第二代数字化人体骶骨纵形骨折微创内固定的有限元分析

目的比较经皮骨盆后方张力带钢板和经皮骶髂螺钉固定Denis 3类骶骨纵行骨折的术后稳定性和力学相容性,为不同类型骨折的内固定术式选择提供依据。方法采用第2代中国数字化人体"男性第23号"CT和MRI,构建完整骨盆有限元模型,骶骨Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区纵形骨折伴同侧耻骨上下支骨折的经皮后方张力带钢板内固定有限元模型,以及这3类骨折的经皮骶髂螺钉内固定有限元模型。根据腰骶脊柱三柱加载模式和骶髂关节生理运动模式采用多方案有限元分析及实验验证。结果骶骨Ⅰ区骨折时,张力带钢板组(P组)的后环与前环器械应力均比骶髂螺钉组(S组)明显增加,骶骨位移也增加。骶骨Ⅱ区骨折时,P组后环与前环器械应力均比S组减小,骶骨位移明显减小。骶骨Ⅲ区骨折时,P组后环与前环器械应力以及骶骨位移均比S组明显减小。结论从内固定术后稳定性、骨折愈合的力学相容性及手术操作的安全性等方面考虑,经皮骶髂螺钉比较适合治疗骶骨Ⅰ区纵形骨折的垂直不稳定型骨盆,而经皮后方张力带钢板比较适合治疗骶骨Ⅱ区和Ⅲ区纵形骨折的垂直不稳定型骨盆。     

一种新型骶髂关节内固定装置的三维仿真与对比验证

目的采用三维有限元方法对一种新型的棒-板内固定装置固定骶髂关节骨折脱位的力学性能进行分析,并与骶髂关节螺钉和前路植入钢板两种固定方法进行比较。方法根据CT扫描数据建立完整骨盆的三维有限元模型。去除模型一侧的骶髂关节韧带群模拟骨折脱位,然后使用棒-板内固定装置,骶髂关节螺钉和前路植入钢板进行模拟固定。对各模型施加同样的载荷来确定每种固定的力学性能。结果与骶髂关节螺钉和前路植入钢板相比,棒-板内固定装置可使骶髂关节的最大位移分别下降40%和42%。与对照组相比,棒-板内固定装置可使主要承载区的最大应力明显下降。此外,使用棒-板内固定装置固定可使髋部软骨和皮质骨的最大应力显著低于骶髂关节螺钉和前路植入钢板固定。结论由于棒-板内固定装置具有较好的力学性能,其可为骨盆骨折提供较稳定的固定方式。     

骨盆垂直不稳定性骨折的生物力学研究

目的　利用人体骨盆标本制作骶髂关节骨折脱位模型,研究垂直不稳定性骨盆骨折中骶髂复合体生物力学损伤特点。 方法　成年男性冰冻骨盆标本6具,固定于MTS生物材料试验机上以2 m/s速度进行动态撞击,记录骶髂关节出现完全骨折脱位所需的最大撞击力及响应时间,用步态分析仪的动作捕捉系统测量骶髂复合体中韧带完全破坏时骶髂关节空间三维位移,解剖学方法观察骶髂复合体损伤特点。 结果　成功制备出骶髂关节骨折、脱位损伤模型,单侧骶髂复合体完全损伤所需的撞击力峰值平均值（4.05±0.42）kN,标本响应时间平均值为（22.99±1.89）ms,骶髂关节最大垂直位移平均为（8.15±1.34）　mm;骶髂复合体损伤以经骶髂关节骨折并脱位为多,髂腰韧带均表现为连同第四、五腰椎横突骨折,骶髂腹侧韧带相对薄弱易于髂骨止点处撕裂,骶髂后短韧带易发生髂骨侧的撕脱骨折,骶棘韧带骶结节韧带及盆底肌肉损伤不明显。 结论 骨盆垂直不稳定性骨折中骶髂复合体损伤具有一定的规律和特点,当骶髂关节垂直位移超过0.9 cm时提示后方骶髂复合体的韧带结构已全部破坏,骨盆环处于绝对不稳状态。     

外旋载荷对骨盆作用机制的三维有限元分析

目的利用骨盆的三维有限元模型研究外旋应力对骨盆的作用机制。方法 1例健康成年男性志愿者进行PET-CT扫描,结果以DICOM格式输出,在PC机上进行三维重建,建立正常骨盆的有限元模型。对模型施加外旋载荷,经计算得到应力、应变及位移云图。结果水平向后加载500N于左侧髂前上棘,应力沿两条途径传导:一条是向内后方经同侧骶髂关节前部至骶骨上部,另一条是向前方经耻骨支、耻骨联合至对侧耻骨;且骨盆前环受力较大。应变以同侧骶髂关节前下方最大,前方的耻骨联合处应变也较大。位移以受力点同侧髂前上棘处最大,同侧髂骨、坐骨及耻骨支位移均较大。结论外旋载荷易造成耻骨支骨折、骶髂关节损伤,或骶骨压缩骨折。     

后路单钉棒治疗骶髂关节脱位的生物力学特性及其有效性

背景：目前骶髂螺钉广泛应用于治疗骶髂关节脱位,但是生物力学性能较差,不能达到坚强内固定。 目的：探讨应用单钉棒治疗骶髂关节脱位的力学强度及临床疗效。 方法：①取成年防腐标本12具,男女各半,分别切断骶髂关节韧带及耻骨联合结构,制作骶髂关节脱位、耻骨联合分离模型,将标本随机等分为骶髂螺钉固定组和骨盆后路单钉棒固定组,分别采用骶髂螺钉固定和骨盆后路单钉棒固定方法固定。②设定单钉棒系统临床适应证,收集16例骶髂关节脱位患者的临床资料,采用Mears的影像评定标准和骨盆骨折Majeed疗效评分评定固定效果。 结果与结论：在相同载荷下,骶髂关节标本后路单钉棒固定组的位移、轴向刚度、极限载荷和屈服载荷均大于骶髂螺钉组(P < 0.05)。16例患者随访时间平均为23.2个月(3~45个月)。根据Mears的影像评定标准,固定后解剖复位13例,满意3例。骨盆骨折Majeed疗效评分为60~100分,平均82分;其中C1型骨折的疗效优良率为82%,C2型为80%。提示与骶髂螺钉比较,应用后路单钉棒治疗骶髂关节脱位,其内固定强度更为可靠,临床疗效也更满意。     

骨盆的形态特点与不稳定型骨折内固定治疗评价

目的　探讨根据骨盆的形态特点选择不同的内固定手术治疗不稳定型骨盆骨折的临床应用价值。 方法　65例不稳定型骨盆骨折,31例Tile B型骨折经前入路,将耻骨联合或耻骨支复位用重建钢板固定,其中8例合并髂骨骨折经髂窝入路将之复位用重建钢板固定;34例Tile C型骨折的前环损伤均采用与Tile B型骨盆骨折相同的方法处理,后环损伤的固定方法：17例骶骨骨折或骶髂关节脱位之中,复位后在透视引导下从后方经皮骶髂螺钉固定11例,经髂骨的螺栓固定4例,经后路在双侧髂骨后嵴之间用张力带钢板固定2例;9例骶髂关节骨折-脱位之中,经皮骶髂螺钉固定6例,钢板固定3例;8例合并髋臼骨折行重建钢板内固定。 结果　通过对术后骨盆X线测量骨折分离移位的最大距离,根据Matta评分标准：小于4 mm为优,占86.1%（56例）;4~10 mm为良,占7.7%（5例）;10~20 mm为可,占6.2%（4例）;大于20 mm为差（0例）。本组骨盆X线测量结果总优良率为93.8%。 结论 不稳定型骨盆骨折应在血流动力学稳定时尽早根据骨折的类型及骨盆的解剖形态特点选择合理的内固定手术方案。     

新型骶髂关节内固定系统的三维仿真与对比验证

目的 建立使用新型的骶髂关节解剖型棒-板内固定系统（SABP）对骶髂关节骨折脱位 进行固定的三维有限元模型,并与骶髂关节螺钉、和前路重建钢板固定进行对比,验证 和分析其力学性能。 方法 根据CT扫描数据,采用专门的流线型生物力学有限元网格划 分器,建立完整骨盆三维有限元模型。去掉模型一侧的骶髂关节韧带群模拟骨折脱位, 使用新型的SABP内固定系统进行固定模拟,同时分别使用骶髂关节螺钉（SS）和前路重 建钢板固定（SP）建立对比模型,进行加载计算,分析受力情况。 结果 SABP 固定的 最大位移值比 SS固定减小约40%,比 SP固定减小约42%。与对照组相比,SABP 固定模 型中,在主要传承负载区域的最大Stress 值均为最小：在损侧髋皮质骨、和损侧髋软 骨区域, 比SS固定减小约 33%-70%;在骶皮质骨、和损侧髋皮质骨区域,比SP固定减 约 60%-75%。 结论 新型骶髂关节解剖型棒-板内固定系统的固定形式更趋合理,固定 结构更趋稳定,为骨盆骨折的治疗增加了一种更有效的新方法。     

骶髂关节解剖型钢板的全骨盆三维有限元模拟

目的在高度仿真的完整骨盆三维有限元模型基础上,模拟使用新设计的解剖型钢板对骶髂关节骨折脱位进行固定,并与普通钢板的模拟固定进行对比,验证和分析新型钢板的性能.方法从CT精确重建髋骨和骶骨模型,采用专门的半自动流线型生物力学有限元网格划分器生成规则的体网格模型,并进一步建立骶髂关节的终板、软骨、关节接触面,和骨盆上的主要韧带组织及耻骨间盘.然后去掉一侧的骶髂关节韧带群模拟骨折脱位,使用新型的骶髂关节解剖型棒-板内固定系统进行固定模拟,同时使用普通钢板替代解剖型钢板建立对比模型,分别进行加载分析受力情况.结果通过使用新的解剖型钢板改进棒一板内固定系统,骶髂关节的最大相对位移值减小了约23%,骨盆主要传承负载区域的最大的应力值降低了约25%.结论新型的解剖型钢板有效地提高了骶髂关节棒-板内固定系统的力学性能,为骨盆骨折的治疗增加了一种更有效的新方法.     

不稳定骨盆骨折手术治疗26例临床疗效

目的：探讨不稳定骨盆骨折手术治疗的临床效果。方法：采用切开复位、重建钛板内固定治疗不稳定骨盆骨折26例（Tile分型均为B性或c型）;前环骨折采用耻骨联合上方弧形切口或髂腹股沟入路,后环骨折选择骶髂关节前方入路或后方人路,合并髋臼骨折者采用前后联合入路。结果：26例均获随访,平均随访21月。骨折均于术后3—6个月愈合,骨盆环稳定。按Majeed标准评价疗效,优17例（65．4％）、良6例（23％）、中2例（7．7％）、差1（3．8％）,优良率88．4％（23／26）。结论：切开复位内固定是治疗不稳定骨盆骨折的有效方法,可获得满意临床疗效。     

前路钢板置入固定治疗骶髂关节脱位的三维有限元分析

背景：已有文献报道骶髂关节损伤及固定的生物力学研究,但多是在尸体标本或人工骨模型上模拟骶髂关节损伤。 目的：利用三维有限元方法对骶髂关节脱位前路钢板内固定的垂直稳定性进行分析。 方法：在完整骨盆三维有限元模型的基础上,建立一侧骶髂关节脱位后前路钢板内固定模型。对模型施加500 N轴向载荷,经计算得到应力、应变及位移云图,并与完整骨盆的同一工况进行比较分析。 结果与结论：在内固定系统处出现了应力集中现象,尤其以靠近骶髂关节的螺钉周围应力最大,远远大于完整骨盆同一工况下的最大应力。应变以健侧骶髂关节最大,内固定侧骶髂关节无应变。位移以损伤侧骶髂关节处最大,约为完整骨盆的2倍。提示前路钢板内固定治疗骶髂关节脱位,骨盆在垂直方向上稳定性较差,且钢板螺钉处出现了应力集中现象。