骨盆环损伤的生物力学研究

骨盆环损伤的生物力学研究

目的：探讨骨盆环应力走向，为骨盆环损伤提供更可靠、合理的治疗方法。方法：选取6尸体标本第四腰椎及近端股骨在内的完整骨盆，人为应用垂直作用力及旋转作用力作用于骨盆，观察并记录各标记点应变值。结果：随着作用力加大，相关观察点应变值随即变化。结论：骶股弓是骨盆传导垂直负荷的主要途径，耻骨联合分离及外旋力作用易导致骶髂关节损坏。

[Abstract] Objective：To study the stresses trend of the pelvic ring，and to provide more reliable and reasonable treatments for pelvic ring injuries.Method：Complete pelvises in 6 corpse specimen were selected，including the fourth lumbar spine and proximal femur，and researchers used vertical force and rotational force on pelvises，and the strain values of tags were observed and recorded.Result：Related viewpoint strain values changed as the force increased.Conclusion：Sacral shares bow is the main way to transmit pelvic vertical load，and pubic symphysis separation and outward turning force can lead to damage of sacroiliac joints.

[Key words] Pelvic rin；Biomechanics；Symphysis separation；Mechanical testing machine

骨盆骨折病情严重，治疗不当的话往往出现较严重的并发症。据文献[1-2]报道，骨盆骨折致死率为5%～20%左右，而致残率却高达50%～60%。因此，本研究通过对标本骨盆进行生物力学研究，为治疗提供一种能有效减少骨折损伤并发症的生物力学依据，现报告如下。

1 材料与方法

1.1 一般材料

选取实验室用一年内尸体标准6具，其中男4具，女2具；死亡年龄35～54岁，平均（42.5±8.3）岁。所用标本经X线摄片均未有骨质疏松等骨骼相关疾病。取标本包括腰四及股骨近端三分之一之间的完整骨盆模型，除去皮肤、肌肉、结缔组织，只保留髋关节囊、骨间韧带、耻骨联合及骨盆后方诸韧带。

1.2 方法

1.2.1 单纯垂直作用力将制作好的模具放入夹具内，模拟人体正常站立。以应变花布置测试点，如图1所示，选取20个观察点（骶髂关节两侧）。将模具置于力学实验机上，以10 N/S的垂直作用力作用于模具上，应用应变仪分别记录模具在耻骨联合正常、耻骨联合分离1 cm、2 cm、2.5 cm时模具承受依次100 N/S、200 N/S、300 N/S、400 N/S、500 N/S作用力时的应变值。每个模具实验过程重复三次取平均值。

1.2.2 垂直作用力结合扭转作用力在对模具施以垂直作用力同时，向模具逆时针方向加以10～80 N/S的力，同时采集相应的应变值。

1.3 统计学处理

应用SPSS 16.0统计软件进行数据分析，正态分布的各统计指标均以均数±标准差（x±s）表示，不同耻骨联合分离数据作用于同一位点产生的数值比较应用t检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

图1 骨盆应变花分布图

2 结果

2.1 单纯垂直作用

（1）耻骨联合未分离：点1～3、6、7、9、10、13、14、17～19处随垂直作用力加大时应变值变化逐步增大（P＜0.05）。其余各点应变值稍有变化，但是差异无统计学意义（P>0.05）。（2）耻骨联合分离从1 cm逐步增大至2 cm时，点1～5、8～10、12、15～19处应变值也随之增大（P＜0.05），而点6、7处应变值则随之减小（P＜0.05）。其余各点差异无统计学意义（P>0.05）。（3）耻骨联合分离从2cm增大到2.5cm时，点6～8、13、14应变值变小（P＜0.05），点11先增大后减小（P＜0.05），其余各点差异无统计学意义（P>0.05）。

2.2 垂直作用结合扭转作用

随着扭转力增大，点1～3、13、14压应变值差异无统计学意义（P>0.05），拉应变值逐步增大（P＜0.05）。点4～7压应变值逐步增大，而拉应变值逐步减小（P＜0.05）。

2.3 前后环损坏与固定

耻骨联合分离后，导致模具前环不稳；而破坏骶髂关节、关节囊、切断韧带，模具后环不稳。应用钢板固定耻骨联合可稳定前环（P＜0.05），对后环影响不确（P>0.05）。3 讨论

在所有骨盆环损伤患者中，高处坠落伤占绝大部分，患者在下肢着地骨盆环不仅仅承受来自垂直作用的作用力，往往带有旋力[3-4]。故本研究除了选择垂直作用的外力外，还加有逆时针扭转作用力。在垂直作用力较小时，由于骨盆的结构复杂性及牢固性，可以将垂直作用力均匀分散，故本研究在耻骨联合未分离时，除了个别观察点，几乎所有观察点应变值随着作用力的增加而增大，且主要体现在骨盆后环处（1～3、6、7、9、10、13、14）。前人研究骨盆后环承受大概60%的作用力[3]，本实验结果与其吻合。耻骨联合分离即“开书型分离”，主要是由于强烈的外旋暴力，所造成的危害是破坏了骨盆的正常结构，故易行成各类并发症，本研究分离耻骨联合后发现，点1～5、8～10、12、15～19处应变值也随之增大，

而点6、7处应变值则随之减小，说明分离后由于增大了骨盆环面积导致骶棘韧带紧张，进而骶髂关节缝隙增大[5-12]。而随着耻骨联合分离到2.5 cm，骶髂关节缝隙进一步增大，当韧带断裂时，两侧受力开始减小。故盆腔前环损伤可以引起骶髂关节功能障碍。而垂直结合外旋作用时，骶髂关节髂骨侧（点4～7）受压力逐渐增大，骶骨侧收拉力减小，易发生挫裂。

本研究显示，随着扭转力增大，点1～3、13、14压应变值差异无统计学意义（P>0.05），拉应变值逐步增大（P＜0.05）。点4～7压应变值逐步增大，而拉应变值逐步减小（P＜0.05）。耻骨联合分离后，导致模具前环不稳；而破坏骶髂关节、关节囊、切断韧带，模具后环不稳。应用钢板固定耻骨联合可稳定前环（P ＜0.05），对后环影响不确（P>0.05）。提示随着作用力加大，相关观察点应变值随即变化。

以往对骨盆骨折的治疗往往采取保守治疗或者仅仅内固定耻骨联合，本研究发现耻骨联合固定后仅仅对前环稳定性增强，并不影响后环，因此建议对于复杂骨盆骨折患者应采取前后环协同固定，以加强骨盆的稳定性，最大程度减少骨折后并发症。

综上所述，本研究通过对骨盆受力研究，加强了对骨盆损伤的认识，对未来应用微创治疗骨盆骨折提供了理论基础。

参考文献

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