49岁(平均31岁);左足20侧，右一足24侧;经X线检查排除足部畸形、创伤等病变游标卡尺(20cm，精确度0.02mm,哈尔滨量具刃具厂)，手术显微镜(l二海宙山精密光学仪器有限公司)，直径为2.0,2.5mn。克氏针(唐山市第二医院提供)，直径为3.住4.0mm空心螺钉(公司，美国)，冷藏冰柜(海尔集团)，温度湿度仪(河北黄哗官中仪表厂)，CSS-44020生物力学试验机(长春试验机研究所)。
　　二、方法
　　(一)取材
　　标本截取后于一20℃低温冰柜中保存，保存时间1一79d平均40d).实验前约241:将标本置于室温(250C)下自然解冻剔除皮肤、肌肉、肌健，将内侧楔骨与第2}骨作为整体从中解脱出来，然后切除内侧楔骨与第2iL}1骨基底间的关节囊，仅保留完整的Lislranc韧带。
　　(二)形态学测量
　　用游标居尺测量Lisfran。韧带的长、宽、厚，即测量Lisfranc韧带中心的长、宽、高，具体测量方法如下:
　　确定Lisfranc韧带内外侧止点的远端，其中点间连线为Lisfranc韧带纵轴，测量其中点部分的长、宽、高将内侧楔骨远侧和第2}骨基底固定于生物力学机上，轴向拉伸产生5>V拉力并保持，此时测量韧带长度在10倍手术显微镜下观察Lisfranc韧带的形态特征，并确保韧带无断裂与损伤。
　　(三)拉伸断裂试验
　　44侧标本随机分为4组(。=11):Lisfranc韧带拉伸断裂组(Lisfranc韧带组),2.0mm克氏针复位固定拉仲断裂组(2.0mm克氏针组)、3.0mm空心螺钉复位固定拉伸断裂组}3.0mm空心钉组)和4.0mm空心螺钉复位固定拉伸断裂组(4.0rnm空心钉组)将2枚2.5mm克氏针分别固定于内侧楔骨远侧、第2拓骨基底近侧，并使固定方向与Lisfranc韧带走形一致，以便于生物力学机夹持(图la),每侧标本自解剖开始到完成拉伸断裂试验结束耗时4h〕采用CSS-44020生物力学试验机(图1b)进行测量，此生物力学试验机安装'1'estExpert.NET试验软件，其程序通过与德国DOLl公司的EDC测量控制系统通讯来实现对试验过程的控制和数据采集，进而进行计算和重新计算，并自动存贮，分离出无效的试验;支持曲线的无级缩放，曲线x轴和y轴通道叮自由定义，支持各种情况下的曲线打印输出。计算机对一所得数据进行及时一处理，可直接得出试样的最大力、总能量和断裂应力等将2.5mm克氏针一分别固定于支架的匕下端(至少固定4cm才能固定牢靠，不会滑脱)(图lc)。因为Lisfranc韧带和其他软组织一样，其弹性主要来自墒的改变，因而不存在惟一的自然状态，所以首先对试样进行预调处理，即在同一应力(5N)下加载一卸载10次二‘每个试样分别预调处理后进行试验试验条件设定:x轴通道为位移，y轴通道为力;断裂检测为最大力的5%c;拉伸试验速度为20mm/min0将Lisfranc韧带人为切断，分jjlJ采用2.0mm克氏针一、3.0mm空心螺钉、4.0mm空心螺钉由内侧楔骨沿Lisfranc韧带方向穿向第2踢骨基底，将此两骨固定试验条件设定:x轴通道为位移，y轴通道为力断裂检测为最大力的50%，拉伸试验速度为20nnn/min三、统计学处理
　　采用SPSS13.0软件进行统计学处理，计量资料采用x士、表示，组间各项数据的比较采用单因素力-差分析，组内两两比较采用LSD-检验，P<0.O5认为差异有统计学意义。
　　结果
　　一、Lisfranc韧带形态学
　　观察与解音测量Lisfranc韧带起于内侧楔骨远端，斜向外侧走行，与横轴约早400角，韧带远端向外拓侧方向走行，止于第2踢骨基底的拓内侧，其中7侧标本向第3断骨基底延续Lisfranc韧带的长、宽、厚分别为10.O5,7.03,3.30mm10倍显微镜下可见有明显纤维分束的痕迹，一般由3一4束构成，大多数纤维束走行与纵轴一致，但非完全平行排列，个别呈纵斜形排列，每束直径为1.42一2.31mm，长度也大致相等纤维束问有结缔组织包绕，较易分离;在韧带的两端骨附着区，各纤维束山点相互交融，而中间区的韧带纤维束呈扁平四边体状，纤维束排列比较分散(图2);二、拉伸断裂试验结果
　　4组拉伸断裂时的最大力、总能量、断裂应力由大到小依次是Lisfranc韧带组、4.0mm空心钉组、3.0mm空心钉组、2.0mm克氏针组(表1)}Lisfranc韧带组和4.0mm空心钉组的最大力和断裂应力比较差异均无统计学意义(P>0.O5}}Lisfranc韧带组与2.Omm克氏针组、3.Omm空心钉组间的最大力、总能量、断裂应力的差异均有统计学意义(P<0.O5),Lisfranc韧带组和4.0mm空心钉组的最大力和断裂应力与2.0mrn克氏G}一组和3.0mm空心订组比较差异均有统计学意义(I'<0.O5)2.0mm克氏针组的最大力和断裂应力与3.0mm空心钉组比较差异有统计学意义(P<0.O5)oLisfranc韧带组的总能量与其他3组比较差异均有统计学意义(P<O.O5).
　　Lisfranc韧带与分别采用2.0mm克氏针、3.0mm空心螺钉、4.0mm空心螺钉复位固定后轴向一维拉伸断裂试验的力一位移曲线见图3。
　　讨论
　　一、Lisfranc韧带的大体形态及临床意义
　　很多研究{z-a}发现:内侧柱和中间柱的连接结构较为特殊，第T,2,}}1骨基底间没有韧带连接，在第2t"t}1骨和内侧楔骨之间有3条韧带:背侧韧带、骨间韧带(即Lisfranc韧带)和踌侧韧带自内侧楔胃断侧分别向第2,3拓骨基底踢侧发出2条韧带组成Y韧带，此$}侧韧带为Y韧带的深束，比浅束略细弱!4’。其中T.isfran。韧带最重要、最强壮，起于内侧楔骨的远端，斜向外侧走行，与横轴约呈40。角，韧带远端向外断侧方向走行，止于第2}}骨基底的拓内侧，少部分向第3$}骨基底延续。以往对内侧楔骨与第2$}骨基底之间的韧带结构研究较少，人们往往不能正确区分Lisfranc韧带和历侧韧带。Shapiro等}5)研究的是“Lisfranc;韧带”，但是文中图片显示的却是拓侧韧带。本研究44侧标本中有8侧Lisfranc韧带与踌侧韧带间无明显分界。
　　各文献的Lisfranc韧带的定量研究不尽相同。Talma等u’报告背侧韧带相对踌侧韧带瘦小，而Lis-franc韧带较环侧韧带相对粗大。该学者只是从韧带的解剖形态上观察，未对3条韧带做定量研究。本研究测量Lisfran<:韧带的长、宽、厚分别为10.O5,7.03,3.30mmO5arrafian等{7)报告Lisfranc韧带长10mm,厚5mm}I}ura等!2〕报告Lisfranc韧带长12.5mm，宽3.7mm，厚5.4mm本研究以及各文献中数据不尽相同，可能与测量方法有关。Lisfranc韧带大体形态呈两端较宽、中段稍窄的扁平四边体状，可以最大限度限制内侧柱与中间柱分离因为第1,2踢骨基底间无拓骨间韧带相连，所以它成为连接内侧柱和中间柱之间的稳定结构，对稳定中足横弓也极其重要。Lisfranc韧带起止点附着处相对较宽.纤维分散呈扇形覆盖于骨而，使附一着区面积增加，与骨质连接更加牢固。Lisfranc韧带拉伸断裂组11侧均在韧带止点处断裂，其中有9侧带有撕脱性骨块，证实该韧带附着的牢固性。
　　本研究证实I,isfran}韧带位于两骨块中间偏踌侧血，且较短，所以当内侧楔骨与第2>}骨基底复位后，断裂的Lisfranc韧带无法直接缝合，通常在复位固定后韧带日行iflz痕愈合.固定内侧楔骨和第2}}骨基底，使该韧带在尤张力卜愈合，为韧带瘫痕愈合提供条件采用螺钉固定时应以内侧楔骨的内侧中点为进针点，与横轴约呈40。角，斜向远端、外侧方向进针，山于第2}黔基底。Hansen}}}认为如果第2>}i骨基底粉碎，应该将螺钉继续向前穿人第3}i}骨。手术前需明确Lisfran。韧带是否断裂，若X线片示第2its骨基底和楔黝司的“斑纹征”则提示Lisfranc韧带撕脱，如果第1,2>骨基底间隙>2mm，即有手术指征)MRI更有助于Lisfranc、韧带损伤的诊断，Cupla等。认为MRI能最大程度地显示中足的不规则排列，并在斜轴商清楚显示Lisfranc韧带的全长。
　　二、轴向拉伸断裂的最大力、总能量、断裂应力的比较及临床意义已有学者对第2>R}骨和内侧楔骨之间的3条韧带(背侧韧带、Lisfranc韧带和$}i侧韧带)的强度和重要性进行研究。Solan等!“〕生物力学研究表明，三者的强度由大到小依次为拓附韧带、踢侧韧带、背侧韧带。Markwitz等进一步验证了上述观点。因为断侧韧带强于背侧韧带，所以踢附关节多发生背侧脱位。
　　Kur。等{2，研究表明，Lisfran(韧带的强度(368.8N)是背侧韧带的强度(150.7N)的2倍多。本研究Lisfranc韧带的强度(385.4N)与Kura等}z)的研究基本一致断附关节损伤获得良好疗效的关键是恢复受累关节的解剖复位{ml。而Lisfranc韧带对于维持第2i}}
　　骨和内侧楔」胃之间的稳定至关重要，因此对于踌用关节脱位患者重建Lisfran<:韧带十分必要。iVery等!“〕认为所有拓跄关节损伤的患者都必须重建Lisfranc韧带。临床上常用的是在内侧楔,·和第2,g}骨基底之间置人一枚2.0mm克氏针一、3.0mm空心螺钉或4.0mm空心螺钉等本研究结果表明:克氏针固定第2拓骨和内侧楔骨无加压作用，拉仲使两者分离的最大力O8.2N)仅约为3.0mm空心螺钉最大力(215.3N)的1/3,4.0mm空心螺钉最大力(311.2N)的1/4。两者分离断裂应力也远远小于3.0mm空心螺钉和4.0mm空心螺钉。同时山于克氏针无螺纹，一旦开始滑脱，其固定强度就会迅速下降甚至完全消失，因此Lisfranc韧带损伤不建议使用克氏针固定。采用4.Omm空心螺钉固定所提供的最大力、断裂应力与Lisfranc韧带相近，而采用3:0mm空心螺钉固定所提供的最大力、断裂应力也远小于Lisfranc韧带，这是因为Lisfranc韧带拉仲断裂时往往呈拔丝状，其拉仲断裂时的位移远远大丁屯拉伸使4.0mm空心螺钉固定两骨分离时的位移，故Lisfranc韧带损伤建议使用4.0mm空心螺钉固定。这与Bloome和Clanton}"}研究基本一致。4.0mn:空心螺钉虽然钉道较粗，但内侧楔骨与第2踌骨基底之问无关节面，若沿T.isfranc韧带走向穿人，不会造成关节面的损伤。侯志勇等{’5}也建议此处使用螺钉固定，但未说明螺钉特征Ardoir，和Anderson's}建议使用3.5一4.5rnm全螺纹皮质钉另外值得注意的是在对3.0,4.0mm空心螺钉固定进行拉伸试验时，22侧标本中有16侧空心螺订螺帽被拉进内侧楔骨骨质内，主要是因为内侧楔骨为松质骨结构，而第2r,}骨基底为皮质骨结构，故建议在使用空心螺钉固定时添加垫圈。
　　本研究为离体轴向拉伸试验，仅能表明Lisfranc韧带及固定材料多种受力机制中的一种，其他受力机制如剪切力有待进一步研究而其他固定材料如钢板、可吸收螺钉等生物力学特征也有待研究，同时需结合临床病例研究证实采用何种方式为‘sfranc韧带损伤的最佳固定方式.
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