四种内固定方式治疗耻骨联合分离生物力学特性的有限元分析

作者：贺宇; 周东生^*; 邱贵兴; 翁习生; 崔昊旻; 刘凡孝

来源：中华创伤骨科杂志, 2017, 19(04): 317-322.

• 骨盆
• 有限元分析
• 生物力学
• 骨折固定术, 内
• 比较研究

目的通过有限元分析单重建钢板、双重建钢板、单空心拉力螺钉、双空心拉力螺钉治疗耻骨联合分离的生物力学特性。方法对5名健康志愿者行完整骨盆薄层螺旋CT扫描, 获取Dicom格式的原始二维CT数据, 输入Mimics 15.0软件对双侧髋骨及骶骨分别进行三维重建, 通过Abqus 6.13软件进行网格划分及赋值获得骨性骨盆有限元模型。通过切断单侧骶髂前韧带、骶棘韧带、骶结节韧带、耻骨上韧带、耻骨弓状韧带模拟耻骨联合分离模型。按照标准手术方式将单重建钢板、双重建钢板、单空心拉力螺钉、双空心拉力螺钉4种内固定安装至模型, 加载垂直和旋转负荷进行有限元分析, 记录并分析整体结构刚度、耻骨联合局部位移量、内固定物应力。结果垂直载荷下, 耻骨联合分离间距>25 mm, 骨盆的垂直和旋转整体结构刚度由正常组的(442.738±29.946) N/mm和(10.118±1.432) N·m/Deg大幅下降至(14.754±0.876) N/mm和(0.328±0.119) N·m/Deg。双重建钢板和双空心拉力螺钉表现出最佳抗垂直载荷能力, 结构刚度达到(117.647±9.193) 、(131.443±4.348) N/mm。在抗旋转载荷方面, 双空心拉力螺钉表现最佳, 可以重建完整结构刚度的68.6%。对于耻骨联合局部稳定性而言, 双重建钢板具有较强的局部抗旋转能力, 而双空心拉力螺钉具有很好的局部抗牵拉能力, 其中双空心拉力螺钉组垂直载荷下位移仅为(-0.240±0.119) mm, 双重建钢板组旋转载荷下角位移仅为0.218°±0.182°。单重建钢板承受较大应力且应力集中现象明显。结论双空心拉力螺钉在耻骨联合分离治疗中具有生物力学优势。

• 单位
  北京协和医院; 山东大学