LCWHTO 联合 MMPR 修复:改善膝关节生物力学的新希望

【字体: 时间:2025年03月24日 来源:Scientific Reports 3.8

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  为解决内侧半月板后根(MMPR)撕裂手术治疗争议,研究人员对比 LCWHTO、MOWHTO 及单独 HTO,发现前者更具保护作用。

  在人体膝关节的复杂 “机械世界” 里,内侧半月板后根(MMPR)起着至关重要的作用,它就像一个精密的 “减震器”,缓冲着膝关节活动时的压力,维持关节的稳定。然而,MMPR 撕裂(MMPRT)却并不罕见,在所有半月板撕裂中占比达 10.1 - 27.8%。一旦它 “受伤”,膝关节内的压力平衡就会被打破,导致内侧胫股关节应力增加,进而加速内侧半月板和关节软骨的退变,同时,膝内翻畸形也会显著影响 MMPRT。更糟糕的是,临床研究发现,MMPRT 若不及时手术治疗,会加速骨关节炎(OA)的进展。
目前,针对 MMPRT 的手术治疗存在诸多争议。究竟是单独进行高位胫骨截骨术(HTO),还是将 HTO 与 MMPR 修复相结合,哪种才是最佳的治疗方案,尚无定论。而且,内侧开放楔形高位胫骨截骨术(MOWHTO)和外侧闭合楔形高位胫骨截骨术(LCWHTO)对 MMPR 应力分布的影响也不明确。为了解开这些谜团,日本宫崎大学医学部感官与运动器官医学系骨科的研究人员开展了一项研究,相关成果发表在《Scientific Reports》上。

研究人员采用了多种关键技术方法。首先,选取了一名无膝关节损伤史的 32 岁健康男性志愿者,通过计算机断层扫描(CT)和磁共振成像(MRI)获取膝关节数据。然后,利用 MIMICS、3 - Matic 和 SolidWorks 等软件,基于这些数据构建了包含股骨、胫骨、腓骨、关节软骨、半月板、前后交叉韧带、内外侧副韧带等结构的膝关节三维有限元模型。接着,在模型上模拟不同角度的 MOWHTO 和 LCWHTO 手术,将机械轴调整到藤泽点,并模拟 MMPR 完整、撕裂及修复的状态。最后,在设定的边界条件下施加 1000 N 的力进行有限元分析(FEA)。

研究结果主要体现在以下几个方面:

  • HTO 术后 PTS 的变化:HTO 术后,不同模型的胫骨后倾角(PTS)相对于原生膝关节模型有明显改变。LCWHTO(30)和 LCWHTO(60)模型的 PTS 分别降低了 3.1° 和 1.0°,而 MOWHTO(30)和 MOWHTO(60)模型的 PTS 则分别增加了 3.1° 和 1.0°。
  • MMPR 中的应力变化:在原生膝关节模型中,MMPR 的最大 von Mises 应力(VMS)和剪切应力分别为 26.0 MPa 和 14.3 MPa。LCWHTO 模型中,MMPR 的最大 VMS 和剪切应力相较于原生模型有所降低,降幅分别为 3.8 - 33.1% 和 3.4 - 26.5%;而 MOWHTO 模型中,这两种应力却增加了,增幅分别为 10.9 - 46.5% 和 11.5 - 45.0%。
  • 内侧膝关节间隙的接触应力和接触面积变化:在所有模型中,LCWHTO(90)和 MOWHTO(90)模型的内侧膝关节间隙接触应力分布相似。与 MOWHTO(90)模型相比,MOWHTO(30)模型的接触应力增加;而 LCWHTO(30)模型的接触应力则降低。此外,MMPR 修复联合 HTO 相较于单独 HTO,能降低内侧膝关节间隙的接触应力,平均降幅在胫骨内侧平台(MTC)为 8.3%,在股骨内侧髁(MFC)为 8.6%。同时,LCWHTO(30)模型的接触面积相较于 MOWHTO(30)模型有显著增加,在 MTC、内侧半月板(MM)和 MFC 分别平均增加 37.8%、32.8% 和 24.7%;单独 HTO 的内侧膝关节间隙接触面积相较于 MMPR 修复联合 HTO 更小,在 MTC 和 MFC 平均减少 6.7% 和 37.5% 。

综合研究结果和讨论部分,该研究意义重大。一方面,研究表明 MMPR 修复联合 HTO 在治疗 MMPRT 方面,相较于单独 HTO 具有生物力学优势,能更好地保护膝关节软骨,促进 MMPR 愈合。另一方面,MMPR 修复联合 LCWHTO 在减少 MMPR 的剪切应力和接触应力方面,表现优于联合 MOWHTO,为 MMPRT 的手术治疗提供了更优的选择。不过,研究也存在一定局限性,如数据仅来自单一志愿者,模型简化了手术过程,未考虑不同缝合技术及膝关节不同屈曲角度的影响等。但总体而言,该研究为 MMPRT 的临床治疗提供了重要的理论依据,有助于医生在术前更精准地规划手术方案,未来还需进一步开展临床研究加以验证。
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