不穩定骨盆骨折內外固定方法的生物力學研究

劉連濤，任 棟（綜述），王鵬程（審校）

（河北醫科大學第三醫院創傷急救中心，河北省骨科研究所，河北石家莊 050051）

不穩定骨盆骨折內外固定方法的生物力學研究

劉連濤，任 棟（綜述），王鵬程*（審校）

（河北醫科大學第三醫院創傷急救中心，河北省骨科研究所，河北石家莊 050051）

骨盆；骨折；外固定器；生物力學

骨盆骨折是一種骨科常見的嚴重損傷，隨著交通事故及工傷事故的逐漸增多，骨盆骨折的發生率及病死率正逐年增多。骨盆骨折由高能量創傷造成，常伴有血流動力學不穩定，多臟器損傷，易導致畸形愈合、慢性疼痛、骨不連等并發癥。早期有效的復位并固定能夠減少并發癥的發生，改善患者的預后。根據Ti1e分型，骨盆骨折可以分為A、B、C 3型，其中B型和C型被認為是不穩定骨折。B型骨盆骨折伴有骶棘韌帶、骶結節韌帶、骶髂前韌帶的斷裂，而骶髂后韌帶保持完整，是旋轉不穩定，垂直方向穩定的骨折。C型骨盆骨折伴有骶髂后復合體、骶棘韌帶、骶結節韌帶的斷裂，垂直及旋轉方向均不穩定。現就不穩定骨盆骨折內外固定的生物力學研究進展綜述如下。

1 TileB型骨盆骨折

1.1 Ti1eB1型骨盆骨折：主要是由于外旋力作用于骨盆，導致恥骨聯合分離或恥骨支的骨折，表現為開書樣損傷，與Young-Burgess分型里的APCⅠ和APCⅡ型相似。對于恥骨聯合分離＞2.5cm的患者，通常伴有骶棘韌帶、骶結節韌帶、骶髂前韌帶的斷裂，而骶髂后韌帶保持完整，是旋轉不穩定，垂直方向穩定的骨折，需要手術治療。

1.2 外固定：Ti1eB1型骨折由于骶髂關節后側韌帶完整，應用骨盆外固定架固定后可產生關書樣作用力，可以重建骨盆環的穩定。骨盆外固定架分為前環外固定和后環外固定。Ghanayem等［1］通過5具成人新鮮尸體標本制備了5例開書型骨盆骨折模型，比較了固定前環的骨盆外固定架和固定后環的骨盆C型鉗，認為對于開書型損傷，2種外固定裝置在恢復骨盆容積、減少恥骨聯合分離、安裝時間方面的差異無統計學意義，但是應用骨盆C型鉗易傷及血管神經，且并發癥較多。骨盆外固定架有2個進針點，前上方（置釘于髂嵴）和前下方（置釘于髖臼上方的致密骨，位于髂前下棘與髂后上嵴之間）。前上方置釘因其簡便易于操作，神經損傷的可能性更小而被廣泛的應用，盡管如此，前上方置釘相對于前下方置釘此卻存在一定的問題。①髂骨翼的外形是窄而彎曲的，置釘的牢固程度是有限的，而且髂骨翼的堅硬度較前下方區域差。②對于肥胖的患者，螺釘與腹部皮膚的接觸面積更大，容易導致釘道的感染及螺釘的松動。Kim等［2］制備了B1型模型，分別置釘于前上方和前下方區域，進行了生物力學實驗，應用AO外固定架和Orthofix，證實對于B1型骨盆骨折，經髂前下棘置釘，AO外固定架的平均穩定性為 201.2N/mm，Orthofix的平均穩定性為203.2N/mm，而經前上方髂嵴置釘，AO外固定架的平均穩定性為143.9N/mm，Orthofix的平均穩定性為163.3N/mm，2種外固定架之間差異無統計學意義，而經髂前下棘置釘的外固定架能提供更高的生物力學穩定性。賈志剛等［3］認為，骨盆外固定支架固定開書型骨折時，外固定支架固定的方向與骨盆入口平面近似平行時固定效果最好，骨盆的生物力學穩定性最佳。

1.3 前環內固定：雖然骨盆外固定架在開書型骨盆骨折的治療中取得了良好效果，但應用內固定所提供的生物力學穩定性優于骨盆外固定架，前路單平面外固定支架在獲得和維持開書型骨盆骨折的復位中均有較高的不穩定發生率，且肥胖患者較不肥胖患者的不穩定發生率更高，而早期應用恥骨聯合鋼板固定可允許患者早期活動并能夠維持可接受的復位。Simonian等［4］研究顯示，2孔動力加壓鋼板（盒型鋼板）加松質骨螺釘、4孔重建鋼板和6孔重建鋼板加皮質骨螺釘于恥骨聯合上方固定，能有效控制恥骨聯合分離，生物力學穩定性接近完整骨盆，遠勝于骨盆外固定架，3種固定方法之間差異無統計學意義，更多孔的鋼板固定對骨盆環力學穩定性的提高并無顯著性作用。Tbrnetta等［5］報道，對于前環損傷的患者，應用單個3.5mm重建鋼板治療恥骨聯合分離，恥骨聯合反復的活動可能導致內固定的失敗，特別是對于骨質疏松患者，他們建議采用4孔重建鋼板治療恥骨聯合分離。Macavoy等［6］通過9具開書型骨盆骨折標本比較了單獨恥骨聯合鋼板和雙鋼板，二者均顯著提高了恥骨聯合的穩定性，二者之間差異并無統計學意義，雙鋼板固定恥骨聯合并無必要。筆者認為，對于開書型骨盆骨折恥骨聯合分離＞2.5cm的患者，可在復蘇階段應用骨盆外固定架臨時固定骨盆，有條件行內固定手術的患者，應早期行恥骨聯合鋼板固定來獲得足夠的穩定性，一般恥骨聯合上方應用單一4孔重建鋼板固定，即可以恢復骨盆穩定性，應用雙鋼板聯合固定或更多孔的鋼板固定并無必要。根據骨折不同的類型，也可用弧形重建鋼板，有時也用3.5mm或4.5mm有限接觸加壓鋼板。

目前，在開書型骨盆骨折是否需要固定后方骶髂關節還存在一定的爭議。van den Bosch等［7］指出在開書型損傷中，前方恥骨聯合鋼板聯合1枚骶髂螺釘并沒有明顯提供額外的穩定性，單純固定恥骨聯合即可，沒必要加用骶髂關節螺釘。Dujardin等［8］認為在開書型骨盆骨折，在應用外固定架或者恥骨聯合鋼板后，仍存在骶髂關節的微動。這種骶髂關節慢性微小的不穩定可能會導致患者的疼痛和關節面的改變，甚至可能影響遠期效果，試驗證實同時應用骶髂關節鋼板或骶髂關節螺釘，能夠有效控制骶髂關節的微動。但是，在開書型骨盆骨折中是否固定后方骶髂關節還有待進一步探討。

1.4 Ti1eB2型骨盆骨折：主要是由內旋外力作用于骨盆，由于側方擠壓型骨折常導致后復合體的嵌插，骨盆底的韌帶保持完整，具有相對的穩定性，與Young-Burgess分型里的LCⅠ和LCⅡ型相似，只需要臥床治療，不需要任何外固定或內固定，一般只有在矯正力線，恢復下肢長度時才需要手術。復位時需要外旋骨盆，可用外固定釘協助復位，復位后用外固定架固定，使半骨盆保持外旋，便可以達到穩定固定。如復位失敗，可根據患者的情況考慮是否行切開復位手術。

2 TileC型骨盆骨折

2.1 Ti1eC型骨盆骨折：Ti1eC型骨盆骨折意味著骶髂后復合體、骶棘韌帶、骶結節韌帶的斷裂，垂直及旋轉方向均不穩定。C1型，單側骶髂后復合體損傷，相當于APCⅢ型損傷。C2型，為雙側損傷，一側為B型，一側為C型。C3型，雙側C型損傷。

2.2 外固定：對于Ti1eC型骨折，單純的骨盆前方外固定架主要作用于前環，不能為損傷的骨盆后環提供足夠的穩定性。Ganz鉗是一種骨盆后環外固定，可以迅速且直接對那些大出血患者的骨盆后環復位并且直接對骶髂區進行橫向的加壓，復位骶骨的骨折和分離的骶髂關節。在急診室內就可進行操作，短時間內就可完成安裝，且不會影響隨后的腹部、骨盆及下肢的手術。對于C型骨盆骨折，無論是使用Ganz骨盆復位鉗還是使用骨盆前方外固定架都不能夠提供足夠的穩定性，只是骨盆前方外固定架在降低前方恥骨支的活動方面更有優勢，而針對穩定骨盆后環的Ganz鉗在穩定骶髂關節方面更有優勢。Ponsen等［9］研究表明，當外固定螺釘的直徑從6mm增大至8mm，骨盆外固定的堅固程度提升20%，當螺釘的直徑從6mm增至10mm時，穩固程度提升28%，并設計了3個進針點，在髂前上棘后方1cm和3cm分別為第1、2進針點。髂前下棘為第3進針點，螺釘深入50mm，1、3進針點置釘的穩定性比1、2進針點置釘提升72%，2、3進針點置釘的穩定性比1、2進針點置釘提升88%，當前方恥骨聯合上鋼板后穩定性比1、2進針點置釘提升5.2倍，比1、3進針點置釘提升3.6倍，比2、3進針點置釘提升3.6倍，前方單獨鋼板的穩定性是單獨應用外固定架的1.4倍，增大螺釘的直徑，髖臼上方置釘能夠顯著提高外固定架的生物力學穩定性。Gardner等［10］證實髖臼上方置釘的外固定架能夠提高骨盆后環的穩定性，并報道了25例成功應用髖臼上方置釘臨時穩定骨盆，其中4例使用股骨撐開器加強了骨盆后環的穩定。一旦條件允許，最終的內固定手術便可施行，但若軟組織條件不好或出現感染，外固定可以安放更長的時間直至骨折和韌帶愈合。Ponsen等［11］通過生物力學試驗測試了多種外固定架并認為骨盆外固定架所能提供的穩定性很低，在Ti1eC型骨盆骨折中，單獨應用任何骨盆外固定架不能夠提供足夠的穩定性來支持患者早期的負重以及活動。

2.3 內外固定聯合：雖然骨盆外固定的不斷改進顯著地提高了Ti1eC型骨盆骨折治療效果，但現行的外固定架并不是終極固定的最佳選擇，遠期治療效果不能令人滿意，一般只作為臨時固定或者特定條件下的確定性治療。外固定架聯合后方T型鋼板、動力加壓鋼板、1枚或2枚恥骨聯合前方鋼板、骶骨棒等，均顯著的提升了骨盆的力學穩定性，遠勝于單獨應用骨盆外固定架。Ponsen等［11］將外固定支架聯合應用1枚或2枚恥骨聯合鋼板，分別在Ti1eC型骨盆骨折上進行實驗，結果顯示外固定支架結合1枚鋼板至少可使骨盆的穩定性提升2倍，而聯合雙鋼板固定可使穩定性提高 4倍。Stocks等［12］通過5具尸體制備的雙側垂直不穩定模型比較了4種固定方式，單獨應用外固定架、外固定架聯合骶骨棒、骶骨棒聯合1枚或2枚恥骨聯合鋼板，結果顯示骨盆外固定架聯合骶骨棒較單獨應用前方外固定鋼板顯著地提高了骨盆的穩定性。骶骨棒聯合前方恥骨聯合鋼板能夠達到完整骨盆65%～71%的穩定性，而骶骨棒聯合骨盆外固定架僅能達到完整骨盆強度的46%。Rieger等［13］認為Ti1eC型骨盆骨折前方固定架聯合應用骶髂關節鋼板、骶髂螺釘以及骶骨棒的生物力學穩定性差異并無統計學意義。Yinger等［14］研究表明，2枚骶髂螺釘固定使骨盆后環獲得較大的縱向及旋轉穩定性，單獨1枚骶髂螺釘所能提供的穩定性最小。但就此認定哪種方法更為可靠不能肯定，因為骶髂關節的穩定性除與固定器械的選擇和方法有關外，與其自身的形狀、復位程度也有密切關系。van Zwienen等［15］證實外固定架聯合2枚骶髂螺釘（置釘于S1椎體）穩定性最高，因為S1椎體骨密度較骶骨翼高60%，對螺釘的把持力較強，所以骶髂螺釘要盡量打入S1椎體，而S2的椎弓根較小，S2螺釘易損傷神經根，手術風險較大。

2.4 后環內固定：Comstock等［16］對常用的內固定技術進行生物力學實驗，結果表明相對于完整骨盆，在對抗軸向負荷方面聯合應用骶骨棒和骶髂螺釘穩定性可達完整骨盆的90%，單獨應用骶髂螺釘可達84%，單獨應用骶髂關節鋼板可達71%，而單獨應用骶骨棒僅達67%。在對抗旋轉負荷方面，聯合應用骶骨棒和骶髂螺釘穩定性可達完整骨盆的91%，單獨應用骶髂螺釘可達85%，單獨應用骶骨棒僅可達83%，單獨應用骶髂關節鋼板可達68%。但是，Simonain等［17］在解剖復位后于S1椎體打入2枚全螺紋的骶髂關節螺釘后，聯合應用張力帶鋼板或骶骨棒與否差異無統計學意義。近年來，Schi1dhauer等［18］設計了1種三角形固定系統（TOS），首先用骶骨橫向固定裝置固定，然后應用AO內固定和椎弓根系統將L4～5椎弓根與髂骨翼固定，通過實驗證實新的三角形固定系統能夠提供比骶髂關節螺釘固定更顯著的穩定性，并在隨后在TOS術式的基礎上進行改良，增加了雙側LDS固定橫桿連接或骶髂螺釘連接的固定方式治療DenisⅢ型或H型骨折，取得了比較滿意的療效。劉樹平等［19］根據 Schi1dhauer的三角固定理念，將 Co1orado2TM骶髂板應用于Ti1eC型骨盆骨折中骶髂關節骨折脫位的治療，重建骶髂關節穩定性，可以使骨盆環獲得良好的旋轉與垂直方向的即刻穩定，并維持至骨折愈合，是治療Ti1eC型骨盆骨折中骶髂關節骨折脫位的有效方法之一。張烽等［20］比較了重建鋼板內固定、骶髂螺釘內固定、Co1orado2TM內固定3種不同內固定的生物力學穩定性，認為Co1orado2TM固定最為堅固。席焱海等［21］認為單側三角固定抗疲勞能力不如雙側固定，建議盡量避免單側固定，即使進行單側固定，也應盡早取出，避免斷釘、斷棒風險。I1harreborde等［22］比較了骶髂關節螺釘和骶髂關節鉸鏈型固定，證實在穩固程度及運動殘差方面二者差異無統計學意義，只是在骨盆旋轉運動殘差方面骶髂關節鉸鏈型固定要稍好一些，盡管如此，二者的穩固程度均遜于健康骨盆。骶髂關節鉸鏈型固定的效果看起來是可靠的，但其遠期效果還有待評估。

骶髂關節螺釘固定已成為目前固定骨盆后環較為常用的方法，2枚螺釘較1枚直徑相同的螺釘穩定已基本獲得統一意見。van Zwienen等［23］認為將2枚骶髂螺釘置于S1椎體與1枚螺釘置于S1、1枚螺釘置于S2的穩定性差異無統計學意義，但前者安全性較后者高。TOS固定技術的牢固和優異的強度已經得到了大家的廣泛認可，改良的椎弓根釘棒固定系統，繼承了TOS固定術式的精髓，模擬和改良了其部分特點，但其臨床應用及功能評價方面尚需進一步觀察。

2.5 前后環聯合內固定與單純后環固定的比較：目前，對于前、后環同時損傷的患者，后環堅強內固定已基本獲得共識。Comstock等［16］認為骨盆后環堅強內固定后，前環可以不用固定。Stocks等［12］的實驗中骶骨棒聯合前方恥骨聯合鋼板能夠達到完整骨盆65%～71%的穩定性，而骶骨棒聯合骨盆外固定架僅能達到完整骨盆強度的46%。Sagi等［24］指出單獨應用1枚或2枚骶髂螺釘在聯合恥骨聯合鋼板后可以顯著提高骨盆的穩定性。應用1枚骶髂螺釘聯合恥骨聯合鋼板足以達到穩定效果，無需應用2枚骶髂螺釘。筆者認為，當前后環同時損傷時，骨盆形成閉合的環狀結構，可提供更高的穩定性，有必要同時固定骨盆的前后環，使患者可以早期下床活動，功能鍛煉，減少并發癥的發生。

綜上所述，通過分析不同實驗室的研究，我們發現目前大部分實驗所用的標本大多為老年防腐尸體，缺乏骨盆周圍的軟組織支撐、肌肉活力，還有的應用鋁、有機玻璃或塑料的骨盆模型，負載方式及測量方式也不盡相同，這些問題在我們評估骨盆環這樣一個復雜的解剖結構時尤為突出。這樣，所得出的結論之間可比性不強，因此研究產生的結論也不能很快地應用并指導臨床，尚需長期的實踐及總結。隨著對骨盆生物力學的深入研究，新材料、新方法的不斷出現，對骨盆骨折穩定性將會有更加清晰和深入的認識。可以預見，骨盆骨折的治療將日趨簡化、規范和有效。

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（本文編輯：趙麗潔）

R683.3

A

1007-3205（2012）04-0485-05

2012-03-20；

2012-04-10

劉連濤（1984-），男，河北石家莊人，河北醫科大學第三醫院醫學碩士研究生，從事創傷骨科疾病診治研究。

*通訊作者。Emai1：wpcheng999@yahoo.com.cn

10.3969/j.issn.1007-3205.2012.04.049