先天性髖關節脫臼病人切骨術之生物力學比較研究

Abstract

人體軀幹及上肢的重量藉由髖關 節傳遞到下肢，因此髖關節對於人體的 穩定性極具重要性。發展性髖關節脫臼 (Developmental Dislocation of the Hip) 意指髖臼對股骨頭覆蓋不完全，並且有 脫位的現象，此類病症常見於年幼的小 孩。據美國臨床統計，每1000 名新生 兒就有1-2 位有先天性DDH。臨床上一 般是以Salter 及 Pemberton 兩種切骨 術矯正 DDH ，但病患往往在數年後因 退化性關節炎OA(Ferguson et al., 2000) 而需要置換全人工髖關節。髖關節的力 學行為取決於pelvis 與femur head 之幾 何關係、acetabulum 對femur head 之包 覆性、以及動作中關節所受外力等因 素。切骨術改變了上述所有因素，然而 其對髖關節力學之影響尚未有任何文 獻報告。因此，本研究旨在利用生物力 學方法，包含步態分析、有限元素分析 與電腦模型計算，評估發展性髖關節脫 臼(DDH)病人的手術結果。 本計畫利用DDH 病患的MRI 影 像，以影像處理軟體AMIRA 2.2(TGS Inc., USA)重建髖關節的三維模型，然 後以MARC/MENTAT 2001 (MSC Software Corp., Los Angeles, USA)建立 有限元素模型並進行力學分析。受試者 平地走路、上樓梯、下樓梯及由坐到站 等四種功能性動作分析結果(關節角度 及合力)業已於去年度計畫取得，並提 供了有限元素分析所需之位移及受力 條件。研究結果顯示，手術治療後，病 人從事功能性動作時，患側髖臼受到 之最大von Mises 應力皆比健側大， 應 力於功能性動作間的變化也明顯較 大。患側關節軟骨在高應力區及應力變 化大的情形下，容易發生破壞，說明了 DDH 患者為罹患退化性關節炎高危險 群之可能原因。健側與患側之較大應力 皆發生在下樓梯的動作，顯示下樓梯的 動作對髖臼的負載較大。 本研究顯示有限元素法分析DDH 病人在不同功能性動作中髖臼所受應 力，可用以分辨健側與患側間，以及在 不同功能性動作之間的差異，實為臨床 應用上極有力的工具。