【摘要】隨著交通事故及工傷事故增多，骨盆骨折發(fā)病率逐年增多，目前已占骨折總例數(shù)的1%~3%，骨盆骨折病死率在5%~20%左右，致殘率高達(dá) 50%~60%。以往骨盆骨折以保守治療為主，20 世紀(jì)70年代廣泛應(yīng)用骨盆外固定器，80 年代開(kāi)展了切開(kāi)復(fù)位內(nèi)固定術(shù)治療不穩(wěn)定骨盆骨折,近年來(lái)骨盆骨折手術(shù)治療方法不斷涌現(xiàn)，使穩(wěn)定骨盆技術(shù)取得了突破性進(jìn)展[1]。本文擬就骨盆環(huán)損傷和內(nèi)固 定的生物力學(xué)研究進(jìn)展作一綜述，以期對(duì)進(jìn)一步提高骨盆骨折的診治水平提供力學(xué)上的參考。

　　【關(guān)鍵詞】 生物力學(xué)

　　1　正常骨盆的生物力學(xué)及致傷外力研究

　　骨盆環(huán)由各韌帶將髖骨與骶骨連接而成, 前環(huán)結(jié)構(gòu)是恥骨聯(lián)合和恥骨支, 對(duì)骨盆的穩(wěn)定作用占40% , 后環(huán)結(jié)構(gòu)由骶髂關(guān)節(jié)、周?chē)g帶、骶棘韌帶及骶結(jié)節(jié)韌帶構(gòu)成, 其穩(wěn)定作用占60%。骶髂后負(fù)重復(fù)合體的穩(wěn)定除骶骨和髂骨外，還依賴(lài)于堅(jiān)強(qiáng)韌帶，主要是骶髂韌帶，骶結(jié)節(jié)和骶棘韌帶的完整。

　　骨盆環(huán)損傷分為穩(wěn)定性損傷和不穩(wěn)定性損傷兩類(lèi)。穩(wěn)定的骨盆定義為在生理?xiàng)l件下的力作用于骨盆上而無(wú)明顯的移位;不穩(wěn)定骨盆的定義為垂直方向的不 穩(wěn)定，即后骶髂復(fù)合由于骨和韌帶的移位所造成的不穩(wěn)定。Tile[2]認(rèn)為，作用在骨盆上的暴力分為外旋暴力，內(nèi)旋暴力和垂直剪切力3種。外旋暴力常由于 外力作用于髂后上棘或作用于單髖或雙髖上的強(qiáng)力外旋力所造成，并引起“開(kāi)書(shū)型”損傷，即恥骨聯(lián)合分離。如外力進(jìn)一步延伸，則可引起骶髂前韌帶和骶嵴韌帶損 傷;內(nèi)旋暴力或側(cè)方擠壓力可由暴力直接作用在髂嵴上而產(chǎn)生半骨盆向內(nèi)旋轉(zhuǎn)或所謂“桶柄式”骨折，或外力間接通過(guò)股骨頭作用于骨盆產(chǎn)生同側(cè)損傷;垂直剪力為 縱向暴力，可造成骨盆的縱向明顯移位和廣泛軟組織的破壞。外旋力造成的開(kāi)書(shū)型損傷在外旋位是不穩(wěn)定的，而內(nèi)旋力或側(cè)方擠壓傷所造成的“關(guān)書(shū)型損傷”在內(nèi)旋 位是不穩(wěn)定的，但兩者在垂直平面上是穩(wěn)定的。如骶髂后復(fù)合同時(shí)撕裂，則垂直亦不穩(wěn)定，這將造成整個(gè)骨盆的不穩(wěn)定。

　　2　骨盆環(huán)損傷治療的生物力學(xué)

　　目前對(duì)不穩(wěn)定型骨盆環(huán)損傷手術(shù)復(fù)位內(nèi)固定已逐漸成為治療原則。Letournal根據(jù)損傷部位將骨盆損傷分為前環(huán)和后環(huán)損傷。前環(huán)損傷：①單獨(dú) 恥骨聯(lián)合分離;②閉孔環(huán)或相鄰恥骨支縱行骨折;③髖臼骨折。后環(huán)損傷：①不累及骶髂關(guān)節(jié)的髂骨骨折;②半月形骨折—骶髂關(guān)節(jié)骨折錯(cuò)位并累及髂骨或骶骨骨 折;③單純骶髂關(guān)節(jié)分離;④骶骨骨折。以下將分述前后環(huán)各種內(nèi)固定方法的生物力學(xué)研究進(jìn)展。

　　2.1　后環(huán)固定：后環(huán)的穩(wěn)定主要依賴(lài)于骶髂關(guān)節(jié)復(fù)合體的穩(wěn)定，90年代以來(lái)對(duì)圍繞骶髂關(guān)節(jié)復(fù)合體損傷的治療成為骨盆損傷研究的熱點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi) 外常用的后環(huán)損傷的內(nèi)固定方法有：①利用骶骨棒將損傷的骨盆同對(duì)側(cè)的骨盆固定;②鋼板前方固定骶髂關(guān)節(jié);③用松質(zhì)骨拉力螺釘將髂骨經(jīng)骶髂關(guān)節(jié)固定于 S1，2椎體等方法。Yinger等[3]對(duì)9種方法固定骶髂關(guān)節(jié)復(fù)合體的生物力學(xué)研究表明,2枚骶髂螺釘固定使骨盆后環(huán)獲得較大的縱向及旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。但 是最終哪種方法最為可靠不能肯定，因?yàn)轺诀年P(guān)節(jié)的穩(wěn)定性除與固定的方法和器械有關(guān)外，與其自身形狀、復(fù)位程度也有密切關(guān)系。Damian[4]等研究發(fā) 現(xiàn)，骶髂螺釘治療垂直不穩(wěn)定骨折失敗主要與縱型骶骨骨折的復(fù)位和固定有關(guān)。Comstock等[5]對(duì)最常用的后路內(nèi)固定技術(shù)治療的伴有一側(cè)恥骨支骨折的 不穩(wěn)定骨盆骶髂關(guān)節(jié)脫位進(jìn)行生物力學(xué)比較：4種內(nèi)固定分別是骶髂關(guān)節(jié)螺釘、前路的骶髂關(guān)節(jié)鋼板、經(jīng)髂骨棒及骶髂關(guān)節(jié)螺釘與骶骨棒的結(jié)合使用;與完整骨盆的 穩(wěn)定性相比,單純后路內(nèi)固定的抗軸向和扭曲負(fù)重可達(dá)70%~85%,骶髂關(guān)節(jié)螺釘與骶骨棒的結(jié)合固定可達(dá)90%，并認(rèn)為后環(huán)牢固固定后，骨盆已足夠穩(wěn)定， 前環(huán)可以不用固定。宋連新[6]生物力學(xué)研究表明，骶骨棒抗垂直剪切但幾乎不能抗扭轉(zhuǎn)，釘板固定抗垂直剪切及旋轉(zhuǎn)的強(qiáng)度均不及骶髂螺釘，骶髂螺釘在受損的 BC- 處形成“鋼結(jié)點(diǎn)”，抗剪切和旋轉(zhuǎn)優(yōu)于骶骨棒及釘板固定。Sar等[7]描述了一種新的骶髂固定技術(shù),將S1 椎弓根螺釘與髂后上棘處的髂骨板間螺釘通過(guò)2根棒和連接螺母連接,此技術(shù)與前路雙鋼板固定和骶髂螺釘固定比較,骨折移位10 mm的垂直疲勞負(fù)荷強(qiáng)度比鋼板高,比骶髂螺釘固定低;最大失效負(fù)荷比前路雙鋼板固定稍高,比骶髂螺釘固定低。Schildhauer[8]等設(shè)計(jì)的三角形 骨折連接(triangular osteosynthesis，TOS)方法，是在經(jīng)下腰椎骨盆支撐的基礎(chǔ)上加用骶骨橫向固定裝置從而形成的三角形框架結(jié)構(gòu)，適用于各型骶骨骨折，單腿站 立測(cè)試及循環(huán)負(fù)荷試驗(yàn)表明，TOS是迄今為止最可靠的后環(huán)內(nèi)固定方法，但其缺點(diǎn)是手術(shù)創(chuàng)傷較大。

　　綜覽國(guó)內(nèi)外研究，骶髂關(guān)節(jié)螺釘固定已是目前固定骨盆后環(huán)較為常用的方法，對(duì)其研究頗多。盡量應(yīng)用最大可能的粗螺釘固定骶髂關(guān)節(jié)以取得最大的穩(wěn)定 性已得到肯定。關(guān)于骶髂關(guān)節(jié)螺釘放置的數(shù)量和位置對(duì)力學(xué)穩(wěn)定的影響目前研究較多。2枚螺釘較1枚直徑相同的螺釘穩(wěn)定已基本取得同一意見(jiàn)。 Zwienen[9]等實(shí)驗(yàn)證實(shí)2枚螺釘均放置在S1和1枚在S1、1枚在S2的穩(wěn)定性無(wú)明顯差異，他認(rèn)為前一種技術(shù)相對(duì)較為安全。而 Berton[10]最近通過(guò)臨床研究認(rèn)為，經(jīng)S2的骶髂關(guān)節(jié)螺釘亦較為安全有效。隨著術(shù)中C臂透視的推廣以及一些國(guó)家手術(shù)室CT設(shè)備的配備，經(jīng)皮骶髂關(guān) 節(jié)螺釘固定技術(shù)可最大限度降低醫(yī)源性損傷,不干擾骨折附近正常骨與軟組織, 達(dá)到以最少的內(nèi)置物實(shí)現(xiàn)最大的穩(wěn)定性的效果。司衛(wèi)兵[11]等研究認(rèn)為，對(duì)骨盆內(nèi)固定后不同姿勢(shì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的應(yīng)力/ 應(yīng)變的改變以及應(yīng)力遮擋率研究甚少，骶髂螺釘/ 骶骨棒和鋼板等內(nèi)固定均屬于堅(jiān)強(qiáng)固定, 應(yīng)力遮擋率高, 對(duì)骨折后期的愈合及功能影響較大。而π棒可克服此缺點(diǎn)，對(duì)此值得臨床及生物力學(xué)方面的進(jìn)一步觀察和研究。

　　不累及骶髂關(guān)節(jié)的髂骨后部骨折較為常見(jiàn)亦造成骨盆后環(huán)不穩(wěn)。Simonian[12]對(duì)采用鋼板、拉力螺釘及鋼板與拉力螺釘聯(lián)用固定，進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 研究證明, 不同內(nèi)固定控制骨折端移位效果明顯不同, 拉力螺釘或重建鋼板可穩(wěn)定骨折, 聯(lián)用可加強(qiáng)穩(wěn)定。郭曉山[13]等運(yùn)用“髂骨后柱螺釘”經(jīng)皮固定髂骨后部骨折，認(rèn)為此類(lèi)固定是中心性固定，固定可靠。

　　2.2　前環(huán)固定：恥骨聯(lián)合分離一般采用鋼板固定，對(duì)于其不同的使用方法國(guó)外有較多的研究。Webb (1988) 用2 孔鋼板及長(zhǎng)鋼板固定恥骨聯(lián)合分離,并通過(guò)測(cè)量男性恥骨聯(lián)合正常的旋轉(zhuǎn)活動(dòng), 認(rèn)為2 孔鋼板只有在有張力下才能對(duì)骨盆有良好的支撐, 要早期負(fù)重應(yīng)使用長(zhǎng)鋼板比較理想。Torrnetta[14]用6 孔315mm 系列重建鋼板固定恥骨聯(lián)合, 若未合并其他損傷, 術(shù)后可以立即負(fù)重。MacAvoy[15]等在恥骨聯(lián)合上方用6 孔弧形鋼板, 聯(lián)用或不聯(lián)用前方4 孔鋼板, 結(jié)果顯示無(wú)差別。Simonian[16]設(shè)計(jì)了盒型鋼板(兩個(gè)2 孔的415mm 動(dòng)力加壓鋼板平行放置, 一個(gè)位于恥骨結(jié)節(jié)上, 另一個(gè)埋入恥骨聯(lián)合中,兩者以2 枚615mm全螺紋釘鎖定)，并與2 孔、4孔、6 孔鋼板進(jìn)行比較, 四者均能使聯(lián)合間隙小于破裂時(shí)狀態(tài), 但只有盒型鋼板可使恥骨聯(lián)合移位明顯減少,恢復(fù)受傷前的關(guān)節(jié)關(guān)系, 并且盒型鋼板尤其適用于骨質(zhì)疏松的病例。郭曉山[13]等報(bào)道，閉合復(fù)位經(jīng)皮橫穿空心加壓螺釘固定恥骨聯(lián)合分離，固定較為可靠，但須生物力學(xué)的進(jìn)一步驗(yàn) 證。采用鋼板或髓內(nèi)螺釘均可很好地控制恥骨上支的移位, Simonian[17]研究表明，鋼板的螺絲釘數(shù)目不管是4/6枚均不顯著改變恥骨支移位, 髓內(nèi)螺釘?shù)纳锪W(xué)穩(wěn)定性與鋼板相似, 其長(zhǎng)度對(duì)恢復(fù)穩(wěn)定程度無(wú)差別。Gansslen[18]報(bào)道了逆行恥骨支螺釘固定恥骨上支骨折獲得較好療效。

　　2.3　前后環(huán)同時(shí)固定與單純后環(huán)固定的比較：骶髂關(guān)節(jié)前后韌帶等復(fù)合結(jié)構(gòu)是骨盆環(huán)的穩(wěn)定性起重要作用, 前后環(huán)同時(shí)損傷時(shí), 應(yīng)盡快復(fù)位后環(huán)，目前已基本得到共識(shí)，前環(huán)是否需同時(shí)固定尚有爭(zhēng)議。垂直不穩(wěn)定型骨折的生物力學(xué)顯示, 骨盆結(jié)構(gòu)呈幾何可變體系, 受力時(shí)不能維持原有結(jié)構(gòu)和形態(tài), 因而穩(wěn)定性差。當(dāng)前后環(huán)同時(shí)固定時(shí), 骨盆形成閉合環(huán)形結(jié)構(gòu), 可提高骨盆環(huán)的穩(wěn)定性。因此多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，應(yīng)同時(shí)固定前后環(huán)[6]。Zwienen[19]通過(guò)對(duì)Tile-C型骨盆骨折行前后環(huán)的固定后的循環(huán)加載實(shí)驗(yàn) 表明，雖然固定后骨盆沒(méi)有達(dá)到完整骨盆穩(wěn)定性，但已足夠能承受生理負(fù)荷，故能早期下地活動(dòng)。

　　3　骨盆生物力學(xué)研究方法進(jìn)展

　　骨盆骨、肌肉、韌帶等結(jié)構(gòu)復(fù)雜，外形極不規(guī)則，受力機(jī)制研究困難，骨折類(lèi)型多樣，因此骨盆的生物力學(xué)研究相對(duì)較為滯后。已有的研究，對(duì)于骨盆骨 折、損傷大多采用實(shí)驗(yàn)力學(xué)的方法，通過(guò)構(gòu)建骨盆骨折模型，然后在力學(xué)材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行三點(diǎn)折彎、扭曲、電測(cè)或者采用新近開(kāi)始應(yīng)用的壓敏膠片力學(xué)測(cè)試等方 法。但是，實(shí)驗(yàn)力學(xué)的一個(gè)主要的缺點(diǎn)是對(duì)于骨折模型的制作比較復(fù)雜，比較困難。同時(shí)所制作的骨折模型對(duì)于實(shí)際骨折的應(yīng)力分布需要進(jìn)行太多的簡(jiǎn)化，容易導(dǎo)致 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的偏差。因?yàn)楣桥璧氖w模型非常有限，實(shí)驗(yàn)力學(xué)測(cè)試中，不可能對(duì)所有類(lèi)型骨盆骨折進(jìn)行研究。由此造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果經(jīng)常存在較大差異，給臨床醫(yī)師帶來(lái)許 多困惑。

　　20世紀(jì)60年代以來(lái)，隨著有限元分析技術(shù)在工程實(shí)踐中的應(yīng)用日益廣泛，越來(lái)越多的生物醫(yī)學(xué)工作者嘗試把有限元分析技術(shù)應(yīng)用到骨骼系統(tǒng)的力學(xué)評(píng) 價(jià)中來(lái)。有限元方法(The Finite Element Method (FEM))可以將復(fù)雜的幾何構(gòu)型分解為具有簡(jiǎn)單形狀的“有限”單位，通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算分析[20]。Garcia[21]在2000年即運(yùn)用FEM分 析了垂直不穩(wěn)定及固定的生物力學(xué)、人體組織工程力學(xué)研究的深入, 將會(huì)開(kāi)發(fā)出更符合生物力學(xué)特點(diǎn)和生理要求的治療方法及內(nèi)固定材料。

　　【參考文獻(xiàn)】

　　[1]　Pavelka T, Dzupa V, Stulik J，et al. Our results of surgical management of unstable pelvic ring injuries. [J]Acta Chir Orthop Traumatol Cech. 2007，74(1):19-28.

　　[2] Tile M. The management of unstable injuries of the pelvic ring. [J] Bone & Joint Surgery (Br)，1999,81(6):941-943.

　　[3] Yinger K, Scalise J, Olsin SA, et al. Biomechanical comparison of posterior pelvic ring fixation[J] .Orthop Trauma, 2003, 17: 481-487.

　　[4] Damian R，Adam J,Charles M,et al.Vertically Unstable Pelvic Fractures Fixed with Percutaneous Iliosacral Screws：Does Posterior Injury Pattern Predict Fixation Failure[J]? Orthop Trauma, 2003, 17(6):399-405.

　　[5] Comstock CP, van der Mculen MC, Good man SB. Biomechanical comparison of posterior internal fixation techniques for unstable Pelvic Fractures[J] .Orthop Trauma, 2003, 10(8):517-522.

　　[6] 宋連新, 張英澤,彭阿欽,等. 垂直不穩(wěn)定性骨盆骨折內(nèi)固定的生物力學(xué)研究[J].中華實(shí)驗(yàn)外科雜志,2000,17:126-127.

　　[7] Sar C, Kilicoglu O. S1 pediculoiliac screw fixation in instabilities of the sacroiliac comp lex: biomechanical study and report of two cases[J] .Orthop Trauma, 2003, 17: 262-270.

　　[8] Schildhauer TA,Wliber JH, Patterson BM.Posterior locked lateral compression injury of the pelvis report of three cases[J]. Orthop Trauma,2000,14:107-111.

　　[9] van Zwienen CM, van den Bosch EW, Snijders CJ,et al. Biomechanical comparison of sacroiliac screw techniques for unstable pelvic ring fractures [J]. Orthop Trauma，2004，18(9):589-595.

　　[10] Berton R，Benjamin L.S2 Iliosacral Screw Fixation for Disruptions of the Posterior Pelvic Ring: A Report of 49 Cases[J]. Orthop Trauma,2006,20(6):378-383.

　　[11]　司衛(wèi)兵，吳乃慶，嵇鵬等. 骨盆骨折π棒雙重固定效應(yīng)的生物力學(xué)研究[J].中國(guó)骨與關(guān)節(jié)損傷雜志，2005，20(4)：249-251.

　　[12]　Simonian PT， Routt ML Jr， Harrington RM，et al. The unstable iliac fracture: a biomechanical evaluation of internal fixation [J] .Injury，1997 ，28(7):469-475.

　　[13]　郭曉山，池永龍.經(jīng)皮閉合內(nèi)固定治療骨盆環(huán)損傷[J].中華外科雜志，2006，44(4)：260-263.

　　[14]　Paul Tornetta Ⅲ, MD; K, Dickson ; Out come of Rotationally Unstable Pelvic Ring injures Treated operatively[J].Clinical Orthopaedics and Related Research , 1996 ; 329 :147～151.

　　[15]　MacAvoy MC , Mecleffan RT, Goodman SB，et al. Stability of open-book pelvic fracturesusing a new biomechanical model of singlelimb stance[J]. J OrthopTrauma , 1997 ,11 (8) : 590-593.

　　[16] Simonian PT，Schwappach JR，Routt ML JR，et al. Evaluation of new plate designs for symphysis pubis internal fixation[J].Trauma-Injury Infection，1996，41(3)：498-502.

　　[17] Simonian PT, Routt ML Jr. Biomechanics of pelvic fixation[J]. Orthop Clin North Am , 1997 ，28 (3)：351-367.

　　[18] Gansslen A, Krettek C.Retrograde transpubic screw fixation of transpubic instabilities[J].Oper Orthop Traumatol,2006,18(4):330-40.

　　[19] van Zwienen CM,van den Bosch EW,Hoek van Dijke GA,et al. Cyclic loading of sacroiliac screws in Tile C pelvic fractures[J].Trauma-Injury Infection，2005， 8(5):1029-1034.

　　[20] Joseph A,Thomas A,Sheldon R.Orthopaedic basic science：biology and biomechanics of the musculoskeletal system ，second edition[M.]American Academy of Orthopaedic Surgeons,2000,152.

　　[21]　Garcia JM , Doblare M , Seral B , et al. Three - dimensional finite element analysis of several intenal and external pelvis fixations[J].Biomech Eng , 2000 , 122 : 5l6.

　　[22]　蘇佳燦,張春才.骨盆骨折的生物力學(xué)研究[J].中國(guó)臨床康復(fù)雜志，2004，8(32)：7250-7251.

　　[23]　Krappinger D, Schubert H, Wenzel V，et. A pelvic fracture model for the assessment of treatment options in a laboratory environment[J]. Injury,2007, 14:75-79.

　　[24]　郭磊, 趙玉巖, 范廣宇,等. 垂直應(yīng)力影響骨盆環(huán)應(yīng)力分布的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 中國(guó)醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào), 2002 , 31 : 195.

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