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| 不同内固定方式治疗Denis Ⅱ区单侧骶骨纵向骨折合并骨盆后环垂直不稳定的有限元生物力学分析 |
| 马玉鹏 黄涛 洪焕玉 李宇 姜俊杰 |
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摘要 目的 比较5种内固定方式治疗Denis Ⅱ区单侧骶骨纵向骨折合并骨盆后环垂直不稳定的生物力学稳定性与安全性。 方法 基于1名健康男性志愿者骨盆CT数据，建立包含主要韧带及腰椎（保留至L₄）的骨盆三维有限元模型。沿右侧骶孔垂直线切割骶骨并去除损伤侧相关韧带，模拟Denis Ⅱ区单侧骶骨纵向骨折合并骨盆后环垂直不稳定；在此基础上分别构建5种内固定模型：（1）双平面骶髂螺钉固定（S₁骶髂螺钉+S₂骶髂螺钉，螺钉末端达脊柱中线）；（2）传统三角固定（L₅椎弓根螺钉+髂骨螺钉+S₁骶髂螺钉）；（3）骶髂三角固定（S₁椎弓根螺钉+髂骨螺钉+S₁骶髂螺钉）；（4）髂腰固定（L₅椎弓根螺钉+髂骨螺钉）；（5）骶髂固定（S₁椎弓根螺钉+髂骨螺钉）。通过参照Miller体外试验的上移、下移、前移、后移、侧弯、屈曲、伸展及扭转8种加载工况进行模型有效性验证。验证后，模拟双脚站立约束条件下施加500 N垂直载荷，记录5种内固定模型的垂直位移（以骶骨上表面A~E 5个测点的平均值表示）、内固定器械最大von Mises 等效应力及螺钉周围骨组织最大von Mises 等效应力。 结果 在Miller体外试验8种加载工况下，模型位移变化趋势与体外试验一致，除侧弯工况外，其余工况差值均在标准差范围内，提示模型具有较好的有效性。在500 N垂直载荷下，双平面骶髂螺钉、传统三角及骶髂三角固定的平均垂直位移分别为（0.498±0.023）mm、（0.518±0.018）mm 及（0.505±0.020）mm，较髂腰固定［（0.961±0.068）mm］与骶髂固定［（0.875±0.052）mm］均减小（P<0.05）；双平面骶髂螺钉、传统三角与骶髂三角固定比较及腰髂与骶髂固定比较，骶骨上表面平均垂直位移差异均无统计学意义（P>0.05）。内固定器械最大von Mises 等效应力由低到高依次为双平面骶髂螺钉固定（71.848 MPa）、骶髂三角固定（75.306 MPa）、传统三角固定（84.358 MPa）、髂腰固定（125.940 MPa）、骶髂固定（156.430 MPa）。螺钉周围骨组织最大von Mises等效应力由低到高依次为髂腰固定（27.863 MPa）、骶髂固定（36.403 MPa）、双平面骶髂螺钉固定（42.997 MPa）、骶髂三角固定（43.323 MPa）、传统三角固定（45.067 MPa）。 结论 对于Denis Ⅱ区单侧骶骨纵向骨折合并骨盆后环垂直不稳定的治疗，双平面骶髂螺钉、传统三角及骶髂三角固定在垂直位移控制方面优于腰髂和骶髂固定。双平面骶髂螺钉及骶髂三角固定的器械最大von Mises等效应力相对较低，以及髂腰固定、骶髂固定内固定螺钉周围骨组织最大von Mises等效应力相对较低。以上固定方式器械及螺钉周围骨组织最大von Mises等效应力均未超过材料屈服阈值，均具有良好生物力学安全性。
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