Abstract
目的
探讨尺骨冠状突前内侧骨折及肘关节外侧副韧带复合体（lateral collateral ligament complex，LCLC）损伤对肘关节后内侧旋转稳定性的生物力学影响。
方法
取 4 具新鲜成年男性尸体双上肢标本，分别按照以下顺序制备模型，包括：完整肘关节（A 组，n=8）、单纯 LCLC 损伤模型（B 组，n=4）、单纯冠状突前内侧骨折模型（C 组，n=4）、LCLC 损伤合并冠状突前内侧骨折模型（D 组，n=8）。采用 Instron 8874 液压伺服生物力学测试系统进行生物力学测试，根据载荷-位移曲线计算扭矩。
结果
实验过程中各组均未出现肘关节完全脱位。A、B、C、D 组扭矩分别为（10.286±0.166）、（5.775±0.124）、（6.566±0.139）、（3.004±0.063）N·m，组间比较差异均有统计学意义（P<0.05）。
结论
冠状突前内侧骨折、LCLC 损伤以及两者联合损伤均会影响肘关节后内侧旋转稳定性。
Keywords: 肘关节, 后内侧旋转稳定性, 冠状突骨折, 外侧副韧带复合体损伤, 生物力学
Abstract
Objective
To investigate the effect of anteromedial coronoid facet fracture and lateral collateral ligament complex (LCLC) injury on the posteromedial rotational stability of the elbow joint.
Methods
The double elbows were obtained from 4 fresh adult male cadaveric specimens. Complete elbow joint (group A, n=8), simple LCLC injury (group B, n=4), simple anteromedial coronoid facet fracture (group C, n=4), and LCLC injury combined with anteromedial coronoid facet fracture (group D, n=8). The torque value was calculated according to the load-displacement curve.
Results
There was no complete dislocation of the elbow during the experiment. The torque values of groups A, B, C, and D were (10.286±0.166), (5.775±0.124), (6.566±0.139), and (3.004±0.063) N·m respectively, showing significant differences between groups (P<0.05).
Conclusion
Simple LCLC injury, simple anteromedial coronoid facet fracture, and combined both injury will affect the posteromedial rotational stability of the elbow.
Keywords: Elbow, posteromedial rotational stability, coronoid facet fracture, lateral collateral ligament complex injury, biomechanics
肘关节后内侧旋转不稳定是肘关节外侧副韧带复合体（lateral collateral ligament complex，LCLC）损伤、冠状突前内侧骨折所致，可伴或不伴内侧副韧带损伤[1]。患者多为摔伤后发生肘部疼痛，偶由交通事故伤或高处坠落伤等高能量损伤致伤[2]。目前临床对于肘关节内侧旋转不稳定的认识尚不充分，易漏诊或误诊，如未及时诊治会严重影响肘关节功能。尺骨冠状突前内侧骨折及肘关节 LCLC 损伤对肘关节后内侧旋转稳定性的生物力学影响国内少见报道，为此我们进行了相关研究。报告如下。
1. 材料及方法
1.1. 实验标本制备
取 4 具自愿捐献的新鲜成年男性尸体双上肢标本 8 个，年龄 28～43 岁，平均 33 岁。所有标本经正侧位X线片检查，排除骨折、肿瘤病变以及肘关节脱位、畸形、退变、关节周围韧带损伤。于肘上 18 cm 截骨以及桡腕关节处离断，保留下尺桡关节，去除标本附着肌肉及软组织，仅保留肘关节囊、内外侧副韧带及前臂骨间膜，制备骨-韧带标本。
1.2. 实验分组及方法
取 8 个完整肘关节标本（A 组），以屈曲 90°、前臂极度旋前位，将下尺桡关节用自凝牙托粉及牙托水包埋于自制模具内，肱骨段钻 2 个孔（间距 5 cm），用 3.5 mm 克氏针将肱骨固定于自制模具；使尺桡骨垂直于水平面，肱骨平行于水平面。采用 Instron 8874 液压伺服生物力学测试系统（Instron 公司，美国）进行肘关节纵轴单轴旋转试验，应力方向沿前臂旋前。常温、常压下，10 kN 传感器，以 15 mm/min 速度缓慢加载，至载荷-位移曲线突然降低时停止加载。记录载荷-位移曲线，计算扭矩。
A 组测量后随机取 4 个标本制备单纯 LCLC 损伤模型（B 组），其余 4 个标本制备单纯冠状突前内侧骨折模型（C 组）；同上法进行生物力学测试。测试完毕后，8 个标本制备 LCLC 损伤合并冠状突前内侧骨折模型（D 组），并进行生物力学测试。LCLC 损伤模型制备方法：以手术刀片从肱骨外髁 LCLC 止点处切断，包括外侧桡副韧带及外侧尺副韧带，完整保留环状韧带。冠状突前内侧骨折模型制备方法：用小骨刀及鼓锤自冠状突尖部内侧缘斜行向下延伸至冠状突基底部前半部分皮质截骨，完整保留肘关节内侧副韧带附着点。见图 1、2。
图 1.
Elbow joint model in each group a. Group A; b. Group B; c. Group C; d. Group D
各组肘关节标本 a. A 组； b. B 组； c. C 组； d. D 组
图 2.
Biomechanical test
生物力学测试
1.3. 统计学方法
采用 SPSS18.0 统计软件进行分析。数据以均数±标准差表示，组间比较采用方差分析，两两比较采用 SNK 检验；检验水准 α=0.05。
2. 结果
应力加载期间，A 组未出现肘关节脱位，肱桡、肱尺间隙均无明显增宽；B 组加载早期即可出现肱桡间隙增宽，并逐渐出现幅度较大的桡骨头向前半脱位；C 组于加载晚期出现肘后内侧间隙增宽，冠状突相对肱骨滑车发生较小幅度半脱位；D 组上尺桡关节之间保持完整，桡骨头相对于肱骨远端向前明显移位，肱尺关节呈明显向后内侧旋转半脱位。实验过程中各组标本均未出现肘关节完全脱位。
A、B、C、D 组扭矩分别为（10.286±0.166）、（5.775±0.124）、（6.566±0.139）、（3.004±0.063）N·m，组间比较差异均有统计学意义（P<0.05）。
3. 讨论
肘关节内侧旋转不稳定是指肘关节屈曲 90°，承受内翻、轴向、前臂旋前应力时，上尺桡关节之间保持完整，相对于肱骨远端，桡骨头向前移位，肱尺关节呈向后内侧旋转半脱位的状态。损伤机制主要是患者向前方或侧方摔倒时，手掌撑地，肘关节处于屈曲 90° 左右，前臂极度旋前；肩部在身体重力影响下向前、下方剧烈移动，使肘关节受到猛烈轴向、内翻、前臂旋前应力，导致肘关节 LCLC 在肱骨外髁止点下方撕脱回缩，外侧肱桡关节间隙增宽，肱骨滑车内侧缘直接撞击冠状突，引起冠状突前内侧骨折，冠状突相对于滑车内侧缘呈半脱位，严重者可继发内侧副韧带断裂，肘关节后内侧旋转稳定性受到影响，表现为肘关节内侧旋转不稳定[3-6]。此类损伤易漏诊或误诊，可导致创伤性肘关节炎、继发尺神经炎等[7-10]。
本研究通过模拟肘关节内侧旋转不稳定损伤机制，制备肘关节损伤模型，并在屈肘 90°、前臂极度旋前位行肘关节纵轴单轴旋转生物力学测试，根据扭矩比较单纯冠状突前内侧骨折或 LCLC 损伤以及两者联合损伤对肘关节后内侧旋转稳定性的影响。本研究选择屈肘 90° 进行测试，主要考虑冠状突及 LCLC 在该角度均易损伤[11]，且最大程度减少对肘关节内侧副韧带的损伤，内侧副韧带在肘关节屈曲 120° 时最易损伤[12]。
生物力学研究发现，冠状突骨折致冠状突高度丢失超过 50% 时，肘关节稳定性会降低 28%[13]。O’Driscoll[14]认为冠状突对肘关节稳定性具有重要意义； McAdams 等[15]通过生物力学研究和关节镜下观察，认为单纯 LCLC 损伤即可引起肘关节明显不稳。Dunning 等[16]认为 LCLC 损伤仅累及外侧桡副韧带或外侧尺副韧带时，不会引起肘关节明显不稳。本研究结果显示 B、C、D 组扭矩均显著低于 A 组，比较差异有统计学意义（P<0.05）；提示单纯冠状突前内侧骨折或 LCLC 损伤以及两者联合损伤均可影响肘关节后内侧旋转稳定性。B 组扭矩低于 C 组，比较差异有统计学意义（P<0.05），提示 LCLC 损伤对肘关节后内侧旋转稳定性的影响比单纯冠状突前内侧骨折更严重；应力加载期间，与单纯冠状突前内侧骨折模型相比，单纯 LCLC 损伤模型肱桡间隙增宽出现较早，且桡骨头半脱位幅度较大。D 组扭矩显著低于 B、C 组，说明冠状突前内侧骨折合并 LCLC 损伤对肘关节后内侧旋转稳定性的影响更严重。但应力加载期间，各组均未出现肘关节完全脱位，因此临床上对于此类损伤易漏诊或误诊。
但本研究存在以下几点不足：① 实验标本有限，为减少重复测量，仅选择了肘关节最易损伤角度屈曲 90° 行生物力学研究；② 标本保留了肘关节内侧副韧带，但未研究肘关节内侧副韧带对肘关节后内侧旋转稳定性的影响；③ 仅进行了损伤模型研究，创伤修复后对肘关节稳定性的影响有待下一步探讨；④ 实验采用离体标本，未考虑肘关节周围肌肉和软组织对肘关节动力稳定性的作用。
综上述，本研究进一步证实了 LCLC 损伤和尺骨冠状突前内侧骨折以及两者联合损伤对肘关节后内侧旋转稳定性的影响，对临床诊断和治疗提供了一定理论依据。我们认为对于因摔伤后肘部疼痛就诊患者，即使无肘关节明显脱位，仍需警惕肘关节内侧旋转不稳定的发生。对于肘关节内侧旋转不稳定患者，建议手术重建肘关节内侧骨性稳定性[17]和外侧软组织稳定性[18]，以利于肘关节功能恢复。
References
- 1.MellemaJJ, DoornbergJN, DyerGS Distribution of coronoid fracture lines by specific patterns of traumatic elbow instability. J Hand Surg (Am) 2014;39(10):2041–2046. doi: 10.1016/j.jhsa.2014.06.123. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
- 2.Jawa A, Jupiter JB, Hotchkiss RN. Complex traumatic elbow dislocation//Green's operative hand surgery. 6th ed. Philadelphia: Churchill Livingstone, 2011: 869-886.
- 3.HuriG, HuriG, LeblebicioğluG Chronic elbow instabilities: medial and lateral instability. Sports Injuries. 2012;17(10):217–221. [Google Scholar]
- 4.HeoYM, YiJW, LeeJB Unstable simple elbow dislocation treated with the repair of lateral collateral ligament complex. Clin Orthop Surg. 2015;7(2):241–247. doi: 10.4055/cios.2015.7.2.241. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
- 5.HacklM, BercherM, WegmannK Functional anatomy of the lateral collateral ligament of the elbow. Arch Orthop Trauma Surg. 2016;136(7):1031–1037. doi: 10.1007/s00402-016-2479-8. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
- 6.RhyouIH, KimKC, LeeJH Strategic approach to O'Driscoll type 2 anteromedial coronoid facet fracture. J Shoulder Elbow Surg. 2014;23(7):924–932. doi: 10.1016/j.jse.2014.02.016. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
- 7.BroekhuisD, BessemsJH, ColarisJW Avulsion fracture of the supinator crest as an indication for a sustained posterolateral (sub)luxation of the elbow. A case report, anatomical evaluation and review of the literature. Orthop Traumatol Surg Res. 2016;102(8):1113–1116. doi: 10.1016/j.otsr.2016.09.016. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
- 8.HanadaM, KadotaH, MatsunobuT Non-anatomical reconstruction of lateral ulnar collateral ligament of the elbow after tumor resection. Strategies Trauma Limb Reconstr. 2015;10(3):195–199. doi: 10.1007/s11751-015-0235-1. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
- 9.FedorkaCJ, OhLS Posterolateral rotatory instability of the elbow. Curr Rev Musculoskelet Med. 2016;9(2):240–246. doi: 10.1007/s12178-016-9345-8. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
- 10.KovacevicD, VogelLA, LevineWN Complex elbow instability: radial head and coronoid. Hand Clin. 2015;31(4):547–556. doi: 10.1016/j.hcl.2015.06.004. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
- 11.ArmstrongA Simple elbow dislocation. Hand Clin. 2015;31(4):521–531. doi: 10.1016/j.hcl.2015.06.002. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
- 12.GajendranVK, BishopJA Terrible triad elbow fracture-dislocation with triceps and flexor-pronator mass avulsion. Orthopedics. 2015;38(2):e143–146. doi: 10.3928/01477447-20150204-91. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
- 13.DoornbergJN, RingD Coronoid fracture patterns. J Hand Surg (Am) 2006;31(1):45–52. doi: 10.1016/j.jhsa.2005.08.014. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
- 14.O’Driscoll SW. Elbow dislocations//Morrey BF. The elbow and its disorders. Philadelphia: W.B. Saunders, 2000: 409-420.
- 15.McAdamsTR, MastersGW, SrivastavaS The effect of arthroscopic sectioning of the lateral ligament complex of the elbow on posterolat-eral rotatory stability. J Shoulder Elbow Surg. 2005;14(3):298–301. doi: 10.1016/j.jse.2004.08.003. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
- 16.DunningCE, ZarzourZD, PattersonSD Ligamentous stabilizers against posterolateral rotatory instability of the elbow. J Bone Joint Surg (Am) 2001;83-A(12):1823–1828. doi: 10.2106/00004623-200112000-00009. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
- 17.查晔军, 蒋协远, 公茂琪 肘关节内翻-后内侧旋转不稳定的诊断与治疗. 中华创伤骨科杂志. 2012;14(1):68–72. [Google Scholar]
- 18.RingD Fractures of the coronoid process of the ulna. J Hand Surg (Am) 2006;31(10):1679–1689. doi: 10.1016/j.jhsa.2006.08.020. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]