万彦伶 孙威(通讯作者) 王惠芳 邱轩 唐雨 王怡君 王翠
（青岛大学医学院解剖教研室 山东青岛 266071）
【摘要】目的 探讨直立状态下的腓骨受力情况。方法 152例在校女大学生。被测者处于标准解剖学姿势状态，取被测者内外踝中点，以细丝线上端固定于胫骨粗隆顶点处，下端固定于内外踝中点处；另取过胫骨粗隆顶点的铅垂线，两线在胫骨粗隆顶点处的夹角为所需测角，将其命名为∠α。平对被测角顶点固定相机，距离50厘米拍照。照片输入电脑用图像分析专用软件分析，取得角α具体度数。平行四边形法则对腓骨受力进行分析。结果 左侧∠α为9.775°±0.1748°，右侧∠α为9.074°±0.2010°，左、右侧比较差异有显著性（t=2.632，P＜0.01）。受力分析得左侧腓骨受力为（0.2617±0.003777）w（w为设定人在直立状态下小腿所受的力），右侧腓骨受力为（0.2457±0.004442）w，左右侧受力比较差异有显著性（P＜0.001）。结论 直立静止状态下，腓骨受力为小腿受力的1/4且左、右侧差异有显著性。
【关键词】腓骨 受力分析
【中图分类号】R322.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-1752（2013）35-0095-02
【Abstract】 Objective To explore the fibular static force when subjects are in the upright position. Methods 152 female students in university are included.They were in standard anatomical position,surveyor search the midpoint of the included angle and the external malleolus by tape measure.Take a thin thread,the upper end of the line is fixed on the apex of the tibial tuberosity with a transparency,and the lower end of the line is fixed on the midpoint of the included angle and the external malleolus.Take another thin thread,identify a plumb line through the apex of the tibial tuberosity.And the angle between two threads is what we need,and the angle is named ∠α.Then a camera is fixed in front of the angle at a distance of 50 centimeters by a tripod to take photo for the angle in the angle’s level,and import the photos into a computer to get ∠αs.Then analysis the force of the fibular by the parallelogram law. Results ∠α of left side is 9.775°±0.1748°,right side is 9.074°±0.2010°.There are significant differences between two sides（t=2.632，P＜0.01）.The results of force analysis are that （0.2617±0.003777）w in left side,（0.2457±0.004442）w in the right leg There are significant differences between two sides（P＜0.001）.Conclusions The force of the fibular is one quarter of peroneotibial’s in a upright stationary state.
【Key words】Fibula Stress analysis
在解剖上腓骨为坚硬的皮质骨，同时腓骨的血管丰富，既有骨膜又有滋养血管两套血液循环供给，作为移植骨时成活率高。因此腓骨是良好的供体。在临床胫腓骨手术中，往往首先满足胫骨的修复，忽视了腓骨在小腿承重、维持小腿长度、平衡肌力、维持踝关节功能等方面的重要性,往往导致术后畸形愈后、骨不连、踝关节创伤性关节炎等并发症发生[1]。胫腓骨通过上下胫腓韧带及骨间膜,形成一个完整的力学结构,将重力传递到足部[1]。为了更清楚的分析腓骨在小腿承重方面的作用，我们对152名在校女大学生进行测量，从而获得小腿骨偏离铅垂线的角度，粗算得腓骨受力大小。
1 方法
1.1测量对象
本组选取的测量对象为随机选取的152名青岛某大学在校大学女生，平均年龄20岁，无腿部疾病。
1.2测量方法
下肢力线为通过股骨头中点、髌骨中点和踝关节中心的轴线，此轴线视为下肢承受体重的轴线，它与小腿的长轴基本一致[2]。由于站立位时髌骨位置不恒定，故本组选取胫骨粗隆与踝关节中点连线为小腿力线。
152例在校女大学生，被测者处于标准解剖学姿势状态，取被测者内外踝中点，以细丝线上端固定于胫骨粗隆顶点处，下端固定于内外踝中点处；另取过胫骨粗隆顶点的铅垂线，两线在胫骨粗隆顶点处的夹角为所需测角，将其命名为∠α。平对被测角顶点固定相机，距离50厘米拍照。将照片输入电脑用图像分析专用软件分析，取得∠α具体度数。（∠α如图一所示）。
1.3计算方法
如图二所示，文献表明上胫腓关节面与水平线的夹角(∠B)为30.25°±9.32°[4]，左、右侧比较差异无显著性(P＝0.25)[3]。故取∠B=30.25°。
将作用在一侧胫腓骨的所受静力设为w，如图一所示，对w进行受力分析（平行四边形法则）分为腓骨受力w2，沿本组细丝线方向的分力w1，w2与w夹角为∠β。经数学分析可知∠β=∠B=30.25°。由余弦定理公式可推导w2与w的关系。
推导过程如下：
设：x=w1 y=w2
cosα=（x2+w2-y2）/2wx （1）
cosβ=（y2+w2-x2）/2wy （2）
两公式做差得
x=（w-y cosβ）/ cosα (3）
将公式（3）所得x代入公式（1）得
2w*y*cosβ=y2-[（w-y*cosβ）/cosα]2+w2 （4）
经过计算得
y=w*sinαsin（α-β）/（cos2β-cos2α） （5）
将测得∠α代入上述公式，求得分别对应的力。
（所用字母解释：α：小腿偏离铅垂线角度；β：上胫腓关节面与水平面的夹角为30.25°；w：作用在一侧胫腓骨的合力 y：腓骨受力w2； x：胫骨粗隆到内外侧踝中点的连线方向的分力w1。）
2.2计算结果
经计算得到腓骨受力情况受力分析的左侧腓骨受力为（0.2617± 0.003777）w，右侧腓骨受力为（0.2457±0.004442）w，左、右侧受力比较差异有显著性（P＜0.01）。
3 讨论
因为α角度的存在，可以推断出腓骨受力。基于上胫腓关节中胫骨与腓骨相接触且可从文献中获得上胫腓关节面与水平面的夹角度数，可以使用此角度进行受力分析，利用平行四边形法则及余弦定理可求得腓骨所受静力与胫腓关节所受静力的关系。另外，因为胫骨的外侧是斜向内侧的，斜面的外下方是腓骨，所以有一部分的力传到腓骨。通过计算腓骨受力，得出腓骨受力约占小腿所受合力的1/4，与文献查找的“1/6”[6]并不相同，不过已经较接近。这是因为上胫腓关节由外上斜向内下，外髁的关节面由内上斜向外下，膝关节重力负荷按垂直于胫腓关节面的方向作用于腓骨。踝关节受外翻应力时，腓骨远端向外的分力作用在腓骨上产生杠杆力效应以对抗髁外翻应力。总之，腓骨随踝关节位置的改变而相对出现位移，改变分布到腓骨上的负荷[6]，由于本组只测量与计算了上胫腓关节的α角与受力情况，并未考虑踝关节处腓骨远端所受到的力及肌肉的作用，因此与传统意义上的腓骨受力为1/6有一定差距。由此提醒，腓骨在受力方面有较大作用，截取腓骨时应慎重。
由于本组测量及计算数据可以得出腓骨在受力等方面有重要作用。因此截取腓骨后，应尽量恢复腓骨的完整性，并使上下胫腓韧带及骨间膜在适度松紧下愈合,与胫骨固定共同形成三维稳定状态,以减少胫骨所受的扭、剪有害应力,克服胫骨的短缩、分离、成角移位的缺点,减少胫骨畸形愈合及骨不连的发生。腓骨的解剖完整性,特别是距腓骨远端5cm[7]内的一段,对踝关节的功能起着重要的作用。腓骨完整时,外踝所受的向上、向下及向外侧的应力,都可通过胫腓下关节—骨间膜—胫腓上关节向胫骨传递,并使外踝获得反作用力,从而维持其相对稳定的位置,保持踝穴的正常宽度。研究表明腓骨部分切除后,胫腓上关节和部分骨间膜对维持腓骨及外踝位置稳定的作用丧失,外踝的稳定性受到削弱,在踝关节运动时,外踝的上下位移和侧向位移增加,造成踝穴增宽,距骨外移,胫距关节接触面积减少,造成踝关节不稳和创伤性关节炎[1]。
根据实验数据，我们发现，对于同一个体来说，左右侧的α角度有显著性差异，但是α角度大致都在9°左右，说明直立状态下，左右腿所受静力不同为导致左、右侧∠α差异的原因之一。另外，因为左侧的角度较大，说明人会将更多的力作用于左腿上，所以左腿的承受的力比右腿大，因此可以得出左腿是承重腿的结论，在运动过程中承受较多的力，因此如果要截取腓骨，应该选择右侧，也提醒人们平时注意矫正站姿，避免把过多的力分布到左腿，以减少左右侧差异。
文献及本组实验均证明腓骨在受力方面有十分重要的作用，并且有一定的功能，所以腓骨被部分切取移植后，结构遭到破坏，可引起一些并发症，例如骨关节结构的弯曲强度、扭转强度要下降两倍，会产生部分肌肉萎缩，甚至微小畸形，踝关节的稳定性降低，足外翻畸形，胫骨支持力降低等，并且腓骨不同部位切除同样长度的骨块对身体产生的影响不同[8]。腓骨头重建外踝时，一方面采用重建钢板牢固固定移植骨块，另一方面固定下胫腓联合，更有效地增加踝关节的稳定性[9]。因此，全面地了解腓骨的受力情况，对指导腓骨移植和指导移植腓骨与受区骨骼形成坚强的骨性融合是极有必要的。
参考文献
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[2]王怀经.局部解剖学（八年制）.北京:人民卫生出版社，2011.
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[5]顾立强,徐达传,杨运平,等.吻合血管的胫腓关节移植重建肘关节功能的解剖学基础[J].中国临床解剖学杂志,2002,20(1):12-14.
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[8]张廷才,司道文,张宇新.腓骨不同部位切除对腓距关节生物力学的影响[J].中国现代医学杂志,2008,18(24).
[9]高迪,贾斌.上胫腓联合复合组织移植修复外踝并距骨骨缺损[J]. Chinese Journal of Reparative and Reconstructive Surgery, 2012, 26(8): 1022.
青岛大学大学生创新实验项目
论文作者:万彦伶,孙威(通讯作者) 王惠芳,邱轩,唐雨,王怡君
论文发表刊物:《医药前沿》2013年第35期供稿
论文发表时间:2014-3-6
标签：腓骨论文; 受力论文; 胫骨论文; 关节论文; 小腿论文; 中点论文; 踝关节论文; 《医药前沿》2013年第35期供稿论文;