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第一部分 内减张技术辅助重建前交叉韧带的临床疗效分析[目的]基于膝关节功能恢复及二次镜检探讨内减张技术辅助重建前交叉韧带(anterior cruciate ligament,ACL)的临床疗效。[方法]1.选取2017年7月—2019年7月期间的80例符合入选标准的ACL撕裂患者纳入研究。根据手术方法不同,将患者分为减张和非减张两个组,每组40例。其中减张组应用内减张技术辅助重建前交叉韧带,非减张组应用常规关节镜下解剖单束重建前交叉韧带,不应用减张技术。2.80例患者均于术前、术后3月、术后6月及术后12月行IKDC评分、HSS评分、Lysholm评分。并于术后12月行二次关节镜检查,依据敖英芳教授改良版二次镜检评分标准和MAS评分标准对ACL移植物进行评估分析。[结果]1.两组患者术后恢复良好,无早期相关并发症发生。①减张组及非减张组术后的前抽屉试验、Lachman试验均阴性。②IKDC、HSS、Lysholm评分在术前、术后3月、术后6月及术后12月各时间点组内比较评分分值均逐渐提高(P＜0.05),且减张组较非减张组获得更好的IKDC、HSS、Lysholm主观膝关节功能评分(P＜0.05)。2.在二次镜检的评分中,减张组与非减张组在韧带完整性和韧带色泽、滑膜覆盖的评分上无差异(P＜0.05);而减张组在ACL韧带张力和综合评分上均较对非减张组高(P＜0.05);减张组的韧带优良率高于非减张组(P＜0.05)。[结论]1.内减张技术辅助重建ACL术能很好地纠正膝关节不稳,且在膝关节主观评价方面,减张技术重建优于非减张重建。2.内减张技术辅助重建ACL术可获较满意的韧带完整性及韧带色泽、滑膜覆盖范围,且内减张技术重建在韧带张力及综合评分方面优于非减张重建。第二部分 内减张技术辅助重建前交叉韧带术后膝关节运动学分析[目的]分析关节镜下内减张技术辅助重建ACL术后膝关节运动学的变化情况。[方法]使用Opti_KneeTM的三维膝关节运动学分析系统测量并记录40例健康志愿者和第一部分中纳入研究的80例患者术前及术后12月膝关节的6个自由度(股骨及胫骨的相对前后位移、上下位移、内外位移、内外旋角度、前屈后伸角度、内外翻角度)的运动范围,行统计分析。[结果]1.两组患者在前交叉韧带重建术后与术前相比,膝关节的前后位移、上下位移、内外位移、内外旋角均得到有效改善(P＜0.05)。2.减张组在膝关节的前后稳定性恢复方面较非减张组显著(P＜0.05)。3.减张组术后膝关节前后稳定性接近正常成人(P＞0.05),而非减张组术后膝关节前后稳定性稍差于正常组(P＜0.05)。[结论]内减张技术辅助重建ACL 比非减张技术重建更有利于增强膝关节的稳定性和改善运动学功能,尤其能够更加显著地提高膝关节的前后向稳定性。第三部分 减张线和腘绳肌腱的生物力学测试[目的]对减张线、腘绳肌腱的弹性模量和失效载荷进行生物力学测试,为内减张技术辅助重建ACL术提供力学理论依据。[方法]使用生物力学测试仪器对Ethibond线、减张线、单根腘绳肌腱、4股腘绳肌腱束、4股腘绳肌腱束联合减张线的样本进行弹性模量、失效载荷测算,并进行统计学分析。[结果]四股肌腱联合减张线后的失效载荷大于四股肌腱(P<0.05),而弹性模量接近于四股肌腱(P>0.05);四股肌腱和单根肌腱的弹性模量相同(P>0.05);编织的减张线弹性模量明显小于双根Ethibond线(P<0.05)。[结论]自主创新编织的减张线弹性模量远远小于单根或双根缝线,更接近于人体腘绳肌腱的弹性模量,与肌腱移植物联合后可增加移植物整体的强度,有助于移植物的韧带化。第四部分 内减张技术辅助重建ACL术后的三维有限元分析[目的]在膝关节三维有限元模型中模拟Lachman查体试验,分析胫骨和股骨的相对位移、ACL的von Mises应力,为关节镜下内减张技术辅助重建ACL提供力学数据支持。[方法]选择一位双膝关节健康的成年志愿者,对其膝关节进行磁共振(Magnetic resonance imaging,MRI)扫描,将MRI二维图像导入交互式医学影像控制系统Mimics19.0,运用三维数字化重建技术和逆向工程技术重建包括有减张线和无减张线的的膝关节三维模型;将建立好的模型以STL格式导入ANSA中进一步处理生成几何模型;最后在Abaqus中进行边界条件设定和施加载荷和,模拟载荷为69N、89N、109N、129N的Lachman查体试验,分析无减张线膝关节模型和有减张线模型的胫骨和股骨相对前后位移、ACL的von Mises应力变化,并行统计学分析。[结果]有减张线的膝关节模型在胫骨及股骨的前后向位移上明显小于无减张线的模型(P<0.05);有减张线的膝关节模型的ACL所受von Mises应力明显小于无减张线的模型(P<0.05)。[结论]通过三维有限元模型分析,明确了内减张技术辅助重建ACL术较非减张技术重建ACL术具有优势,可增强膝关节前后稳定性,减少ACL所受牵拉应力。