動(dòng)力化前路方形區(qū)鈦板螺釘系統(tǒng)(DAPSQ)治療伴有對(duì)側(cè)骨盆前環(huán)不穩(wěn)的髖臼雙柱骨折有限元分析.pdf

1、骨盆髖臼骨折大多為高能量損傷所致，而且隨著現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展，骨盆髖臼骨折的發(fā)病率呈逐年增高趨勢，非手術(shù)治療具有很高的病死率和遠(yuǎn)期病殘率。近年來隨著開放復(fù)位內(nèi)固定技術(shù)的不斷成熟及學(xué)界對(duì)手術(shù)治療的認(rèn)可，骨盆髖臼骨折的救治率不斷提高。由于髖臼骨折解剖部位深在，周圍解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，骨盆髖臼生物力學(xué)結(jié)構(gòu)特殊且骨折形式多樣，給臨床手術(shù)復(fù)位及內(nèi)固定治療帶來一定困難，目前臨床上也出現(xiàn)了多種可用于骨盆髖臼骨折的內(nèi)固定方式及技術(shù)。
　　臨床上采取單一入

2、路進(jìn)行簡單、直接、安全而有效的內(nèi)固定方法一直是骨科治療髖臼骨折追求的目標(biāo)，我科在這方面也進(jìn)行了有效的嘗試。我科創(chuàng)新性研制了一種動(dòng)力化前路方形區(qū)鈦板螺釘系統(tǒng)（DAPSQ，特殊塑形重建鈦板），利用其聯(lián)合方形區(qū)螺釘并采用經(jīng)前方髂腹股溝入路進(jìn)行部分經(jīng)骨表面內(nèi)固定治療涉及方形區(qū)的復(fù)雜髖臼骨折（包括以前柱損傷為主的雙柱骨折、向前移位的橫行骨折、部分前柱合并后半橫形骨折及部分“T”形骨折），臨床療效滿意，螺釘無進(jìn)入髖關(guān)節(jié)之虞，安全性極高。但是我們?cè)谂R

3、床應(yīng)用該內(nèi)固定系統(tǒng)時(shí)尚存在一些限制和困惑，如伴有對(duì)側(cè)骨盆前環(huán)不穩(wěn)的波及髖臼雙柱的骨折，單純采用該內(nèi)固定系統(tǒng)較難起到穩(wěn)定骨折的作用，反而需要先固定對(duì)側(cè)骨盆前環(huán)，而后采用該固定系統(tǒng)，相關(guān)力學(xué)性能及原理尚不清楚。為進(jìn)一步研究該內(nèi)固定系統(tǒng)的力學(xué)性能及提高臨床應(yīng)用該內(nèi)固定系統(tǒng)治療骨盆髖臼骨折的療效，本研究特選擇髖臼雙柱骨折伴對(duì)側(cè)恥骨上下支骨折的骨折類型作為波及雙柱的復(fù)雜髖臼骨折伴對(duì)側(cè)骨盆前環(huán)不穩(wěn)這類骨折的代表，采用有限元模擬實(shí)驗(yàn)對(duì)該種內(nèi)固定固定后

4、骨折的生物力學(xué)穩(wěn)定性進(jìn)行應(yīng)力加載并計(jì)算分析，探討該種內(nèi)固定系統(tǒng)的力學(xué)原理，以期進(jìn)一步為臨床應(yīng)用及內(nèi)固定系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)。此外，本文亦對(duì)臨床上這類骨折采用該種內(nèi)固定的患者進(jìn)行隨訪觀察，進(jìn)一步評(píng)價(jià)其臨床療效。
　　第一章 站立位正常人體骨盆三維六面體網(wǎng)格有限元模型的建立及有效性驗(yàn)證
　　目的：利用有限元技術(shù)，建立正常人體站立位骨盆三維有限元模型并進(jìn)行有效性驗(yàn)證，以期應(yīng)用于臨床相關(guān)生物力學(xué)研究。
　　方法：選

5、取一名健康成年男性志愿者，采用16排螺旋CT對(duì)其骨盆（從第5腰椎至股骨上1/3）進(jìn)行0.5mm薄層掃描，獲得全骨盆體層圖像數(shù)據(jù)并以Dicom格式保存光盤，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入Mimics10.01軟件，進(jìn)行圖片數(shù)據(jù)配準(zhǔn)及骨盆三維幾何模型重建，利用ICEM軟件對(duì)骨盆三維重建模型進(jìn)行六面體網(wǎng)格劃分。再運(yùn)用Hypermesh V10.0調(diào)整網(wǎng)格質(zhì)量，加載韌帶，初步建立骨盆三維六面體單元有限元模型，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入有限元軟件ABAQUS6.12進(jìn)行骨盆三維運(yùn)動(dòng)

6、的計(jì)算分析。以第1骶骨頂部上終板正中央為標(biāo)準(zhǔn)水平，對(duì)坐骨結(jié)節(jié)進(jìn)行約束，限制其6個(gè)方向的自由度。加載600N的生理應(yīng)力，模擬站位骨盆應(yīng)力變化并與體外實(shí)驗(yàn)及其它模型文獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效性驗(yàn)證;
　　結(jié)果：建立了具有詳細(xì)解剖結(jié)構(gòu)及韌帶的全骨盆三維非線性六面體有限元模型，整個(gè)模型共86444個(gè)單元和88388個(gè)節(jié)點(diǎn)，模型在應(yīng)力載荷下的特征部位應(yīng)力、應(yīng)變基本能反映骨盆特有的力學(xué)機(jī)構(gòu)，計(jì)算結(jié)果與國內(nèi)外文獻(xiàn)報(bào)道的相近;
　　結(jié)論：建立的正常人

7、體三維六面體有限元模型具有較高的真實(shí)性，能夠較客觀的反映正常人體骨盆的解剖結(jié)構(gòu)及力學(xué)特性，可應(yīng)用于相關(guān)的臨床生物力學(xué)研究。
　　第二章 動(dòng)力化前路方形區(qū)鈦板螺釘系統(tǒng)(DAPSQ)固定伴有對(duì)側(cè)骨盆前環(huán)不穩(wěn)的髏臼雙柱骨折的站位有限元分析
　　目的：利用有限元技術(shù)探討當(dāng)對(duì)側(cè)骨盆前環(huán)不穩(wěn)時(shí)，動(dòng)力化前路方形區(qū)鈦板螺釘系統(tǒng)(DAPSQ)內(nèi)固定治療髖臼雙柱骨折的生物力學(xué)穩(wěn)定性。
　　方法：利用已建立并進(jìn)行有效性驗(yàn)證的正常人體站立位骨

8、盆有限元模型，根據(jù)臨床上髖臼骨折的Judet-Letournel分型，模擬單純髖臼雙柱骨折及伴對(duì)側(cè)恥骨上下支骨折的髖臼雙柱骨折模型，然后再根據(jù)臨床上應(yīng)用的動(dòng)力化前路方形區(qū)鈦板螺釘系統(tǒng)(DAPSQ)對(duì)骨折模型進(jìn)行模擬臨床試驗(yàn)，對(duì)側(cè)恥骨上支采用鈦板固定，建立三種骨折內(nèi)固定模型:A:DAPSQ聯(lián)合方形區(qū)螺釘固定右側(cè)髖臼雙柱骨折模型，左側(cè)恥骨支完整，B:DAPSQ聯(lián)合方形區(qū)螺釘固定右側(cè)髖臼雙柱骨折模型，左側(cè)恥骨上下支骨折但不予固定，C:DAPS

9、Q聯(lián)合方形區(qū)螺釘固定右側(cè)雙柱骨折模型，左側(cè)恥骨上下支骨折，但恥骨上支采用鈦板固定。限制各模型的三維自由度，加載生理載荷后進(jìn)行有限元計(jì)算，分析比較各內(nèi)固定模型骨折端的位移及應(yīng)力分布情況并進(jìn)行比較分析。
　　結(jié)果：通過對(duì)A、B、C三組骨折模型的髖臼橫向、縱向位移及應(yīng)力云圖分析與比較后發(fā)現(xiàn)，C組在骨盆環(huán)穩(wěn)定時(shí)采用DAPSQ固定模型的橫向及縱向位移小，符合復(fù)位標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)力分布均勻，無明顯高度集中現(xiàn)象。骨折線上的橫向及縱向位移呈現(xiàn)B＞C＞A。