關(guān)于骨盆骨折生物力學(xué)的研究論文
關(guān)鍵詞：骨盆； 骨折固定術(shù)； 生物力學(xué)；
骨盆骨折是人體常見(jiàn)的骨折之一， 近年來(lái)隨著交通事故增多其發(fā)生概率有增多的趨勢(shì)， 且骨盆骨折易合并嚴(yán)重的并發(fā)癥， 如盆內(nèi)臟器、血管、神經(jīng)等重要結(jié)構(gòu)的損傷及脂肪栓塞等。對(duì)于骨盆骨折的治療， 隨著醫(yī)療水平和設(shè)備的進(jìn)步發(fā)展已有許多不同的固定和手術(shù)方式。骨盆是由一塊骶骨和兩塊髖骨組成的環(huán)形結(jié)構(gòu)。其中髖骨由髂骨、坐骨和恥骨三塊骨在Y形軟骨處交匯融合而成。單獨(dú)的骶骨或髖骨沒(méi)有內(nèi)在的穩(wěn)定性， 但是人體的骨盆卻可以承受巨大的外力， 這主要是由于骨盆周圍的韌帶、肌肉等軟組織給骨盆提供了足夠的穩(wěn)定性；骨盆中的骨性結(jié)構(gòu)體現(xiàn)了骨盆的結(jié)構(gòu)性；穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)性是骨盆生物力學(xué)最基本特性�，F(xiàn)就骨盆穩(wěn)定性的解剖學(xué)和生物力學(xué)概念以及骨盆骨折內(nèi)固定方式生物力學(xué)的相關(guān)研究進(jìn)行綜述， 旨在為骨盆骨折的診治提供新的思路。
1、骨盆解剖及穩(wěn)定性
正常的骨盆是一由前方的恥骨聯(lián)合、兩側(cè)恥骨、坐骨和髂骨以及后方的骶尾骨組成的環(huán)形結(jié)構(gòu)。維持骨盆環(huán)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)包括前方的恥骨聯(lián)合和后方骶髂關(guān)節(jié)周圍韌帶， 骨盆環(huán)由骶棘韌帶、骶結(jié)節(jié)韌帶和盆底的肌肉、筋膜結(jié)構(gòu)加強(qiáng)穩(wěn)定性。骨盆通過(guò)站立位的骶股弓和坐位的骶坐弓及其各自的副弓承載著來(lái)自上方脊柱和軀干的力量， 進(jìn)而保持身體的平衡。由于人體大部分的重力經(jīng)過(guò)髂骨和骶髂關(guān)節(jié)傳導(dǎo)到下肢， 所以主要的穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)是骨盆后環(huán)， Franz等[1]經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)盡管后側(cè)韌帶結(jié)構(gòu)對(duì)于維持骨盆穩(wěn)定性更加重要， 但前環(huán)也發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。人體處于站立位時(shí)骨盆前環(huán)結(jié)構(gòu)可以提供40%的穩(wěn)定性[2].恥骨聯(lián)合通過(guò)纖維軟骨和纖維組織連接在一起， 在其上方有致密的韌帶、纖維軟骨交織， 下方有獨(dú)立弓狀韌帶， 這些骨性結(jié)構(gòu)和韌帶共同維持了骨盆前環(huán)的穩(wěn)定性。而后環(huán)的穩(wěn)定性主要依靠骶髂關(guān)節(jié)及后環(huán)強(qiáng)大的韌帶復(fù)合體維持， 許多學(xué)者認(rèn)為其中最強(qiáng)大的韌帶是骨間韌帶， 骨盆后方韌帶復(fù)合體將骨骼連接起以抵抗外力， 橫行的韌帶、骶髂后短韌帶、骶髂前韌帶、髂腰韌帶和骶棘韌帶等共同對(duì)抗橫向扭轉(zhuǎn)力， 而垂直走行的韌帶抵抗軸向的剪切力， 這些后方韌帶及后環(huán)骨性結(jié)構(gòu)一起維持骨盆后環(huán)的穩(wěn)定性。
在骨盆骨折患者的治療過(guò)程中及時(shí)盡早地判斷骨盆環(huán)的穩(wěn)定性是非常重要的， 完全不穩(wěn)性骨盆損傷多伴有盆腔內(nèi)部臟器的損傷。骨盆骨折根本的治療目標(biāo)是預(yù)防畸形愈合與不穩(wěn)定發(fā)生， 穩(wěn)定與部分不穩(wěn)定性骨折患者， 在治療過(guò)程中只需要避免負(fù)重和預(yù)防畸形產(chǎn)生即可， 完全不穩(wěn)定骨盆損傷則需要對(duì)骨盆前后環(huán)同時(shí)固定以恢復(fù)骨盆穩(wěn)定性， 最終實(shí)現(xiàn)沒(méi)有畸形的愈合。
2、骨盆骨折損傷外力的類型
對(duì)于骨盆骨折， 常見(jiàn)的分類方法有： （1） 依據(jù)骨折的部位分型， 如骶尾骨骨折、髂骨骨折、恥骨骨折等； （2） 依據(jù)骨盆穩(wěn)定性的Tile分型， 穩(wěn)定且后環(huán)完整的為A型， 旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定但垂直穩(wěn)定的為B型 （B型又分為B1開(kāi)書(shū)樣損傷、B2側(cè)方壓縮、B3對(duì)側(cè)側(cè)方壓縮） , 旋轉(zhuǎn)和垂直均不穩(wěn)定的為C型 （C型又分為C1單側(cè)損傷、C2對(duì)側(cè)損傷、C3雙側(cè)損傷[3]） ; （3） 依據(jù)損傷外力的Young和Burgess分型， 側(cè)方擠壓損傷 （LC骨折） 、前后擠壓損傷 （APC骨折） 、垂直剪力損傷 （VS骨折） 和混合暴力損傷 （CM骨折） [4].
在臨床中骨盆骨折真正的受傷機(jī)制往往很復(fù)雜， 大多是由混合暴力造成的`損傷。骨折外力分型有助于分析損傷的機(jī)制。APC骨折最常見(jiàn)的受傷機(jī)制是髂骨前部遭受直接暴力， 還有常見(jiàn)的機(jī)制是股骨外旋；這些暴力均可能造成部分或完全不穩(wěn)定性骨盆骨折， 這取決于骶髂后韌帶是否撕裂。而LC骨折受傷機(jī)制主要是外力作用于髂骨和大轉(zhuǎn)子所致， 此類損傷常伴有髖臼橫行骨折， 若僅為單純的側(cè)方壓力， 后側(cè)韌帶結(jié)構(gòu)會(huì)保持完整， 但即便后側(cè)韌帶保持完整， 顯著的側(cè)方擠壓也會(huì)導(dǎo)致半側(cè)骨盆出現(xiàn)向內(nèi)、上旋轉(zhuǎn)， 出現(xiàn)雙下肢不等長(zhǎng)現(xiàn)象， LC骨折造成的損傷作用強(qiáng)弱主要取決于骨骼和韌帶結(jié)構(gòu)的相對(duì)強(qiáng)度。VS骨折一般會(huì)導(dǎo)致骨折端顯著移位同時(shí)伴有軟組織的廣泛撕脫傷， 嚴(yán)重的垂直剪切力可以造成開(kāi)放性骨盆損傷。以上的損傷機(jī)制在臨床中多是共存的， 臨床中所見(jiàn)的骨折多是由多種損傷機(jī)制共同構(gòu)成的CM骨折。
3、骨盆內(nèi)固定的生物力學(xué)
穩(wěn)定的骨盆骨折如果無(wú)明顯移位， 采取適當(dāng)非手術(shù)治療， 不需進(jìn)行手術(shù)固定便可恢復(fù)正常。部分不穩(wěn)定的骨盆骨折會(huì)出現(xiàn)明顯的旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定性， 但后方韌帶復(fù)合體損傷不大， 足以維持后環(huán)的穩(wěn)定而不至于發(fā)生垂直不穩(wěn)定， 此時(shí)通過(guò)手術(shù)固定前環(huán)更具治療意義， 在同時(shí)固定前后環(huán)的基礎(chǔ)上對(duì)此類骨盆損傷治療效果更好。垂直不穩(wěn)定性的骨盆損傷導(dǎo)致前后環(huán)均不穩(wěn)定， 需要復(fù)雜的固定以維持穩(wěn)定， 前環(huán)損傷可通過(guò)內(nèi)固定和外固定實(shí)現(xiàn)， 后環(huán)損傷則需要通過(guò)內(nèi)固定實(shí)現(xiàn)。總之， 骨盆的環(huán)形結(jié)構(gòu)是骨盆生物力學(xué)特征最主要的影響因素[5-6], 重建恢復(fù)骨盆環(huán)的完整性是骨盆骨折治療的重要原則。
3.1 骨盆前環(huán)固定生物力學(xué)
3.1.1 前方外固定
前方外固定手術(shù)常用于骨盆骨折患者血流動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定的緊急臨時(shí)固定、旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定損傷的終極固定、完全不穩(wěn)定骨盆骨折的后環(huán)已行內(nèi)固定又需加強(qiáng)前環(huán)穩(wěn)定性的情況。
Kim等[7]制備了Tile B模型， 選擇AO外固定支架與Orthofix進(jìn)行生物力學(xué)試驗(yàn)， 分別在髂嵴和髖臼上置釘， 得出結(jié)論為2種外固定架穩(wěn)定性差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。夏羿凡等[8]通過(guò)3種不同外固定支架置釘方法對(duì)232例骨盆骨折患者術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率進(jìn)行比較， 認(rèn)為髂嵴固定作為急救的臨時(shí)處理時(shí)較為合適， 髖臼上固定可能更適合于將外固定支架作為最終治療的患者。Ponson等[9]對(duì)12種外固定架進(jìn)行了生物力學(xué)試驗(yàn)， 研究證實(shí)單純的外固定支架對(duì)于Tile C型骨折的穩(wěn)定效果很小， 不能為骨盆提供足夠的穩(wěn)定性。目前已有的生物力學(xué)研究證實(shí)外固定支架能夠維持骨盆環(huán)的穩(wěn)定， 但對(duì)于旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定的骶髂關(guān)節(jié)損傷， 外固定尚不能提供足夠的負(fù)重強(qiáng)度。
Mcbroom等[10]制備了不穩(wěn)定性前后擠壓損傷的骨盆標(biāo)本， 發(fā)現(xiàn)外固定支架能夠?yàn)楣桥杼峁┓�(wěn)定性， 但穩(wěn)定性小于2塊接骨板的固定效果， 他們還測(cè)試了垂直剪切損傷， 認(rèn)為外固定只能為后環(huán)提供有限的穩(wěn)定性， 即使是外固定架再加上2塊恥骨聯(lián)合接骨板， 所能恢復(fù)的后環(huán)穩(wěn)定性也十分有限。這強(qiáng)調(diào)了骨盆環(huán)結(jié)構(gòu)完整性的重要性， 也促使許多學(xué)者們向驗(yàn)證內(nèi)固定穩(wěn)定性優(yōu)于外固定的方向進(jìn)行相關(guān)的研究[11-12].
3.1.2 骨盆前環(huán)內(nèi)固定
有研究表明對(duì)于開(kāi)書(shū)樣和垂直不穩(wěn)定型損傷， 恥骨聯(lián)合內(nèi)固定比外固定能夠帶來(lái)更好的固定效果， 恥骨聯(lián)合內(nèi)固定目前有多種方法。分別在恥骨聯(lián)合上方和前方進(jìn)行雙接骨板固定比單接骨板固定能夠?qū)崿F(xiàn)更好的穩(wěn)定性， 且恥骨聯(lián)合鎖定接骨板固定并不比雙接骨板固定效果好[13].治療恥骨聯(lián)合分離的其他方法有鋼絲環(huán)扎法、外固定架等， 這些方法也能取得與雙接骨板固定相當(dāng)?shù)男Ч鸞14].內(nèi)外固定治療均可用于治療前環(huán)損傷， 對(duì)于恥骨聯(lián)合分離， 接骨板內(nèi)固定比外固定具有更好的生物力學(xué)剛度和強(qiáng)度， 但當(dāng)恥骨支骨折遠(yuǎn)離恥骨聯(lián)合時(shí)內(nèi)固定優(yōu)勢(shì)則不明顯。
3.2 骨盆后環(huán)內(nèi)固定的生物力學(xué)
李升等[15]研發(fā)了一種新型可調(diào)式微創(chuàng)接骨板， 進(jìn)行生物力學(xué)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其對(duì)骨盆后環(huán)固定效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的接骨板， 但比2枚骶髂螺釘固定效果稍弱。而Comstock等[16]用6具尸體制備不穩(wěn)定的骨盆后環(huán)骨折模型， 分別應(yīng)用骶髂螺釘、骶骨棒、前路接骨板、骶骨棒+骶髂螺釘4種內(nèi)固定方式固定骨折， 通過(guò)生物力學(xué)及統(tǒng)計(jì)學(xué)分析得出僅單純的前路接骨板固定并不能為后環(huán)提供足夠穩(wěn)定性的結(jié)論， 骶骨棒+骶髂螺釘固定則可以提供正常骨盆90%的穩(wěn)定性， 進(jìn)一步證明骨盆的穩(wěn)定性主要由骨盆后環(huán)所決定。李斯銘等[17]也認(rèn)為釘棒系統(tǒng)能夠?qū)ile B2型骨盆骨折進(jìn)行有效固定， 且3枚螺釘于患側(cè)固定效果最好。
3.2.1 不穩(wěn)定髂骨骨折
不穩(wěn)定型髂骨骨折是骨盆后環(huán)骨折切開(kāi)復(fù)位內(nèi)固定的最佳適應(yīng)證。近期有研究表明， 在3D打印導(dǎo)板的輔助下使用拉力螺釘固定不穩(wěn)定髂骨骨折， 定位比較準(zhǔn)確的同時(shí)可以得到足夠的穩(wěn)定性[2,18].如果對(duì)骨盆緣和髂嵴再進(jìn)行固定則能獲得更好的穩(wěn)定。
3.2.2 新月形骨折
骶髂關(guān)節(jié)脫位伴上方髂嵴后緣的骨折， 骨折塊形似新月， 故被稱為新月形骨折。對(duì)于這種骨折， 手術(shù)采取前側(cè)或后側(cè)入路均可以很容易地顯露后側(cè)髂骨， 手術(shù)治療的關(guān)鍵在于維持后方骨塊的穩(wěn)定[19], 根據(jù)術(shù)中情況可選取合適的鋼板和螺釘進(jìn)行固定， 但當(dāng)骨折線靠近骶髂螺釘?shù)闹冕敳课粫r(shí)螺釘固定效果會(huì)比較差， 故常需聯(lián)合接骨板和螺釘進(jìn)行固定。
3.2.3 骶髂關(guān)節(jié)脫位
廖文勝等[20]研究證實(shí)將H形接骨板和傳統(tǒng)的雙接骨板固定分別應(yīng)用于骶髂關(guān)節(jié)分離的固定時(shí)， 前者抗旋轉(zhuǎn)和垂直位移的能力更強(qiáng)， 具有更好的力學(xué)穩(wěn)定性。單純的骶髂關(guān)節(jié)韌帶撕脫對(duì)前后環(huán)均需固定， 目的是解剖復(fù)位并穩(wěn)定固定骨折脫位。后方固定方法包括骶髂螺釘、骶髂關(guān)節(jié)前方接骨板、骶骨棒、跨髂骨接骨板。Zheng等[21]應(yīng)用骶髂關(guān)節(jié)螺釘治療骶髂關(guān)節(jié)后脫位取得了較好的治療效果。Kraemer等[22]制備了骶髂關(guān)節(jié)脫位、恥骨聯(lián)合分離模型， 對(duì)12種內(nèi)固定和外固定進(jìn)行組合測(cè)試， 其中后環(huán)采取的固定方法有骶髂螺釘、骶髂關(guān)節(jié)雙接骨板和骶骨棒， 前環(huán)固定方法有骨盆前環(huán)外固定架、恥骨聯(lián)合上方接骨板、前下方接骨板和恥骨聯(lián)合雙接骨板， 發(fā)現(xiàn)恥骨聯(lián)合雙接骨板固定與任一后環(huán)固定方法進(jìn)行組合均可獲得最佳剛度。說(shuō)明前環(huán)在骨盆穩(wěn)定性中的重要性。
3.2.4 骶骨骨折
臨床最常見(jiàn)的骶骨骨折常斜行穿過(guò)骶孔區(qū)， 骨折常會(huì)壓迫神經(jīng)， 故對(duì)骨折端進(jìn)行加壓固定并不是理想的治療方法。骶骨骨折有多種治療方法， 使用接骨板、骶骨棒、骶髂螺釘或切開(kāi)直接復(fù)位內(nèi)固定均可以達(dá)到較好的固定效果。但這些固定方式對(duì)于不穩(wěn)定的骶骨骨折， 存在固定強(qiáng)度不足、骨折垂直穩(wěn)定性較差等問(wèn)題， 而利用腰椎-骨盆固定技術(shù)可以減少這些問(wèn)題的出現(xiàn)[23-24].Hu等[25]采用腰椎-骨盆固定技術(shù)聯(lián)合骶髂螺釘三角固定治療不穩(wěn)定型骶骨骨折， 發(fā)現(xiàn)該固定方法能相對(duì)減少局部軟組織的剝離， 取得了較為滿意的治療效果。就目前國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)分析， 應(yīng)用后路腰椎-骨盆相關(guān)的內(nèi)固定方法治療不穩(wěn)定型骶骨骨折固定效果較好， 是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)[25-26].
總之， 對(duì)于骨盆骨折， 內(nèi)固定強(qiáng)度要高于外固定， 治療時(shí)注意骨盆完整性的重建， 前后環(huán)的固定不可偏廢。今后骨盆骨折的研究方向有可能集中于骨盆骨折微創(chuàng)復(fù)位、微創(chuàng)固定和術(shù)中監(jiān)控定位等新技術(shù)的研究上。
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