Legg-Perthes病相關基礎與臨床研究.pdf

1、Legg-Calve-Perthes病是1910年Legg(美國)、Calve(法國)、Perthes(德國)各自發(fā)現(xiàn)并描述的原因不明的兒童股骨頭骨骺壞死,亦稱Legg-Perthes病。該病至今仍然是困擾小兒骨科界的一大難題。該病的病因和發(fā)病機理至今未明,但研究已證明：在Legg-Perthes病早、中、晚期病例中，均存在股骨頭、頸骨內壓增高和靜脈回流障礙,它們是本病發(fā)病機理的關鍵,降低骨內壓、改善靜脈回流和矯正髖關節(jié)畸形的手術治療可

2、以取得良好的臨床療效。但骨內壓增高和靜脈回流障礙的形成機制還有待于深入研究。 第一部分:Legg-Perthes病發(fā)病機理的應用解剖學研究。 目的：探討Legg-Perthes病股骨頭、頸骨內壓增高和靜脈回流障礙的形成機制提供解剖學依據(jù)。 方法：采用巨微解剖、血管透明、組織切片、掃描電鏡、骨內微血管和毛細血管定量等方法對30例胎兒、新生兒及兒童的股骨頭、頸骨外靜脈配布,骨內靜脈、微血管和毛細血管的構筑特點進行觀察

3、和定量分析。 結果：①股骨頭、頸骨外靜脈包括：旋股內、外側靜脈,閉孔靜脈,臀上、下靜脈,頸后靜脈,髂腰靜脈,股骨頭韌帶靜脈,頸升靜脈；骨內靜脈包括：前、后、上、下骺靜脈,內骺靜脈,前、后、上、下干骺靜脈。關節(jié)囊內存在豐富的滑膜下靜脈網(wǎng),髖關節(jié)周圍形成兩個彼此有吻合的環(huán)狀結構。②股骨頭內的微動脈發(fā)自骺動脈,一般有2～3級,呈樹狀分支,各級分支的管徑無明顯變化,行程長短不一,無迂曲。一條微動脈一般有兩條微靜脈伴行,微靜脈間有豐富的橫

4、行吻合。③胎兒組股骨頭、頸內微血管數(shù)為30.02±2.50/cm2,毛細血管數(shù)為32.01±2.12/cm2;新生兒組股骨頭、頸內微血管數(shù)為26.12±2.15/cm2,毛細血管數(shù)為20.05±2.50/cm2。 結論：股骨頭、頸骨外靜脈的配布,骨內靜脈、微血管和毛細血管的構筑特點為進一步闡明Legg-Perthes病股骨頭、頸靜脈回流障礙和骨內壓增高的形成機制提供了詳實的解剖學依據(jù)。 第二部分:Legg-Perthes

5、病的手術方法選擇及遠期療效評價。 目的：了解Legg-Perthes病遠期手術療效,建立一種比較科學和規(guī)范化的手術療效評價標準。 方法：選擇1991年1月～2002年6月接受手術治療的42例Legg-Perthes病患者進行5年以上隨訪,其中18例獲5～10年隨訪,24例獲10～16年隨訪,平均隨訪9.5年?；颊呔鶠閱蝹仁芾?接受手術時的年齡為6～10歲,平均8歲。根據(jù)股骨頭壞死范圍及脫位的程度選擇不同手術方法。Catt

6、erall Ⅰ型和無半脫位的Catterall Ⅱ型選擇術式①滑膜切除+骺板上方開窗病灶清除+髂骨植骨術。Catterall Ⅲ、Ⅳ型均有半脫位,加選術式②股骨轉子下截骨術或③Salter骨盆截骨術,以解決包容問題。其中,明顯半脫位者選擇術式①+②；嚴重半脫位者選擇術式①+②+③。采用一種新的臨床與放射線相結合的評價標準進行遠期手術療效評價。 結果：本組42例Legg-Perthes病患者遠期手術療效評價結果：優(yōu)14例(33.3

7、％),良25例(59.5％),可3例(7.2％)。13例Catterall Ⅰ型中優(yōu)7例(53.8％),良6例(46.2％);6例Catterall Ⅱ型中優(yōu)2例(33.3％),良4例(66.7％);16例CatterallⅢ型中優(yōu)4例(25.0％),良10例(62.5％),可2例(12.5％);7例Catterall Ⅳ型中優(yōu)1例(14.3％),良5例(71.4％),可1例(14.3％)。采用術式①治療15例,其中優(yōu)9例(60.0％)

8、,良6例(40.0％);采用術式①+②治療18例,其中優(yōu)4例(22.2％),良13例(72.2％),可1例(5.6％);采用術式①+②+③治療9例,其中優(yōu)1例(11.1％),良6例(66.7％),可2例(22.2％)。 結論：(1)根據(jù)股骨頭壞死范圍及脫位的程度不同選擇滑膜切除+骺板上方開窗病灶清除+髂骨植骨術、股骨轉子下截骨術和Salter骨盆截骨術可以降低股骨頭頸骨內壓、改善靜脈回流、改善頭臼包容、矯正畸形,隨訪遠期手術療效

9、良好。(2) 本研究提出的臨床與放射線相結合的療效評價標準更科學、更規(guī)范化,具有臨床應用價值。 第三部分:Legg-Perthes病髖關節(jié)三維有限元仿真模型的構建及生物力學分析。 目的：構建Legg-Perthes病相關三維有限元仿真模型,在理論生物力學層面評價骨壞死和手術對患兒髖關節(jié)生物力學的影響。 方法：(1) 選取正常發(fā)育的8歲男性兒童1例,采用螺旋CT對其骨盆和股骨上段進行薄層掃描,將獲取的DICOM格式

10、圖像數(shù)據(jù)輸入到Mimics 9.1進行三維模型重建。Freeform自由造型系統(tǒng)進行模型修改和表面劃分,生成三維幾何模型,以IGES格式圖像數(shù)據(jù)導入三維有限元軟件Ansys 10.0生成實體模型,利用Ansys的自適應網(wǎng)格劃分功能對模型各部分進行網(wǎng)格劃分,最終建立正常髖關節(jié)三維有限元仿真模型。(2) 在獲取的正常兒童髖關節(jié)實體模型基礎上,模擬Legg-Perthes病Catterall Ⅲ型伴明顯半脫位時的病理改變,建立Legg-Per

11、thes病髖關節(jié)三維有限元仿真模型。(3) 在獲取的Legg-Perthes病髖關節(jié)實體模型基礎上,模擬在Legg-Perthes病Catterall Ⅲ型伴明顯半脫位患者施加術式①+②(見第二部分)時的情況,建立Legg-Perthes病手術后的髖關節(jié)三維有限元仿真模型。按界定的載荷和邊界條件,分別施加于不同因素髖關節(jié)三維有限元仿真模型,經(jīng)Ansys 10.0自動計算輸出結果。 結果：(1) 正常兒童髖關節(jié)三維有限元仿真模型包

12、含髖關節(jié)的Y形軟骨、髖臼軟骨、股骨頭、頸軟骨等三維模塊,并保持原有正常股骨頸干角140°,前傾角15°,劃分節(jié)點數(shù)13323個,單元數(shù)44630個；建立的Legg-Perthes病髖關節(jié)三維有限元仿真模型,股骨頸干角保持140°,前傾角增加至20°,劃分節(jié)點數(shù)17589個,單元數(shù)45911;建立的Legg-Perthes病手術后髖關節(jié)三維有限元仿真模型,股骨頸干角分別減小為130°和120°,前傾角恢復為15°,劃分節(jié)點數(shù)33206,單

13、元數(shù)67251。(2) 正常兒童髖關節(jié)在雙足站立位時Von Mises應力集中主要分布在股骨頭軟骨表面的最上部略偏前外及對應的髖臼軟骨表面,股骨頭和髖臼軟骨表面的Von Mises應力峰值分別為1.11MPa和1.75MPa。單足站立位時Von Mises應力分布基本同雙足站立位時的情況,股骨頭和髖臼軟骨表面的Von Mises應力峰值分別為3.66MPa和4.88MPa。股骨頸區(qū)域路徑1和路徑2的位移—應力曲線顯示股骨頸基底中后部Vo

14、n Mises應力最大,路徑2的Von Mises應力峰值約為路徑1的10倍,在股骨頸中下部和小轉子下方內側出現(xiàn)二個峰值。(3) Legg-Perthes病Catterall Ⅲ型伴明顯半脫位的髖關節(jié)在雙足站立位時Von Mises應力集中仍然主要分布在股骨頭軟骨表面的最上部略偏前外及對應的髖臼軟骨表面,股骨頭和髖臼軟骨表面的VonMises應力峰值為分別為1.46MPa和1.96MPa。(4) Legg-Perthes病Cattera

15、ll Ⅲ型伴明顯半脫位患者施加手術(股骨近端內翻10°)的髖關節(jié)，在雙足站立位時Von Mises應力集中主要分布在股骨頭軟骨表面的最上部略偏前內和對應的髖臼軟骨表面,股骨頭和髖臼軟骨表面的Von Mises應力峰值分別為1.21MPa和1.42MPa。(5) Legg-Perthes病Catterall Ⅲ型伴明顯半脫位患者施加手術(股骨近端內翻20°)的髖關節(jié)在雙足站立位時Von Mises應力集中仍然主要在股骨頭軟骨表面的最上部略

16、偏前內和對應的髖臼軟骨表面,以及髖臼軟骨表面的后外,股骨頭和髖臼軟骨表面Von Mises應力峰值分別為1.38MPa和1.63MPa。 結論：(1) 利用正常兒童骨盆和股骨上段薄層螺旋CT掃描獲得的DICOM格式圖像數(shù)據(jù),通過Mimics、Freeform和Ansys軟件,可以快速和精確地實現(xiàn)完全程數(shù)字化構建正常兒童髖關節(jié)三維有限元仿真模型,并可以在獲取的正常兒童髖關節(jié)實體模型基礎上,模擬Legg-Perthes病變和手術建立

17、相應的髖關節(jié)三維有限元仿真模型,這為Legg-Perthes病和其他兒童髖關節(jié)疾病的相關三維有限元生物力學分析提供了新的技術平臺。(2) Legg-Perthes病時分布在髖關節(jié)的應力增大,且出現(xiàn)股骨頸及其周圍的異常應力增加,如果不給予合理的干預治療,最終將導致股骨頭的變形、碎裂和塌陷,以及股骨頸的發(fā)育異常。(3) 對Legg-Perthes病患兒施行滑膜切除+骺板上方開窗病灶清除+髂骨植骨+股骨轉子下截骨術可以改善病變髖關節(jié)的應力分布