跟骨骨折的生物力学研究进展

李海涛

摘要 ：跟骨骨折在临床上较为常见，占跗骨骨折的60%。该疾病治疗较为困难，且患者预后情况较差，需要对患者进行详细检查之后，分析其形态发生的复杂变化，进而制定个性化的治疗方案。近些年来临床中多对其进行骨折分型与治疗方面的研究，生物力学是一门新兴的学科，集中应用了生理体系以及经典力学体系，能够为跟骨骨折的治疗提供一个新的研究方向，进而从另一个角度看待该骨折现象，能够提高患者的愈合效果。本文就将跟骨骨折的生物力学展开综述。

关键词：跟骨骨折;生物力学;应力

【中图分类号】R-02   【文獻标识码】A    【文章编号】2107-2306（2020）02-279-01

一、跟骨骨折的力学机制

跟骨骨折是跗骨骨折中常见的类型，由于该部位形态不规则，且解剖部位复杂，因此手法复位的可能性较小，因此临床上给予其手术治疗。林娟颖，刘晓颖，邢立杰，等^[1]研究中显示，跟骨是人体中较为重要的负重骨，保障了人体的正常活动，该部位承受了人体50%的重量，且人体在行走时，该部位承受重量较正常体重的4倍。跟骨发生骨折的原因与高出坠落或者是暴力有关，人体从高出跳落后跟骨先着地，垂直暴力与地面的反作用直接作用与跟骨与距骨，进而会产生一种较强的剪切力，使得其向后或者向下移位，因此跟骨骨折常伴有距骨骨折。许灿，李明清，李康华，等^[2]认为距下关节后台阶面与跟骨骨折术后的恢复有着较大的关系，且临床意义已经被力学实验所证实，换而言之跟骨三维形态学的改变，会将踝-后足的生物力学功能破坏。黄诸侯，李俊，陈日齐，等^[3]认为，人体从高出跳落时，足跟若着地，则会引起压缩性骨折的发生，跟骨内侧载距与中距下关节面发生轴向劈裂，从而产生“Y”型骨折;舌型骨折则是由于骨折线后支沿着水平方向延伸所致;压缩性骨折是由于骨折线沿着垂直方向走形。有研究指出给予其跟骨骨折的动力学试验中可发现，跟骨骨折承受着轴向均匀冲击时，则应力作用会沿着跟距关节进行传递，因此若在根据最大的英里处发生撞击等，则会导致劈裂装粉碎骨折的发生^[4]。

二、生物学力学实验

王成伟^[5]在踝关节外侧不稳定功能重建的生物力学研究中，招募了25名研究者，且均为青年男性，平均身高为176厘米，体重为75 kg，研究者身体健康且没有发生过踝关节等骨折，使用128排螺旋CT对其进行影像学检查，检查后的数据进行重建，之后辅助生成医学模型的三角结构，使用有限元软件对其进行分析，证实了踝关节处于600 n处于垂直加载时，距骨以及胫骨的接触 应力为2.78 Mpa。采用模拟人体正常站立下的受力情况，跟骨应力较为均匀，且应力较小，且最大的应力均分布在根据底部，该实验与距骨关节面承受人体大部分体重的实施一致^[6]。距下关节不同的应力下有着不同的差别，该研究有利的证明跟骨骨折发生压缩性骨折的原因。在生成三维CAD的研究中模仿了根据大部分缺损的情况，且建立了更具大部骨质缺损的模型，也模拟了相应的治疗模式，结果可知跟骨缺损后移植位较正常的足力大50倍，且髂骨板重建于骨缺损后，稳定性、最大应力、抗变形能力等明显优^[7]。

三、跟骨骨折的治疗

跟骨骨折的治疗原则是要将骨折的关节面进行复位，且经跟骨的几何外形进行恢复，将距下关节面以及与三个关节面的正常解剖关系进行恢复，将跟骨的负重力线与其G、B角恢复。治疗该类型骨折有三种方法，其一为非手术治疗，该种方法不利于患者跟骨功能的恢复，且愈合后容易发生畸形，以至于跟骨关节面没有获得复位，进而发生跟骨的增宽或者是缩短，该手术适应于患有严重疾病的患者，且该类患者有手术禁忌症，比如开放性骨折、威胁生命的严重损伤;其二为早期距下关节融合术，该手术方式适用于难以使用手术方法恢复距下关节面平整的情况，也可以适用于骨折时间超过1个月的患者，适用于距下关节面软组织损伤的患者;其三为手术治疗^[8]。

四、跟骨骨折后内固定术的生物力学研究

跟骨骨折内固定的适应症为伴有跟骨周围脱位的患者;跟骨粗隆有明显外翻或者是内翻的患者;跟骰骨关节不平整的患者等。该手术的手术指征较宽，由于该类型的骨折属于关节内骨折，恢复对合关系较为重要，因此需要对其生物力学等进行相关研究，以提高手术效果。

沈超，蔡攀，王秀会，等^[9]研究中，将跟骨关节骨折的患者分为A、B、C三组（根据骨折后内翻角进行分组），所有患者均给予X线片、CT检查后确认骨折的治疗方案，三组均给予了内固定手术，结果显示影响跟骨骨折术后恢复的因素是跟骨内翻畸形，且聚下关节炎的出现与术后跟骨高度、后关节面塌陷等有关，因此手术的恢复程度、内翻程度与足踝功能不是绝对相关。王凯，徐华^[10]研究中将跟骨骨折的患者分为两组，分别给予L型外侧切开术（对照组）以及改良后微创小口内固定术（观察组），研究结果显示给予观察组患者的踝关节功能恢复情况良好，原因与手术切口小，对机体损伤小，另外其方法有利于对跟骨的复位，缩短了手术时间，降低了感染等术后并发症，因此患者术后恢复较快。该手术采用的空心螺纹钉能够增加跟骨的承载力，且将其足弓稳定性增强提高，有效避免了关节面的撞击，缓解了患者术后疼痛程度，也提高了愈合效果。丁玉来^[11]研究中给予研究对象微创钢板复位内固定术，经过手术后患者的恢复时间以及疼痛程度均优，且跟踪随访三个月可知，观察组患者的跟骨宽度、高度、Bohler角等均比对照组患者优，原因与微创钢板在术后减少对了软组织的损害有关，且该手术需要将骨折端组织牵拉后进行操作，避免了对骨膜等的影响，避免了神经损伤，也利于术后恢复。

通过对跟骨骨折以及骨折术后内固定术的研究可知，有限元计算等应用于其中有着较好的作用，在为患者制定治疗方案时，可以通过该种方法选择较好的手术方式，能够保证患者达到治疗目的。跟骨骨折属于严重且复杂的创伤，患者运动受限，且疼痛感聚类，通过手术解剖对其进行骨折复位，明显提高了踝關节功能的恢复情况^[12]。

总结：

机械力学在患者骨折恢复中有一定的优势，取决于其能够较好的对内固定器械、内固定方法以及生物力学等进行指标的量化，由此可以对骨折内应力进行二维、三维的定量分析，通过模拟跟骨试验，有利于骨折手术的开展，但是该项技术还在不断地研究与实践中，在未来医疗技术上能建成理想且精细的三维有限元模型，会对生物力学研究有一定的促进作用，也能够促进跟骨骨折患者的恢复。

参考文献

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[3]黄诸侯，李俊，陈日齐，等.跟骨三维有限元模型的建立及其骨折发生机制[J].中国骨伤，2012，25（02）：97-101.

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