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编号:10222384
翼状韧带断裂对枕颈部稳定性影响的生物力学实验研究
http://www.100md.com 《中国脊柱脊髓杂志》 1998年第3期
     作者:钮心刚1 贾连顺1 丁祖泉2 杨国标2

    单位:1 第二军医大学附属长征医院骨科 200003 上海市;2 同济大学生物力学教研室

    关键词:枕颈部;寰枢关节;翼状韧带;旋转;不稳定

    中国脊柱脊髓杂志980306 摘要 目的:研究翼状韧带断裂对枕颈部稳定性的影响。方法:对6具尸体枕颈部骨韧带标本施加1.53Nm的力偶矩,分别切断左、右侧翼状韧带,测定对寰枕和寰枢关节三维运动的影响。结果:左侧韧带断裂使寰枕关节的右侧弯运动范围增加32.15%;寰枢关节左右轴向旋转和右侧弯运动范围分别增加21.98%、 25.88%和26.83%。双侧韧带断裂与单侧韧带断裂相比,寰枢关节轴向旋转运动范围无显著增加。结论:翼状韧带主要限制寰枢关节轴向旋转运动,其作用需要双侧韧带共同协调。翼状韧带损伤可导致寰枢关节旋转不稳定。
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    Experimental study of effects of alar ligaments transection on the stability of the occipito-atlanto-axial complex/NIU Xingang JIA Lianshu DING Zuquan,et al//Chinese Journal of Spine and Spinal Cord,1998,8(3):

    Abstract Objective:To determine effects of alar ligaments transection on the stability of the occipito-atlanto-axial complex.Method:Six fresh cadaveric specimens of occiput(C0) to C3 were subjected to 1.53Nm pure movement.Effects of sequential transection of the left and right ligaments on the relative motion of C0~C1 and C1~C2 joints was determined.Result:After transection of the left alar ligament,at C0~C1 joint,ROM of right lateral bending increased 32.15%.At C1~C2 joint,ROM of left,right axial rotation and right lateral bending increased 21.98%,25.88% and 26.83%,respectively.At C1~C2 joint,there was no significant difference between ROM of axial rotation due to one ligament and bilateral ligaments transection.Conclusion:The experiment suggested the alar ligaments work with one anthor in limiting axial rotation of atlanto-axial joint,functional loss of the alar ligaments causes rotatory instability of the atlanto-axial joint.
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    Authors address Department of Orthopaedics,Changzheng Hospital,Second Military Medical University,Shanghai, 200003

    Key words Occipito-atlanto-axial complex Alar ligament Rotatory Instability

    枕颈部是寰枕和寰枢关节及其间韧带连接形成的功能复合体。临床上多种疾病可以导致枕颈部不稳定,进而造成颈髓压迫和椎动脉损伤,严重威胁病员生命。因此有必要测定各种结构损伤对该部稳定性的影响。翼状韧带的解剖和功能历来有争议〔1、2〕。本实验定量测定了单、双侧翼状韧带断裂对尸体枕颈部骨韧带标本中寰枕和寰枢关节三维运动的影响,以期为临床诊断和治疗提供生物力学依据。

    1 材料和方法
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    1.1 标本制备

    实验所用新鲜尸体枕颈部标本取自6具男性死者,年龄19~22岁,均死于急性颅脑损伤。经X线摄片证实均无退变和骨性异常。切除附着肌肉,完整保留所有韧带和关节囊;标本上端自枕骨基底处完整锯开,下端自C3~4椎间盘处离断,制成完整尸体枕颈部标本。标本密封后置于-20℃低温下保存。实验前标本于室温下完全解冻,将十字型加载夹具与枕骨牢固固定,C3固定于加载装置的金属杯中。参照Panjabi〔3〕法,使C3后壁前倾20°,枕骨保持水平,建立起枕颈部中立位。确保标本和固定装置间无相对运动。在C0、C1和C2椎体骨质前壁各嵌入直径为1mm的共线克氏针3枚,针尖外露2mm作为标志点。

    1.2 加载方式

    参照Panjabi〔3〕方法,通过十字型加载夹具的加载圆盘作用一对大小相等、方向相反的互为平行的力,对枕颈部施加1.53 Nm的力偶矩。调节圆盘在十字架上的方位及缠绕在加载盘上牵引绳的方向,使枕颈部产生前屈、后伸,左右轴向旋转和左右侧弯六种生理运动。测定每一种运动前,将标本加载后卸载,并允许有30s的蠕变,如此形成三个加/卸载循环。第三次卸载并允许标本有30s蠕变后,开始测量。这样,减小了脊柱粘弹性的影响,提高了测量精确程度。
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    1.3 测量方法和步骤

    应用带有坐标系统的机械装置,分别测量枕颈部产生每一种运动时各标志点的三维坐标值。当测量装置的探针接触标志点时,读出三维坐标值(卡尺精度为0.02mm)。测量步骤如下:(1)完整状态下寰枕和寰枢关节三维运动的测量;(2)纵形切开覆膜,显露左侧翼状韧带并于中部切断,再行测量;(3)切断右侧翼状韧带,再次测量。实验过程中,始终用生理盐水保持标本湿润。

    1.4 数据处理

    将刚体三维运动的算法编制成计算机程序,测得的坐标值输入计算机,求出完整、单侧和双侧翼状韧带断裂时寰枕和寰枢关节三维六自由度的转角,并用中性区、弹性区和运动范围三个运动学参数表示。采用配对计量资料t检验行统计学处理。

    2 结果

    2.1 正常枕颈部的主运动
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    见表1、 2。寰枕关节有一定量的前屈和后伸运动、少量的侧弯和极少的轴向旋转运动。寰枢关节可作一定量的前屈和后伸运动,并可作少量的侧弯运动。左右轴向旋转运动范围最大,平均为48.19°;并注意到有很大的中性区,占运动范围的76.19%。

    2.2 左侧翼状韧带断裂对枕颈部主运动的影响

    见表1、2。寰枕关节主运动范围增加32.15%(P<0.05),其余各向运动范围均无显著增加(P>0.05)。寰枢关节右侧弯运动范围增加26.83%(P<0.05),前屈、后伸和左侧弯运动范围无显著增加(P>0.05)。寰枢关节左右轴向运动范围分别增加21.98%和21.01%(P<0.01),双侧间无显著差异(P>0.05)。

    2.3 双侧韧带断裂对枕颈部主运动范围的影响

    见表1、2。寰枕关节各向运动范围无进一步增加(P>0.05)。寰枢关节前屈、后伸运动范
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    表1 寰枕关节主运动范围

    (度) (±s)

    完整

    左侧韧带断裂

    双侧韧带断裂

    前屈

    22.35±2.41

    24.32±2.53

    25.70±2.42

    后伸

    22.42±2.42
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    24.37±2.44

    25.76±2.39

    左侧弯

    7.21±1.75

    8.93±1.92

    9.85±1.81

    右侧弯

    6.78±1.81

    8.96±1.84

    9.67±1.73

    左轴向旋转

    6.85±2.67
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    8.42±2.78

    10.58±2.69

    右轴向旋转

    6.83±1.92

    8.21±1.94

    9.70±1.96

    表2 寰枢关节主运动范围

    (度) (±s)

    完整

    左侧韧带断裂

    双侧韧带断裂
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    前屈

    15.15±4.43

    18.36±4.40

    19.14±4.50

    后伸

    20.30±3.45

    24.28±3.49

    25.57±3.52

    左侧弯

    7.86±1.50

    9.49±1.63

    10.66±1.75
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    右侧弯

    8.05±1.63

    10.21±1.66

    10.76±1.59

    左轴向旋转

    48.09±3.42

    58.66±3.69

    64.39±3.63

    右轴向旋转

    48.14±3.77

    60.60±3.84

    65.86±3.75
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    围无显著变化(P<0.05)。寰枢关节左右侧弯运动范围与完整状态时相比,分别增加35.62%和37.01%(P<0.05);与左侧韧带断裂时相比无显著差异(P>0.05)。寰枢关节左右轴向旋转运动范围分别增加33.89%和36.81%;与左侧韧带断裂时相比无显著增加(P>0.05),且双侧间无显著差异(P>0.05)。

    3 讨论

    3.1 翼状韧带的生理功能

    翼状韧带对称地起于齿状突的背外侧,斜向外上止于枕骨髁的内侧面,两韧带水平面投影成150°~180°角。解剖特点决定了翼状韧带的生理功能。以往认为一侧翼状韧带限制寰枢关节对侧轴向旋转运动〔1〕。Werne〔2〕认为双侧韧带协同作用方能有效限制该关节的过度轴向旋转,机制为:枕颈部中立位时双侧韧带均松弛;寰枢关节向一侧开始作轴向旋转时,同侧韧带首先被拉紧以限制该轴向旋转;进一步旋转时,同侧韧带开始包绕齿状突并短缩,此时对侧韧带开始拉紧并限制寰枢关节作进一步轴向旋转。本实验和Panjabi等〔3〕均观测到,一侧韧带断裂后寰枢关节双侧轴向旋转运动范围均增加,且双侧间无显著差异;单、双侧韧带断裂时寰枢关节轴向旋转运动并无差异。上述结果提示:一侧韧带损伤导致双侧韧带功能均丧失,因而本研究支持Werne的观点。同时翼状韧带也参与限制寰枕和寰枢关节对侧侧弯运动,但损伤时对枕颈部侧向稳定性影响较小。
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    3.2 翼状韧带断裂对枕颈部稳定性影响的生物力学分析

    寰枕关节可作极少的轴向旋转、一定量的侧弯和屈/伸运动。其前屈受寰椎前弓和齿突的骨性接触限制,后伸运动受覆膜制约〔2〕。因此,翼状韧带断裂并不影响寰枕关节屈/伸稳定性。左侧韧带断裂后表现为右侧弯运动范围增大,本实验中由6.78°增大到8.96°。Panjabi等〔4〕观测到一侧韧带断裂后对侧侧弯运动范围由3.5°增至4.8°,说明翼状韧带参与限制寰枕关节对侧侧弯运动。寰枢关节的结构特点使寰枢关节有很大的轴向旋转、某种程度的屈/伸及极少的侧弯运动。本实验测得轴向旋转运动范围为48 .19°,中性区占76.19%,与Panjabi等〔3〕报道的75%相符。寰枢关节轴向旋转运动有很大的中性区即表明枕颈部中立位时该关节的各韧带均保持松弛,因此寰枢关节有相当的稳定性,又有旋转不稳定的趋势〔5〕。横韧带的作用是限制寰枢关节前屈时寰椎异常前移,寰枢关节生理性前屈/后伸为覆膜所限制,实验并未损伤这些限制寰枢关节屈/伸结构,因此测得屈/伸稳定性无丧失。本实验中左侧翼状韧带断裂后寰枢关节右侧弯运动范围由8.05°增至10.21°,Panjabi等〔4〕报告由8.3°增至9.6°,证明翼状韧带参与限制寰枢关节对侧侧弯运动。本实验中左侧韧带断裂后,左右轴向旋转运动范围显著增大,而Panjabi等〔3〕报道增加4.3%和6.2%,差异可能源于标本的制备和年龄等因素。
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    3.3 翼状韧带损伤的生物力学及临床意义

    创伤(包括齿状突骨折)、感染(咽喉部炎症、类风湿)和枕颈部畸形等均可造成翼状韧带损伤〔6、7〕。翼状韧带的作用是限制寰枢关节过度轴向旋转,保护颈髓和椎动脉免受旋转性损害。寰枢关节轴向旋转至63°时,导致关节面完全错位;64°时致颈髓压迫〔8〕。本研究观测到,双侧韧带断裂时寰枢关节的轴向旋转达65.12°,寰枢关节面错位或接近错位;疏松的关节囊韧带进一步受拉伸变形,但未破裂。从生物力学观点分析已导致寰枢关节显著轴向旋转不稳定。但生物力学不稳定并不等于临床不稳定,同时本研究模型是骨韧带标本,其稳定系统与活体有一定差异。因此诊断翼状韧带损伤所致的寰枢关节旋转不稳定,必须结合临床症状。

    4 参考文献

    1 Dovrak J,Panjabi MM.Functional anatomy of the alar ligaments.Spine,1987,12(2):183.
, 百拇医药
    2 Werne S.Studies in spontaneous atlas dislocation.Acta Scand,1957,23(23s):28.

    3 Panjabi MM,Dovrak J,Crisco JJ,et al.Effects of alar ligaments transection on upper cervical spine rotation.J Orthop Res,1991,9: 584.

    4 Panjabi MM,Dovrak J,Crisco JJ,et al.Flexion,extension and lateral bending of the upper cervical spine.J Spinal Dis,1991,4(20):157.

    5 卢一生,贾连顺,丁祖泉.寰枢关节的三维运动及其测量.中华创伤杂志,1995,11(1):1.
, http://www.100md.com
    6 Robertson PA,Swan HAP.Traumatic bilateral rotatory facet dislocation of the atlas on axis.Spine,1992,17(10):1252.

    7 Fielding JW, Hawkins RJ. Atlanto-axial rotatory fixation.J Bone Joint Surg(Am),1977,59(1):37.

    8 Marraza,Fielding JW.Effects of C1~C2 rotation on canal size.Clin Orthop Res,1988,237:115. 收稿日期:1996-10-10 末次修回日期:1998-05-07, 百拇医药(钮心刚1 贾连顺1 丁祖泉2 杨国标2)