长板与拉力螺钉固定治疗髋臼后柱骨折的建模及稳定性比较

长板与拉力螺钉固定治疗髋臼后柱骨折的建模及稳定性比较

杨浩 1 李兴勇 * 杨琛 2 黄琛 3 左鹏刚 4

甘肃中医药大学 甘肃省 7300001

甘肃省人民医院 甘肃省730000²

【摘要】目的：探究长板与拉力螺钉固定治疗髋臼后柱骨折的建模及稳定性。方法：以2019年09月～2021年09月甘肃省人民医院收治的36例髋臼后柱骨折患者为研究材料，随机将所有患者分为两组，通过计算机建模软件建立对应骨折模型，模型Ⅰ为逆行经皮拉力螺钉模型，模型Ⅱ为长板固定髋臼后柱骨折模型，软件模拟站立及坐位，采用同样方式对两模型进行分析。结果：模拟相应体位后，结果显示，模型Ⅱ髋臼处最大应力、位移距离、骨折线所有节点位移平均值均大于模型Ⅰ，组间数据差异具有统计学意义（P＜0.05）。结论：长板固定髋臼后柱骨折生物力学稳定性大于逆行经皮拉力螺钉，值得运用该治疗方式。

【关键词】髋骨臼后柱骨折；长板与拉力螺钉固定；稳定性；生物力学

前言

髂骨、坐骨和耻骨三部分组成髋骨，髋臼即外侧大而深的窝，与股骨头组成髋关节^[1]。髋臼为髋关节的重要构成部分，髋关节在日常生活中负重大，活动度大，故该关节易受损伤，骨盆骨折时耻骨或坐骨骨折可导致髋臼受干扰^[2]。临床治疗髋臼骨折钢板或螺钉固定，随医学技术逐渐创新及对生物力学的研究加深，髋臼骨折的治疗方式愈发注重生物力学稳定性^[3]。髋臼后柱骨折常用钢板固定，且长钢板固定较段钢板固定更具生物力学稳定性，治疗该疾病也可采用逆行拉力螺钉，该治疗方式螺钉置入点有坐骨结节中心及坐骨小切迹，国内研究认为上述治疗方式具有可观的生物力学稳定性。但对于长板固定于螺钉固定之间的稳定性研究较少，本文则采用建模模拟的形式对此进行研究。

1. 资料与方法

1.1一般资料

选择甘肃省人民医院2019年09月～2021年09月收治的36例髋臼后柱骨折患者为研究材料，随机将所有患者分为两组，即对照组与观察组，每组18人。对照组患者男性11人，女性7人，年龄31-47岁，平均年龄为（32.45±1.36）岁；观察组患者男性12人，女性6人，年龄29-46岁，平均年龄为（30.52±1.04）岁。对比所有患者年龄、性别、临床表现、病因等临床资料，数据结果显示不具有统计学意义（P＞0.05）。本次研究经我院伦理委员会批准进行，纳入标准：①患者临床病理完整，无残缺；②患者本人或其家属知晓研究内容并自愿参与。排除标准：①患者临床资料残缺，且不愿参与研究者；②交流或精神障碍者。

1.2方法

对照组：参照该组别患者所有数据，通过医学图像处理软件，进行建模（模型Ⅰ），详情如下：①首先用CT扫描技术获取骨盆数据，扫描部位为患者L₅处开始直到股骨中上段1/3处结束，设置层厚0.7mm，期间叮嘱患者行合适体位，以不感到疼痛为宜，成像后保存在CT机。②建模，将所获取的CT图像经医学图像处理软件（Mimics 18.0）处理，建立适当涂层，经过分割、擦除、填充等步骤，建立骨盆模型，在采用正逆向设计软件对模型进行优化。③所有数据软件优化后，再将该模型导入三维CAD系统中进行组装，同时修整截面使其平滑利于分析时受力均匀。④利于Ansys软件对模型设置关节接触功能及网格划分，以合适的材料模拟韧带等，构建有限元模型，对各部位所使用的材料进行属性赋值，计算出所需的材料参数，以此构建骨盆模型。并验证模型有效性，通过解剖未优化的模型进行验证。⑤建立模型，将验证通过的骨盆模型导入三维CAD系统中建立单侧髋臼后柱骨折模型。在此基础上建立逆行经皮拉力螺钉固定，置入点位于坐骨小切迹。

观察组：参照该组别患者所有数据，建立髋臼后柱骨折模型步骤与对照组相同，在髋臼后柱骨折模型基础上建立长板固定髋臼后柱骨折模型。

1.3观察指标

经所有患者数据建立相对于的模型后，比较各固定方式髋臼区最大位移距离及应力，数值越大则表明其生物力学稳定性越差。选取髋臼内侧壁、髋臼后缘、下缘骨折线上节点组成骨折路径，测量其位移距离，求平均值，数值越大越不稳定。

1.4统计学方法

本次研究所有数据经处理后，采用统计学软件SPSS21.0进行处理分析，以（ ）表示计量资料，采用t值进行检测，若数据结果显示P＜0.05，则表明组间数据差异有统计学意义。

2. 结果

研究结果表明，当模拟人体行站立及坐位时，模型Ⅰ节点位移距离为（0.415±0.038）mm，模型Ⅱ节点位移距离为（0.306±0.025）mm，对比组间模型节点位移距离，结果显示组间数据差异有统计学意义（t=12.680，P=0.001）；行站立位时模型Ⅰ髋臼区最大位移距离为0.46mm，模型Ⅱ髋臼区最大位移距离为0.43mm；模型Ⅰ髋臼区最大应力为11.45Mpa，模型Ⅱ髋臼区最大应力为8.52Mpa；行坐位时模型Ⅰ髋臼区最大位移距离为0.36mm，模型Ⅱ髋臼区最大位移距离为0.32mm；模型Ⅰ髋臼区最大应力为3.45Mpa，模型Ⅱ髋臼区最大应力为2.52Mpa，数据表明行站立或坐位时，拉力螺钉模型髋臼区最大位移及应力均较大。

3. 讨论

髋臼后柱骨折为单纯的髋臼骨折，经复位后可采用后柱钢板或后柱拉力螺钉等方式进行固定，有研究表明，后柱钢板联合拉力螺钉更具力学稳定性，但该术式操作较复杂，经济成本高，故临床治疗该疾病多采用单一固定。钢板固定方法不同，其力学机构亦不同，有研究表明长钢板固定生物力学稳定性远大于短钢板固定。拉力螺钉中又分两种置入方式，即坐骨结节中心及坐骨小切迹，国内研究认为上述两种治疗方式具有可观的生物力学稳定性。

本次研究则建立相应模型，模拟人体站立或坐位，对两种固定方式进行对比，分析其髋臼区最大位移距离及应力及骨折线上节点位移数，结果显示拉力螺钉固定髋臼区最大位移距离及应力及骨折线上节点位移数均大于长钢板固定。

综上所述，长钢板固定治疗髋臼后柱骨折相比于拉力螺钉固定更具稳定性。

参考文献

[1]许玉林,沈师,卓乃强,等.髋臼后柱骨折3种不同钢板固定后站立及坐立位下的生物力学比较[J].中国组织工程研究,2021,25(06):826-830.

[2]穆卫庐,常军英,贾东昭,等.3D打印技术在骨盆髋臼骨折外科治疗中的应用价值[J].国际骨科学杂志,2020,41(02):124-126.

[3]贾文超,薛飞,冯卫.拉力螺钉治疗髋臼骨折的进展[J].世界最新医学信息文摘,2018,18(68):76-78.