摘要屈指肌腱滑车系统对屈指功能具有重要的生物力学特性。为了测定滑车的力学作用，本文设计了一种实验方法，从固定方法和测试方法上尽可能使离体手模拟在体手，通过切除和保留滑车，并采用屈曲功丧失率作为衡量指标，对滑车作用的大小进行了评定。实验结果证明本实验在方法和设计上是合理的。

An Experimental Method for Measuring Flexor Pulleys' Mechanical

Effects by Imitating Hand in vivo

Wang LuofuZhang ZhengzhiLiu ZhengjinCheng Haiping

Anatomy Department,Third Military Medical University, Chongqing400038

First Affiliated Hospital, Third Military Medical University, Chongqing400038

AbstractFlexor pulley system has an important mechanical effect on digital flexion function. An experimental method was designed to measure the pulleys' mechanical effects by using hand in vitro to imitate hands in vivo. The pulleys' function was evaluated by pulley incision and pulley preservation, and percentage loss of work was used as an index. The results demonstrate that this experiment is reasonable in design and methodology.

Key wordsDigital flexor tendonPulley

滑车系统(pulley system)为手指屈肌腱纤维鞘在不同部位增厚形成，它由5个环形滑车(A1～A5)、四个交叉滑车(C0～C3)和1个掌腱膜滑车(PA)组成，主要作用是约束屈指肌腱并为其提供力学支点，以达到充分屈指的目的，这一系统具有重要的生物力学特性。测定离体手的力学特性来评定各滑车作用的大小已有报道^［1～4］，但尚未见测定在体手的报道，以致难以解释各滑车对在体手指屈曲时的准确作用。存在的主要问题是：(1)未能全面处理好手的整体结构特点，如指深屈肌腱、指浅屈肌腱和伸指肌腱的相互关系，忽略了后两者对实验的影响；(2)没有限定指深屈肌腱的最大牵拉距离，而在正常手，指深屈肌腱的移动距离受指深屈肌收缩能力的限制，存在最大移动距离，从而影响了实验结果的说服力。本研究在前人研究的基础上，注意到手的整体结构，特别是屈指肌腱与其他协同和拮抗肌腱的相互关系，设计了用离体手模拟在体手进行研究的实验方法。

1材料和方法

1.1材料

成年人尸体上肢标本11只，其中左侧5只，右侧6只，死后4 h内低温(-20 ℃)冷冻保存待用。

1.2实验装置

固定台为自行设计制作，为全钢结构，由一块竖板、一块横板、底座和滑轮构成，竖板垂直固定于横板并通过横板固定于底座。竖板上有两排间隔8 cm的横槽，每排含两个3 mm、宽2.5 cm的横槽，用于通过掌骨和前臂骨固定手，并适合于固定各种大小的手。在固定台的横板上和竖板背部各有一可调节的滑轮，实验中通过滑轮分别在指伸肌腱和指浅屈肌腱上悬吊重物(见图1)。肌腱夹用止血钳改制，通过一连杆连于万向头，后者连于力传感器上。肌腱夹用于夹持被牵拉的指深屈肌腱。横板可在底座上向各方向移动一定的范围，以调节被牵拉肌腱与底座中心、连杆、力传感器在一条直线上。

图1固定台示意图

Fig 1Drawing of fixation device

张力测试机是长春试验机研究所生产的CSS-1120型电子万能实验机，力传感器的量程为0～500 N，精确度为±1%。实验中张力测试机由计算机控制，并由计算机采集位移和载荷数据。实验装置的模式图(见图2)。

图2实验装置的模式图

Fig 2Schematic diagram of experimental device

1.3测试方法

在实验的当天，从近侧腕横纹以上2 cm处将手离断下来，置密闭塑料袋中，用27 ℃温水浴解冻。复温后，在每只手的近端识别至示、中、环指的指浅屈肌腱和指深屈肌腱。保留腕横韧带的完整，在腕管稍远侧作一横切口，向远侧游离各屈肌腱腱束，再将屈肌腱按原位放回腕管。在腕背部识别指伸肌腱。用Bunnel缝合法分别在示、中、环指的指浅屈肌腱和指伸肌腱上连线，用来在实验中加载。

在手背选取第2、第5掌骨的中、远1/3交点，定为A点和B点，通过它们各作一个长约1.5 cm的纵行切口，避开伸指肌腱，暴露掌骨；在桡、尺骨伸侧远端确定C、D两点，AC和BD的距离均为8 cm，通过C、D两点各作一个长约1.5 cm的纵行切口，暴露桡、尺骨。用手钻在上述4点各钻一个直径3 mm的孔。在手掌作两个小切口，允许3 mm的长螺钉从掌侧向背侧穿过掌骨，并通过竖板的横槽将手固定于竖板。腕关节保持中立位。为了在手背与竖板之间留有空隙以免伸指肌腱受压，采用三级螺帽固定(见图3)，调节中间螺帽的位置即可调节手背与竖板之间的距离。用肌腱夹夹持待测指的指深屈肌腱，调整横板的位置使被牵拉深腱与底座中心、连杆、力传感器在一条直线上并固定。通过滑轮在伸指肌腱上加载500 g，其作用是在牵拉指深屈肌腱的过程中模拟伸肌的拮抗力，在每次牵拉后恢复手指到伸直位。Greenwald等证实给伸肌总腱加载500 g的重物不影响肌腱的位移^［5］，也就是说500 g的加载不会导致明显的指深屈肌腱和滑车的拉伸。通过滑轮在与被牵拉指深屈肌腱同一指的指浅屈肌腱上加载20 g的砝码，其作用是避免在屈指过程中指浅屈肌腱因松弛而弯曲，妨碍指深屈肌腱的滑动和改变指深屈肌腱的力臂。采用上述措施是为了使实验手的手指在每次牵拉前处于伸直位，在牵拉过程中更加类似在体手。设计牵拉肌腱的速率为50 mm/min，因为慢速牵拉对肌腱的粘弹性影响甚小^［6］。

图3三级螺帽固定示意图

Fig 3Schematic diagram of three-grade-nut fixation

测试前在手指掌侧正中切口，近侧延至手掌远侧半，去除皮肤及皮下组织，暴露腱鞘，保持腱鞘完整。分别测试每只手的示、中、环指，共计33指。每个手指均进行以下步骤的实验：(1)测定肌腱最大位移量：肌腱的最大位移量为手指从伸直位到指尖接触掌远侧横纹(即手指完全屈曲)时指深屈肌腱被牵拉出的长度。在实验中保持每个手指的肌腱被牵拉的距离与该指的肌腱最大位移量相等；(2)提取对照组数据：从手指处于伸直位开始，牵拉指深屈肌腱至其最大位移量，在此过程中计算机采样记录位移和与之对应的肌腱载荷；达最大位移量时，计算机控制实验机暂停。此组数据将作为对照组数据；(3)进行滑车切除和保留实验：切除滑车时保留腱鞘的其它部位和其它滑车完整，保留滑车时去除其它部位腱鞘和其它滑车。每次切除滑车后均进行预调，重复牵拉三次，取第三次的数据供数据分析。每项实验分别在3～7个不同的标本上进行。每次牵拉后去除所有作用力，将手恢复至休息位，并将湿盐水纱布覆盖在暴露的肌腱和腱鞘部位以免干燥。所有实验均在室温下进行。

1.4数据处理

根据载荷-位移的对应关系进行曲线拟合，采用的程序为SPMR软件包的MRA-1程序，然后求曲线在肌腱最大位移上的积分，此积分值即为屈曲功。由于屈曲功还受被测手指的长度、关节大小、指骨尺寸的影响，直接进行组间比较是不合适的，因此先将屈曲功转化为屈曲功丧失率(percentage loss of work)，计算公式为：

其中，根据对照组数据计算的屈曲功为对照屈曲功，根据切除滑车后的数据计算的屈曲功为实验屈曲功。数据用单因素方差分析(SPMR软件包中的PDA-2程序)和t检验进行比较，结果在P＜0.05 水平被认为有显著性差异。

2结果与讨论

2.1关于固定装置

生物力学研究中，标本的固定是否可靠是至关重要的。手部因关节、肌腱、韧带较多且结构较小，给固定带来了一定的难度。本实验方法为了使离体手尽可能模拟在体手，全面分析了手的结构特点，选四点作为固定点，并采用三级螺帽固定，使离体手极为稳固地固定于竖板，又不影响关节及肌腱；同时，考虑到伸指肌和屈指肌这一对拮抗肌的关系，以及指浅屈肌和指深屈肌的收缩性的差别、附着点的不同及作用的强弱，选择指深屈肌腱作为被牵拉肌腱，而在伸指肌腱和指浅屈肌腱上分别通过滑轮施以一 定的载荷，这在一定程度上模拟了屈指过程中伸肌和屈肌的拮抗及协同作用。另外，指屈肌腱的移动范围受屈指肌收缩能力的限制而存在一个最大移动范围(即最大位移量)，在本实验中对最大位移量进行了规定并保持每<