踝關節是人體負重行走的重要功能結構，正常的踝關節對維持機體生物力學穩定和完成正常的負重行走至關重要。而下脛腓聯合是維持踝關節穩定的諸多結構中較為重要的部分。在負重過程中，踝關節承受身體的大部分負荷，其中腓骨承擔6.4%~17%負荷，其余負荷由脛骨承擔[1].遠端腓骨相對于遠端脛骨的運動可調節踝關節負重比例，使腓骨適時承擔部分負重，以維持踝關節力學穩定[2].
本研究的目的是通過制作新鮮尸體踝關節骨-韌帶標本分析踝關節跖屈、背屈及外旋時遠端腓骨相對遠端脛骨的位移，了解下脛腓聯合運動特點，為臨床治療下脛腓聯合損傷提供生物力學基礎。
1 資料與方法
1.1實驗標本選取大小盡量接近的膝上截肢新鮮尸體標本6例。于膝關節上方10~15 cm水平截肢，將截取的標本放于-20℃低溫冰柜中保存。所有標本均外觀正常，無足踝部畸形，無肌肉、韌帶和肌腱損傷及攣縮等病理改變，均行X線攝片排除骨與關節退行性變、骨折、骨質疏松、代謝性疾病、腫瘤、畸形等骨質異常改變。
實驗前12 h將標本從-20 ℃低溫冰柜中取出，室溫下自然解凍。保留髕骨，去除皮膚、肌肉，分離經踝關節的肌腱，保持上脛腓關節周圍軟組織結構完整，保留踝關節以遠足部皮膚及軟組織，保持骨間膜、踝關節韌帶、關節囊及下脛腓聯合韌帶完整。用2枚6.5 mm的松質骨螺釘固定遠端股骨和近端脛骨，使膝關節鎖定于0°伸直位。用2枚3.5 mm的皮質骨螺釘將距下關節固定于中立位。將頂端涂黑的大頭針插入構成下脛腓聯合的遠端脛、腓骨作為測量標記點。
1.2固定加載將標本下端固定于特制足部固定底座，調整底座角度使踝關節處于背屈10°位、中立位及跖屈15°位。
標本上端股骨殘端固定于實驗加載機頂端的特制固定器內。為了不影響上脛腓關節和下脛腓聯合活動，不固定腓骨。將3臺CCD攝像機分別放置于標本正前方、正后方和外側，以捕捉、記錄標本標記點位移。
采用DDL20電子萬能試驗機（長春機械科學院有限公司）對標本進行加載。在實驗開始前，每具標本預先加載10次以消除韌帶蠕變。正式實驗時，以10 mm/min的速率垂直加載至600 N.聯合加載時，穩定600 N軸向載荷不變，以0.5°/s的扭轉速率外旋踝關節至扭矩5 Nm.加載完成后，穩定載荷30 s,以便采集圖像和相關數據（圖1）.
1.3測量內容分別在踝關節背屈10°位、中立位及跖屈15°位軸向加載（600 N），踝關節中立位聯合加載（軸向600 N加外旋5 Nm）情況下，根據數字圖像相關法原理測量遠端腓骨相對遠端脛骨的內外、前后位移及繞軸旋轉角度（數字圖像處理及位移計算方法由上海大學理學院力學系提供）。
1.4統計學方法用SPSS 20.0統計分析軟件進行數據分析，實驗數據以均數±標準差表示。先對實驗數據進行正態分布檢驗，不服從正態分布時應用非參數檢驗，服從正態分布時兩組比較采用配對t檢驗，多組比較應用單因素方差分析。采用單因素方差分析時，若各組間差異有統計學意義，再進行兩兩比較，各組間方差齊時用Tukey法進行兩兩比較，檢驗水準設為α=0.05,方差不齊時采用非參數檢驗。非參數檢驗時，采用Kruskal-Wallis H檢驗，多組比較后若總體有差異，使用Mann-Whitney U檢驗進行兩兩比較，同時對檢驗水準α進行Bonferroni校正，即α'=0.05/[n×（n-1）/2]（n為比較組數）。
2 結果
2.1踝關節不同體位軸向加載軸向600 N加載時，踝關節不同體位遠端腓骨相對運動見表1、圖2~4.當踝關節由中立位或背屈10°位變為跖屈15°位時，遠端腓骨相對遠端脛骨向內、向前位移，同時繞軸內旋；當踝關節由中立位或跖屈15°位變為背屈10°位時，遠端腓骨相對遠端脛骨向外、向后位移，同時繞軸外旋（表2）.【1】
踝關節不同體位對遠端腓骨不同平面位移或旋轉影響不同。踝關節中立位與跖屈位對遠端腓骨冠狀面水平位移影響差異無統計學意義（P>0.05），踝關節中立位與背屈位對遠端腓骨冠狀面水平位移影響差異有統計學意義（P<0.05），踝關節跖屈位與背屈位對遠端腓骨冠狀面水平位移影響差異有統計學意義（P<0.05）；踝關節中立位與跖屈位對遠端腓骨矢狀面前后位移影響差異 無 統 計 學 意 義（P>0.0167），踝關節中立位與背屈位對遠端腓骨矢狀面前后位移影響差異無統計學意義（P>0.0167），踝關節跖屈位與背屈位對遠端腓骨矢狀面前后位移影響差異有統計學意義（P<0.0167）；踝關節中立位與跖屈位對遠端腓骨軸向轉角影響差異無統計學意義（P>0.05），踝關節中立位與背屈位對遠端腓骨軸向轉角影響差異有統計學意義（P<0.05），踝關節跖屈位與背屈位對遠端腓骨軸向轉角影響差異有統計學意義（P<0.05）（表3）.【2】
2.2踝關節中立位聯合加載軸向600 N聯合5 Nm外旋扭轉加載情況下，踝關 節 中 立 位 時 遠 端 腓 骨 相 對 遠 端 脛 骨 內 移（0.25±1.01）mm、后移（1.65±0.56）mm、繞軸外旋1.59°±0.67°.而單一軸向加載情況下，踝關節中立位時遠端腓骨內移（0.08±0.11）mm、前移（0.02±0.14）mm、繞軸外旋0.10°±0.17°.兩種加載方式遠端腓骨冠狀面水平位移差異無統計學意義（P>0.05），而遠端腓骨矢狀面前后位移和繞軸旋轉差異有統計學意義（P<0.05）（表4、圖5~7）?！?】
3 討論
3.1下脛腓聯合解剖結構
下脛腓聯合由脛、腓骨遠端及相關韌帶構成。
遠端腓骨外凸、脛骨內凹形成腓骨切跡，兩者通過下脛腓韌帶連接。韌帶結構主要包括下脛腓前韌帶、骨間韌帶、下脛腓后韌帶及下脛腓橫韌帶，其中下脛腓前韌帶連接遠端脛骨前外側Tillaux結節與遠端腓骨Wagstaffe結節，骨間韌帶由骨間膜遠端增厚形成，下脛腓后韌帶連接遠端脛骨Volkmann結節與遠端腓骨后側，而下脛腓橫韌帶位于下脛腓后韌帶內下方，可看作下脛腓后韌帶的深層結構[3].
下脛腓聯合可看作下脛腓關節，在下脛腓聯合基底部，遠端脛腓骨直接接觸區域覆蓋有0.5~1 mm厚的透明軟骨，脛骨處軟骨與遠端脛骨下方脛距關節處軟骨相連續，長3~9 mm,高2~5 mm,腓骨處軟骨亦與外踝軟骨相連續[4],但這種接觸面在某些個體并不存在[5].
3.2下脛腓聯合運動
在正常步態中，踝關節背屈約10°,跖屈10°~15°[6-7],因此本研究在設計時選擇的是踝關節中立位、背屈10°位及跖屈15°位進行加載。踝關節正?；顒訒r，下脛腓聯合運動與踝關節活動相適應，以調節踝關節負重。
Scranton等[8]研究指出，踝關節正?；顒訒r，腓骨相對脛骨向遠端位移平均2.4 mm.Peter等[9]研究發現，在700 N軸向加載下，下脛腓聯合在踝關節背屈過程中增寬，在踝關節跖屈過程中變窄，踝關節跖屈至背屈時下脛腓聯合增寬1.25 mm,腓骨遠端外旋2°。
Beumer等[10]對11位健康志愿者進行放射立體成像檢查以測量下脛腓活動，結果踝關節中立位負重時下脛腓活動不明顯，但在施加7.5 Nm的外旋扭矩后，腓骨外旋2°~5°、內移0~2.5 mm、向后移位1.0~3.1 mm.Markolf等[1]經27例尸體標本研究發現，踝關節背屈時遠端腓骨相對脛骨向后移位，下脛腓聯合損傷會增加遠端腓骨向后移位程度；在進行外旋扭轉加載時，未發現腓骨外側位移，所有標本均表現為腓骨后移；在進行軸向加載時，踝關 節 背 屈 位 腓 骨 后 移 大 于 踝 關 節 中 立 位，1000 N軸向加載時，踝關節中立位腓骨向遠端移位平均0.12 mm,踝關節背屈位腓骨向近端移位平均0.43 mm.Huber等[11]研究發現，非負重情況下踝關節從跖屈50°位至背屈30°位遠端腓骨表現為外移（1.7±0.41）mm、后移（1.3±0.33）mm、下移（0.6±0.16）mm,同時外旋2.7°±1.08°。
本研究在踝關節中立位、背屈10°位及跖屈15°位實施600 N軸向加載，同時在踝關節中立位實施軸向加載聯合外旋扭轉加載，結果軸向加載時，踝關節背屈10°位遠端腓骨外移（0.74±0.34）mm、后移（0.26±0.23）mm、外旋0.81°±0.55°,踝關節中立位遠端腓骨外移（0.08±0.11）mm、前移（0.02±0.14）mm、外旋0.10°±0.17°,踝關節跖屈15°位遠端腓 骨 內 移 （0.09±0.15）mm、前 移 （0.19±0.30）mm、內旋0.34°±0.43°;踝關節由中立位或背屈位變為跖屈位時，遠端腓骨相對遠端脛骨向內、向前位移，同時繞軸內旋，當踝關節由中立位或跖屈位變為背屈位時，遠端腓骨相對遠端脛骨向外、向后位移，同時繞軸外旋；聯合加載時，踝關節中立位遠端腓骨相對遠端脛骨內移（0.25±1.01）mm、后移（1.65±0.56）mm、外旋1.59°±0.67°.我們的研究結果與大多數文獻報道的結果一致，但在某些情況下個體差異較大。我們的研究提示，下脛腓聯合為微動關節，遠端腓骨運動與踝關節體位和受力方式有關。
3.3本研究臨床意義及不足
由于踝關節活動時下脛腓聯合存在一定程度的生理微動，臨床上對下脛腓聯合損傷的治療應考慮到此特點。下脛腓聯合螺釘內固定是目前治療下脛腓聯合損傷的常用方法，但堅強內固定會造成遠端脛骨與腓骨間的微動減小，同時有造成螺釘斷裂的可能。因此，目前多主張下脛腓聯合螺釘可在固定8~12周骨折愈合后去除，以避免對下脛腓聯合微動造成干擾及螺釘斷裂[12].
Manjoo等[13]對106例下脛腓聯合螺釘內固定患者隨訪4~30個月，比較螺釘完整、螺釘斷裂、螺釘松動、螺釘去除患者影像學檢查及關節功能恢復情況，結果螺釘斷裂組、螺釘松動組、螺釘去除組均較螺釘完整組具有更好的關節功能，螺釘斷裂組、螺釘松動組與螺釘去除組之間關節功能差異無統計學意義；認為對于斷裂或松動的螺釘無需去除，螺釘完整者可取出螺釘以改善關節功能。近年來隨著對下脛腓聯合微動特性的認識，縫線鈕扣式彈性內固定應運而生并逐漸用于臨床。近期一項Meta分析[14]顯示，與螺釘內固定相比，縫線紐扣系統內固定能更好地恢復患者踝關節功能，并更早地負重，且并發癥更低。由此可見，臨床上下脛腓聯合損傷治療時需重視下脛腓聯合運動特點，選擇合理的治療方式。
然而，本研究仍存在一些不足。首先，本研究是對新鮮尸體標本進行研究，這與活體之間必然有一定的差異。其次，由于技術條件和測量方法的限制，本研究采用的靜態加載使標本產生的運動無法完全模擬人體正常踝關節多方向復合運動。第三，由于實驗條件所限，以及考慮到與后續研究的一致性，本實驗僅測量分析了下脛腓聯合冠狀面內外位移、矢狀面前后位移和腓骨繞軸旋轉情況，對于上下位移的實驗結果未進行分析，此外實驗中無法對遠端腓骨內翻、外翻等其他平面內的轉動進行研究。最后，由于實驗標本的數量較少，無法更大程度地減小隨機誤差和多次操作對研究結果的影響。
通過以上研究分析，我們認為下脛腓聯合為微動關節，遠端腓骨相對運動與踝關節體位及受力方式有關，臨床治療下脛腓聯合損傷需考慮其生理微動性。
