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研究目的构建完整骨盆的有限元模型和单侧C型骶髂关节脱位模型,应用有限元方法研究垂直和水平置入经髂骨内固定器(TIFI)治疗骨盆后环损伤的生物力学特性,利用有限元方法对比后路第二骶椎骶髂(S2AI)螺钉和骶髂关节螺钉在治疗单侧C型骶髂关节脱位的生物力学效果。研究方法选取1名成年健康男性,经骨盆CT扫描,层厚1mm,影像资料以DCOM(医学数字成像和通信)格式保存。应用Mimics、Geomagic Studio、SolidWorks、Abaqus等软件建立完整骨盆的三维有限元模型。并将完整骨盆模型与文献中报道的人工骨和尸体骨实验中的位移数据进行校对。建立骶骨纵行Dennis Ⅱ骨折模型和C型单侧骶髂关节脱位的有限元模型。TIFI组分别对骶骨骨折模型和单侧骶髂关节脱位模型进行水平置入和垂直置入。S2AI实验组分别置入直径为6.5mm的一枚第一骶椎(S1)骶髂关节螺钉、一枚第一骶椎(S1)螺钉和一枚第二骶椎螺钉(S2)、和一枚后路第二骶椎骶髂螺钉(S2AI)。模拟对骶骨上表面施加500 N垂直负荷,记录并分析慨骨骨折移位值、骶髂关节的移位值、骶骨的移位值、螺钉周围骨和内固定的应力值和应力云图分布。结果在正常骨盆模型中,应力经骶骨、双侧骶骨翼传导至双侧骶髂关节、髂骨弓状线至双侧髋臼,位移数据的校正结果显示我们的有限元模型与尸体骨模型有一致的位移分布。TIFI实验组,对于骶骨骨折模型,垂直置入比水平置入位移值更小;骶髂关节脱位模型中,水平置入比垂直置入位移值小。内固定和螺钉周围骨等效应力比较重,垂直置入在骷骨骨折和骶髂关节脱位中的内固定应力均比水平置入方案大。在S2AI实验组的对比中,三组实验组的骶髂关节脱位和骶骨位移分布有一致的趋势,但位移的绝对值S1>S2AI>S1+S2。内固定的应力主要分布在骶髂关节处,应力的大小S2AI>S1>S1+S2,螺钉周围骨的应力也集中于骶髂关节处,应力的大小S1>S2AI>S1+S2。结论对于骶骨骨折的固定,我们建议TIFI垂直置入避免骨折端过度压缩,并控制该骨折块旋转移位提供较好的生物力学稳定性。对于骶髂关节脱位固定,垂直和水平置入TIFI的方法均可以获得更好的固定效果,而水平置入生物力学稳定性优于垂直置入。单个S1螺钉、单个S2AI螺钉和S1螺钉+S2螺钉均可用于单侧C型骶髂关节脱位的治疗。但生物力学稳定性比较中,单个S1螺钉早期负重会有骶髂关节位移增大、内固定失效的风险;而S2AI螺钉固定和S1+S2螺钉固定有相似的生物力学强度,可以允许患者早期负重,有助于术后康复。