人急性单核细胞白血病细胞系SHI1裸鼠体内高致瘤性

　　【摘要】随着交通事故及工伤事故增多，骨盆骨折发病率逐年增多，目前已占骨折总例数的1%~3%，骨盆骨折病死率在5%~20%左右，致残率高达 50%~60%。以往骨盆骨折以保守治疗为主，20 世纪70年代广泛应用骨盆外固定器，80 年代开展了切开复位内固定术治疗不稳定骨盆骨折,近年来骨盆骨折手术治疗方法不断涌现，使稳定骨盆技术取得了突破性进展[1]。本文拟就骨盆环损伤和内固 定的生物力学研究进展作一综述，以期对进一步提高骨盆骨折的诊治水平提供力学上的参考。

　　【关键词】 生物力学

　　1　正常骨盆的生物力学及致伤外力研究

　　骨盆环由各韧带将髋骨与骶骨连接而成, 前环结构是耻骨联合和耻骨支, 对骨盆的稳定作用占40% , 后环结构由骶髂关节、周围韧带、骶棘韧带及骶结节韧带构成, 其稳定作用占60%。骶髂后负重复合体的稳定除骶骨和髂骨外，还依赖于坚强韧带，主要是骶髂韧带，骶结节和骶棘韧带的完整。

　　骨盆环损伤分为稳定性损伤和不稳定性损伤两类。稳定的骨盆定义为在生理条件下的力作用于骨盆上而无明显的移位;不稳定骨盆的定义为垂直方向的不 稳定，即后骶髂复合由于骨和韧带的移位所造成的不稳定。Tile[2]认为，作用在骨盆上的暴力分为外旋暴力，内旋暴力和垂直剪切力3种。外旋暴力常由于 外力作用于髂后上棘或作用于单髋或双髋上的强力外旋力所造成，并引起“开书型”损伤，即耻骨联合分离。如外力进一步延伸，则可引起骶髂前韧带和骶嵴韧带损 伤;内旋暴力或侧方挤压力可由暴力直接作用在髂嵴上而产生半骨盆向内旋转或所谓“桶柄式”骨折，或外力间接通过股骨头作用于骨盆产生同侧损伤;垂直剪力为 纵向暴力，可造成骨盆的纵向明显移位和广泛软组织的破坏。外旋力造成的开书型损伤在外旋位是不稳定的，而内旋力或侧方挤压伤所造成的“关书型损伤”在内旋 位是不稳定的，但两者在垂直平面上是稳定的。如骶髂后复合同时撕裂，则垂直亦不稳定，这将造成整个骨盆的不稳定。

　　2　骨盆环损伤治疗的生物力学

　　目前对不稳定型骨盆环损伤手术复位内固定已逐渐成为治疗原则。Letournal根据损伤部位将骨盆损伤分为前环和后环损伤。前环损伤：①单独 耻骨联合分离;②闭孔环或相邻耻骨支纵行骨折;③髋臼骨折。后环损伤：①不累及骶髂关节的髂骨骨折;②半月形骨折—骶髂关节骨折错位并累及髂骨或骶骨骨 折;③单纯骶髂关节分离;④骶骨骨折。以下将分述前后环各种内固定方法的生物力学研究进展。

　　2.1　后环固定：后环的稳定主要依赖于骶髂关节复合体的稳定，90年代以来对围绕骶髂关节复合体损伤的治疗成为骨盆损伤研究的热点。目前国内 外常用的后环损伤的内固定方法有：①利用骶骨棒将损伤的骨盆同对侧的骨盆固定;②钢板前方固定骶髂关节;③用松质骨拉力螺钉将髂骨经骶髂关节固定于 S1，2椎体等方法。Yinger等[3]对9种方法固定骶髂关节复合体的生物力学研究表明,2枚骶髂螺钉固定使骨盆后环获得较大的纵向及旋转稳定性。但 是最终哪种方法最为可靠不能肯定，因为骶髂关节的稳定性除与固定的方法和器械有关外，与其自身形状、复位程度也有密切关系。Damian[4]等研究发 现，骶髂螺钉治疗垂直不稳定骨折失败主要与纵型骶骨骨折的复位和固定有关。Comstock等[5]对最常用的后路内固定技术治疗的伴有一侧耻骨支骨折的 不稳定骨盆骶髂关节脱位进行生物力学比较：4种内固定分别是骶髂关节螺钉、前路的骶髂关节钢板、经髂骨棒及骶髂关节螺钉与骶骨棒的结合使用;与完整骨盆的 稳定性相比,单纯后路内固定的抗轴向和扭曲负重可达70%~85%,骶髂关节螺钉与骶骨棒的结合固定可达90%，并认为后环牢固固定后，骨盆已足够稳定， 前环可以不用固定。宋连新[6]生物力学研究表明，骶骨棒抗垂直剪切但几乎不能抗扭转，钉板固定抗垂直剪切及旋转的强度均不及骶髂螺钉，骶髂螺钉在受损的 BC- 处形成“钢结点”，抗剪切和旋转优于骶骨棒及钉板固定。Sar等[7]描述了一种新的骶髂固定技术,将S1 椎弓根螺钉与髂后上棘处的髂骨板间螺钉通过2根棒和连接螺母连接,此技术与前路双钢板固定和骶髂螺钉固定比较,骨折移位10 mm的垂直疲劳负荷强度比钢板高,比骶髂螺钉固定低;最大失效负荷比前路双钢板固定稍高,比骶髂螺钉固定低。Schildhauer[8]等设计的三角形 骨折连接(triangular osteosynthesis，TOS)方法，是在经下腰椎骨盆支撑的基础上加用骶骨横向固定装置从而形成的三角形框架结构，适用于各型骶骨骨折，单腿站 立测试及循环负荷试验表明，TOS是迄今为止最可靠的后环内固定方法，但其缺点是手术创伤较大。

　　综览国内外研究，骶髂关节螺钉固定已是目前固定骨盆后环较为常用的方法，对其研究颇多。尽量应用最大可能的粗螺钉固定骶髂关节以取得最大的稳定 性已得到肯定。关于骶髂关节螺钉放置的数量和位置对力学稳定的影响目前研究较多。2枚螺钉较1枚直径相同的螺钉稳定已基本取得同一意见。 Zwienen[9]等实验证实2枚螺钉均放置在S1和1枚在S1、1枚在S2的稳定性无明显差异，他认为前一种技术相对较为安全。而 Berton[10]最近通过临床研究认为，经S2的骶髂关节螺钉亦较为安全有效。随着术中C臂透视的推广以及一些国家手术室CT设备的配备，经皮骶髂关 节螺钉固定技术可最大限度降低医源性损伤,不干扰骨折附近正常骨与软组织, 达到以最少的内置物实现最大的稳定性的效果。司卫兵[11]等研究认为，对骨盆内固定后不同姿势运动状态下的应力/ 应变的改变以及应力遮挡率研究甚少，骶髂螺钉/ 骶骨棒和钢板等内固定均属于坚强固定, 应力遮挡率高, 对骨折后期的愈合及功能影响较大。而π棒可克服此缺点，对此值得临床及生物力学方面的进一步观察和研究。

　　不累及骶髂关节的髂骨后部骨折较为常见亦造成骨盆后环不稳。Simonian[12]对采用钢板、拉力螺钉及钢板与拉力螺钉联用固定，进行实验 研究证明, 不同内固定控制骨折端移位效果明显不同, 拉力螺钉或重建钢板可稳定骨折, 联用可加强稳定。郭晓山[13]等运用“髂骨后柱螺钉”经皮固定髂骨后部骨折，认为此类固定是中心性固定，固定可靠。

　　2.2　前环固定：耻骨联合分离一般采用钢板固定，对于其不同的使用方法国外有较多的研究。Webb (1988) 用2 孔钢板及长钢板固定耻骨联合分离,并通过测量男性耻骨联合正常的旋转活动, 认为2 孔钢板只有在有张力下才能对骨盆有良好的支撑, 要早期负重应使用长钢板比较理想。Torrnetta[14]用6 孔315mm 系列重建钢板固定耻骨联合, 若未合并其他损伤, 术后可以立即负重。MacAvoy[15]等在耻骨联合上方用6 孔弧形钢板, 联用或不联用前方4 孔钢板, 结果显示无差别。Simonian[16]设计了盒型钢板(两个2 孔的415mm 动力加压钢板平行放置, 一个位于耻骨结节上, 另一个埋入耻骨联合中,两者以2 枚615mm全螺纹钉锁定)，并与2 孔、4孔、6 孔钢板进行比较, 四者均能使联合间隙小于破裂时状态, 但只有盒型钢板可使耻骨联合移位明显减少,恢复受伤前的关节关系, 并且盒型钢板尤其适用于骨质疏松的病例。郭晓山[13]等报道，闭合复位经皮横穿空心加压螺钉固定耻骨联合分离，固定较为可靠，但须生物力学的进一步验 证。采用钢板或髓内螺钉均可很好地控制耻骨上支的移位, Simonian[17]研究表明，钢板的螺丝钉数目不管是4/6枚均不显著改变耻骨支移位, 髓内螺钉的生物力学稳定性与钢板相似, 其长度对恢复稳定程度无差别。Gansslen[18]报道了逆行耻骨支螺钉固定耻骨上支骨折获得较好疗效。

　　2.3　前后环同时固定与单纯后环固定的比较：骶髂关节前后韧带等复合结构是骨盆环的稳定性起重要作用, 前后环同时损伤时, 应尽快复位后环，目前已基本得到共识，前环是否需同时固定尚有争议。垂直不稳定型骨折的生物力学显示, 骨盆结构呈几何可变体系, 受力时不能维持原有结构和形态, 因而稳定性差。当前后环同时固定时, 骨盆形成闭合环形结构, 可提高骨盆环的稳定性。因此多数学者认为，应同时固定前后环[6]。Zwienen[19]通过对Tile-C型骨盆骨折行前后环的固定后的循环加载实验 表明，虽然固定后骨盆没有达到完整骨盆稳定性，但已足够能承受生理负荷，故能早期下地活动。

　　3　骨盆生物力学研究方法进展

　　骨盆骨、肌肉、韧带等结构复杂，外形极不规则，受力机制研究困难，骨折类型多样，因此骨盆的生物力学研究相对较为滞后。已有的研究，对于骨盆骨 折、损伤大多采用实验力学的方法，通过构建骨盆骨折模型，然后在力学材料试验机上进行三点折弯、扭曲、电测或者采用新近开始应用的压敏胶片力学测试等方 法。但是，实验力学的一个主要的缺点是对于骨折模型的制作比较复杂，比较困难。同时所制作的骨折模型对于实际骨折的应力分布需要进行太多的简化，容易导致 实验结果的偏差。因为骨盆的尸体模型非常有限，实验力学测试中，不可能对所有类型骨盆骨折进行研究。由此造成实验结果经常存在较大差异，给临床医师带来许 多困惑。

　　20世纪60年代以来，随着有限元分析技术在工程实践中的应用日益广泛，越来越多的生物医学工作者尝试把有限元分析技术应用到骨骼系统的力学评 价中来。有限元方法(The Finite Element Method (FEM))可以将复杂的几何构型分解为具有简单形状的“有限”单位，通过计算机进行计算分析[20]。Garcia[21]在2000年即运用FEM分 析了垂直不稳定及固定的生物力学、人体组织工程力学研究的深入, 将会开发出更符合生物力学特点和生理要求的治疗方法及内固定材料。

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