? 不穩(wěn)定骨盆骨折多由高能量損傷所致，選擇適 合的固定方法是骨科醫(yī)師面臨的難點(diǎn)之一。生物力 學(xué)證實(shí)２枚骶髂螺釘與可調(diào)式微創(chuàng)接骨板固定骨盆 后環(huán)的效果相似［１－２］，但均不能達(dá)到最堅(jiān)強(qiáng)固定［３］。 本課題組應(yīng)用三維有限元法比較可調(diào)式微創(chuàng)接骨板 聯(lián)合單枚骶髂螺釘與傳統(tǒng)２枚骶髂螺釘固定骨盆后 環(huán)的穩(wěn)定效果。

１ 資 料 與 方 法?

１．１ 完整骨盆模型的構(gòu)建 隨機(jī)選取１例健康男 性志愿者（已 簽 署 知 情 同 意 書），３５歲，體 健。Ｘ 線 片檢查證實(shí)骨盆無畸形、腫瘤、骨折等骨質(zhì)破壞。應(yīng) 用ＳＩＥＭＥＮＳ公司的６４排 螺 旋 ＣＴ 機(jī) 對(duì) 志 愿 者 進(jìn) 行掃描，掃描平面：第１腰椎至股骨小轉(zhuǎn)子層面（坐 骨結(jié)節(jié)平面以下），掃描層厚１．００ｍｍ，共獲取二維 ＣＴ 圖像３５２層，存 儲(chǔ) 格 式 為 ＤＩＣＯＭ，通 過 移 動(dòng) 存 儲(chǔ)設(shè) 備 拷 貝 到 個(gè) 人 電 腦 中。將 數(shù) 據(jù) 導(dǎo) 入 Ｍｉｍｉｃｓ １０．０１（Ｍａｔｅｒｉａｌｉｓｅ公司，比 利 時(shí)）軟 件，利 用 該 軟 件 的區(qū)域增長功能對(duì)圖像進(jìn)行分割、填充，通過三維計(jì) 算功能構(gòu)建出整個(gè)骨盆結(jié)構(gòu)的三維形態(tài)。再將數(shù)據(jù) 以ＳＴＬ格式導(dǎo)入工程軟件 ＧｅｏｍａｇｉｃＳｔｕｄｉｏ１２ 中建立幾何模型的空間拓?fù)湫畔?，?gòu)造柵格網(wǎng)，最后 完成曲面擬合。將實(shí)體化的文件導(dǎo)入大型通用有限 元分析軟件 Ａｂａｑｕｓ６．１１－１（ＳＩＭＵＬＩＡ 公司，法國） 中進(jìn)行 裝 載、材 料 屬 性 的 賦 值 以 及 加 載 運(yùn) 算。在 Ａｂａｑｕｓ中對(duì)骨盆模型進(jìn)行材料屬 性 的 賦 值。將 骶 骨和左右髖骨的名字進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的英文命名，以免在 Ａｂａｑｕｓ中操 作“復(fù) 制 模 型”時(shí) 出 現(xiàn) 錯(cuò) 誤，名 字 確 定后，就可以將各個(gè)部分的模型放在一起。這里的坐 標(biāo)位 置 是 在 Ｍｉｍｉｃｓ 中 已 經(jīng) 確 定 好 的，所 以 在 Ａｂａｑｕｓ中不必重新確定坐標(biāo)，只需要在 Ａｂａｑｕｓ中 進(jìn)行裝配命令。骨盆諸骨裝載完成后即需進(jìn)行韌帶 的構(gòu)建，根據(jù)各韌帶的解剖位置在實(shí)體模型表面選 取相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)重建韌帶的起止點(diǎn)。本模型中共構(gòu)建 了骶髂前韌帶、骶髂后韌帶、骶髂關(guān)節(jié)骨間韌帶、骶 棘韌帶、骶結(jié)節(jié)韌帶。所建韌帶均使用彈簧連接單 元模擬。為 簡 化 操 作 過 程 及 減 少 出 現(xiàn) 不 收 斂 的 幾 率，本模型將骶髂關(guān)節(jié)之間和恥骨聯(lián)合之間的連接 設(shè)置為“耦合”的面與面連接，將韌帶與骨面的連接 用“耦合”的面與點(diǎn)連接在一 起。骨 盆 約 束 完 畢 之 后，要進(jìn)行對(duì)骨盆的骶骨面的受力加載，選定骶骨岬 的上面為加載面，加載的數(shù)值以壓強(qiáng)表示。本研究 模擬正常人的體質(zhì)量５００Ｎ，根據(jù)公式Ｐ＝Ｆ／Ｓ計(jì)算 得出 加 載 的 壓 強(qiáng) 值。將 所 得 數(shù) 值 輸 入 到 Ａｂａｑｕｓ 中。完成骶 骨 面 的 加 載 后，需 要 進(jìn) 行 邊 界 的 約 束。 本研究模擬人體雙足站立位時(shí)在靜載荷作用下的骨 盆受力變化，因此需要在雙側(cè)髖臼處進(jìn)行約束，完全 固定髖臼。設(shè)置完加載和約束以后，下一步則需要 設(shè)置分析步。由于整體骨盆的有限計(jì)算是在靜載荷 下完成的，因此 只 需 要 初 始 步 和“ｓｔｅｐ－１”２個(gè) 步 驟。 一切設(shè)置完畢，最 后 進(jìn) 行 提 交ＪＯＢ 工 作，對(duì) 模 型 進(jìn) 行數(shù)據(jù)檢查，全面分析模型的應(yīng)力、移位變化，提交 作業(yè)。

１．２ 骨盆骨折模型及內(nèi)固定器械的制備 根據(jù)可 調(diào) 式 微 創(chuàng) 接 骨 板 和 骶 髂 螺 釘 的 形 狀，采 用 ＵＧ （ＳｉｅｍｅｎｓＰＬＭＳｏｆｔｗａｒｅ公司，德國）軟件制備２種 內(nèi)固定器械。在不影響有限元分析的前提下，對(duì)螺 釘模型進(jìn)行 簡 化，忽 略 螺 紋 形 態(tài)，將 螺 釘 簡 化 為 圓 桿。將完整的骨盆模型經(jīng)過左側(cè)恥骨聯(lián)合和左側(cè)骶 孔制備成 ＴｉｌｅＣ型不穩(wěn)定骨盆骨折模型。 １．３ 骨盆骨折模型的裝配及有限 元分析 在 Ａｂａｑｕｓ中將骨盆模型各個(gè)部分及內(nèi)固定器 械 分 別 進(jìn)行材料屬性的賦值。將相同的韌帶裝配到２種內(nèi)固定方式置入的骨盆骨折模型中。將各部件之間的 連接方式、約束面、加載面及數(shù)值保持一致。設(shè)置完 畢后，對(duì)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)檢查，全面分析固定模型的應(yīng) 力及骨折縫隙的分離移位值，提交作業(yè)。

２ 結(jié)　　果

２．１ 完整骨盆模型的應(yīng)力分布 在骶骨上表面施 加５００Ｎ 垂直作用力時(shí)，模型兩側(cè)的髂骨應(yīng)力分布 基本上完全一致。應(yīng)力的傳導(dǎo)經(jīng)兩側(cè)的骶骨翼，通 過骶髂關(guān)節(jié)，向斜下方經(jīng)兩側(cè)坐骨大切跡的附近，再 經(jīng)兩側(cè)的 髂 骨 弓 狀 線，最 終 傳 導(dǎo) 至 雙 髖 臼（圖 １）。 模型所受的最大應(yīng)力位于骨盆模型背側(cè)坐骨大切跡 的附近。骨盆模型的前環(huán)即恥骨聯(lián)合和恥骨支受力 比較小。骨盆模型的主要穩(wěn)定和負(fù)重結(jié)構(gòu)均在骨盆 后方，而骨盆前方的結(jié)構(gòu)以支撐作用為主。

２．２ 固定模型 的 應(yīng) 力 分 布 ２種 內(nèi) 固 定 方 式 固 定 骨盆模型后，約束雙側(cè)髖臼，于骶骨上方施加５００Ｎ 垂直作用力，２種固定方式的模型均能恢復(fù)一定程 度的應(yīng)力傳導(dǎo)。但是，其應(yīng)力分布并非完全對(duì)稱，骶 髂螺釘固定的模型在損傷側(cè)的受力大于未損傷側(cè) （圖２）；而可調(diào)式微創(chuàng)接骨板聯(lián)合單枚骶髂螺釘固 定的模型的應(yīng)力分布更接近于完整的骨盆模型（圖 ３）。

２．３ 骨折縫隙的分離移位值 測量骶骨左側(cè)第四 骶孔下緣內(nèi)側(cè)壁的分離情況，骶髂螺釘固定的模型 的骶骨骨折縫隙分離移位值是１．７４９ ｍｍ，大 于 可 調(diào)式 微 創(chuàng) 接 骨 板 聯(lián) 合 單 枚 骶 髂 螺 釘 固 定 模 型 的 １．５３１ｍｍ。

3 討　　論

? ? ?不穩(wěn)定骨盆骨折是一種嚴(yán)重的創(chuàng)傷，有較高的 致殘率和致 死 率，選 擇 合 適 的 治 療 方 法 至 關(guān) 重 要。 骨盆位于人體的中部，是一個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu)，具有力學(xué)傳 導(dǎo)和保護(hù)內(nèi) 臟 器 官 的 功 能。骨 盆 環(huán) 的 穩(wěn) 定 性６０％ 依賴于骨盆后環(huán)的穩(wěn)定。因此，治療不穩(wěn)定型骨盆 骨折首先應(yīng)該恢復(fù)骨盆后環(huán)的穩(wěn)定性和連續(xù)性。微 創(chuàng)內(nèi)固定技術(shù)是確定的療法。常見的內(nèi)固定器械包 括骶髂螺釘、張力帶接骨板、三角固定裝置以及可調(diào) 式微創(chuàng)接骨板。２枚骶髂螺釘同時(shí)置入第一骶椎是 臨床常用的固定技術(shù)，被認(rèn)為是最堅(jiān)強(qiáng)的內(nèi)固定方 式［４］。然而，骶髂螺釘固定技術(shù)需要術(shù)者具 備 豐 富 的臨床經(jīng)驗(yàn)和冗長的學(xué)習(xí)曲線，醫(yī)患雙方也要暴露 于大量的輻射當(dāng)中。張英澤教授模擬骨盆后環(huán)骶髂 復(fù)合體的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)出了可調(diào)式微創(chuàng)接骨板，經(jīng)生物 力學(xué)試驗(yàn)證實(shí)，其固定骨盆后環(huán)的穩(wěn)定性與２枚骶 髂螺釘相似。但是，有文獻(xiàn)報(bào)道２枚骶髂螺釘并不 能提供最堅(jiān)強(qiáng)的固定［３］。本課題組提出應(yīng)用可調(diào)式 微創(chuàng)接骨板聯(lián)合單枚骶髂螺釘固定骨盆后環(huán)的固定 方法，并用有限元法與傳統(tǒng)的２枚骶髂螺釘固定進(jìn) 行比較。

? ? ?生物力學(xué)試驗(yàn)是骨科常用的驗(yàn)證手段，但當(dāng)比 較不同內(nèi)固定器械對(duì)骨盆骨折的固定效果時(shí)，標(biāo)本 的質(zhì)量和來源更是要考慮的主要問題，骨盆破壞操 作的不可重復(fù)及前續(xù)內(nèi)固定物對(duì)后續(xù)內(nèi)固定物的影 響，均可影響到最終的試驗(yàn)結(jié)果［５］。因此，依靠計(jì)算 機(jī)輔助手段進(jìn)行數(shù)字化模擬生物力學(xué)進(jìn)行測試的方 法逐漸成了一種重要的測試手段，這也是三維有限 元分析法在骨科生物力學(xué)研究領(lǐng)域日益廣泛應(yīng)用的主要原因之一。將所建的有限元模型運(yùn)算后得到的 結(jié)果與臨床現(xiàn)象進(jìn)行比較，可以驗(yàn)證模型的有效性。 本研究中，完整骨盆模型的運(yùn)算結(jié)果顯示，在人體位 于雙足站立位時(shí)，上半身的載荷由骶骨上面經(jīng)兩側(cè) 的骶髂關(guān)節(jié)到兩側(cè)的坐骨大切跡附近，再經(jīng)髂骨的 弓狀線到達(dá)雙側(cè)髖臼。此傳導(dǎo)方式與理論知識(shí)、實(shí) 驗(yàn)研究的結(jié)果相一致。

? ? ?骶髂螺釘技術(shù)穿透三層骨皮質(zhì)，達(dá)到“中心型” 固定的效 果?？梢曰謴?fù)一定程度骨盆環(huán)的力學(xué)傳 導(dǎo)，相比之下，微創(chuàng)可調(diào)式接骨板聯(lián)合單枚骶髂螺釘 同時(shí)實(shí)現(xiàn)了“后方＋中心型”的固定方式，可以更好 地恢復(fù)骨盆后環(huán)的穩(wěn)定性。在本研究中，可調(diào)式微 創(chuàng)接骨板聯(lián)合單枚骶髂螺釘固定的模型的應(yīng)力分布 更接近于完整的骨盆模型，其骨折縫隙的分離移位 值也小于傳 統(tǒng) 的２枚骶髂螺釘固定的骨盆骨折模 型。

? ? ?綜上所述，可調(diào)式微創(chuàng)接骨板聯(lián)合單枚骶髂螺 釘固定不穩(wěn)定骨盆骨折的穩(wěn)定效果優(yōu)于傳統(tǒng)的２枚骶髂螺釘?shù)墓潭ǚ椒ā?/p>