應(yīng)用有限元法比較3種內(nèi)固定器械固定不穩(wěn)定骨盆骨折的效果

崔蘊威，吳　濤，李　升，陳　偉，邢　欣，張英澤(河北醫(yī)科大學(xué)第三醫(yī)院創(chuàng)傷急救中心，河北省骨科研究所，河北省骨科生物力學(xué)重點實驗室，河北 石家莊 050051)

?

·論著·

學(xué)研究重點課題(ZL20140290)

三醫(yī)院工程師，醫(yī)學(xué)碩士，從事骨科三維有限元及3D打印技術(shù)相關(guān)

研究。

應(yīng)用有限元法比較3種內(nèi)固定器械固定不穩(wěn)定骨盆骨折的效果

崔蘊威，吳濤，李升，陳偉，邢欣，張英澤*(河北醫(yī)科大學(xué)第三醫(yī)院創(chuàng)傷急救中心，河北省骨科研究所，河北省骨科生物力學(xué)重點實驗室，河北 石家莊 050051)

[摘要]目的通過構(gòu)建完整骨盆的有限元模型，應(yīng)用有限元法對3種內(nèi)固定物治療不穩(wěn)定型骨盆骨折的療效進行比較。方法隨機選取1名成年健康男性，經(jīng)CT掃描，層厚1mm，影像資料以醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信格式保存。應(yīng)用Mimics、Geomagic Studio、SolidWorks、Abaqus等軟件建立完整骨盆的三維有限元模型。建立不穩(wěn)定骨盆骨折的有限元模型，分別置入3種不同的內(nèi)固定器械，模擬對骶骨施加500 N垂直負荷，計算骨盆模型的最大位移值、應(yīng)力值、應(yīng)變值及骶骨骨折斷端的縫隙移位值，進行比較。結(jié)果在500 N垂直載荷下，應(yīng)力經(jīng)骶骨、兩側(cè)骶髂關(guān)節(jié)、髂骨弓狀線至雙側(cè)髖臼。通過分析結(jié)果可知在500 N的載荷下，內(nèi)固定后的骨盆模型發(fā)生應(yīng)變很小。骨盆模型整體發(fā)生的位移依次是骶髂螺釘固定的模型(1.86 mm)、可調(diào)式微創(chuàng)接骨板(6.89 mm)、張力帶接骨板(9.10 mm)。骨盆模型中骶骨骨折縫隙的分離移位值依次是骶髂螺釘固定的模型(1.75 mm)、可調(diào)式微創(chuàng)接骨板(3.00 mm)、張力帶接骨板(8.03 mm)。結(jié)論完整的骨盆是個穩(wěn)定的力學(xué)結(jié)構(gòu)。三維有限元方法證實2枚骶髂螺釘固定骨盆的穩(wěn)定性大于可調(diào)式微創(chuàng)接骨板固定骨盆的穩(wěn)定性，更大于張力帶接骨板固定骨盆的穩(wěn)定性。

[關(guān)鍵詞]骨盆；骨折；內(nèi)固定器；有限元分析

doi:10.3969/j.issn.1007-3205.2016.02.004

骨盆骨折主要由高能量損傷導(dǎo)致，約占成人骨折的3.64%[1]，其中不穩(wěn)定型骨盆骨折約占68.3%，是一種嚴(yán)重的創(chuàng)傷，文獻報道病死率高達19%[2-4]。骨盆為一閉合環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其穩(wěn)定性主要依靠骨盆后環(huán)的完整性[5]。因此，治療的目的就是最大程度恢復(fù)骨盆后環(huán)的連續(xù)性及穩(wěn)定性。內(nèi)固定已經(jīng)成為治療骨盆后環(huán)損傷的確定性治療方法[6]，常用的方法包括骶髂螺釘、張力帶接骨板、三角固定器械等[7-9]，但它們都具有各自的局限性。我院模仿骨盆后環(huán)的結(jié)構(gòu)和力學(xué)傳導(dǎo)特征研發(fā)了可調(diào)式微創(chuàng)接骨板(minimally invasive adjustable plate,MIAP),生物力學(xué)試驗表明其穩(wěn)定骨盆后環(huán)的穩(wěn)定性與2枚骶髂螺釘相似，優(yōu)于張力帶接骨板[10-13]。有限元法(finite element method,FEM)將一個連續(xù)的個體分割為有限個單元，再利用相關(guān)的軟件對它們進行合成，并研究每一個單元，從而得到與真實個體相似的材料質(zhì)地、機械性能、結(jié)構(gòu)及物理參數(shù)等[14-15]，實現(xiàn)對整體進行力學(xué)分析的目的。本研究采用三維有限元分析法模擬不穩(wěn)定型骨盆骨折及3種內(nèi)固定物，比較2枚骶髂螺釘、張力帶接骨板和可調(diào)式微創(chuàng)接骨板固定骨盆后環(huán)的穩(wěn)定性。

1資料與方法

1.1完整骨盆模型的構(gòu)建選取1名健康男性志愿者(已簽署知情同意書)，35歲，體健。X線檢查證實骨盆無畸形、腫瘤、骨折等骨質(zhì)破壞。應(yīng)用SIEMENS公司的64排螺旋CT機對志愿者進行掃描，掃描平面：第一腰椎至股骨小轉(zhuǎn)子層面(坐骨結(jié)節(jié)平面以下)，掃描層厚1.00 mm，共獲取二維CT圖像352層，存儲格式為醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信(digital imaging and communications in medicine,DICOM)，通過移動存儲設(shè)備拷貝到個人電腦中。將數(shù)據(jù)導(dǎo)入Mimics 10.01(Materialise公司，比利時)軟件，利用該軟件的區(qū)域增長功能對圖像進行分割、填充，通過三維計算功能構(gòu)建出整個骨盆結(jié)構(gòu)的三維形態(tài)。再將數(shù)據(jù)以STL格式導(dǎo)入逆向工程軟件Geomagic Studio 12中建立幾何模型的空間拓撲信息，構(gòu)造柵格網(wǎng)，最后完成曲面擬合。將實體化的文件導(dǎo)入大型通用有限元分析軟件Abaqus 6.11-1(SIMULIA公司，法國)中進行裝載、材料屬性的賦值以及加載運算。在Abaqus中將骨盆模型進行材料屬性的賦值。本研究中對于骨盆材料的屬性賦予是參照相關(guān)文獻中骨盆材料的屬性進行賦值的(表1)。將骶骨和左右髖骨的名稱進行標(biāo)準(zhǔn)的英文命名，以免在Abaqus中操作“復(fù)制模型”時出現(xiàn)錯誤，名稱改好以后，就可以各個部分的模型放在一起。這里的坐標(biāo)位置是在Mimics中已經(jīng)確定好的，所以在Abaqus中不必重新確定坐標(biāo)，只需要在Abaqus中進行裝配命令，就可以將骶骨、恥骨聯(lián)合和左右髖骨裝配到一起。骨盆諸骨裝載完成后即需進行韌帶的構(gòu)建，根據(jù)各韌帶的解剖位置在實體模型表面選取相應(yīng)的節(jié)點重建韌帶的起止點。本模型中共構(gòu)建了骶髂前韌帶、骶髂后韌帶、骶髂關(guān)節(jié)骨間韌帶、骶棘韌帶、骶結(jié)節(jié)韌帶(圖1)。所建韌帶均使用彈簧連接單元模擬，韌帶設(shè)置的具體參數(shù)參照文獻設(shè)定(表2)。為簡化操作過程及減少出現(xiàn)不收斂的概率，本模型將骶髂關(guān)節(jié)之間和恥骨聯(lián)合之間的連接設(shè)置為“耦合”的面與面連接。將韌帶與骨面的連接用“耦合”的面與點連接在一起。骨盆約束完畢之后，要進行對骨盆的骶骨面的受力加載，選定骶骨岬的上面為加載面，加載的數(shù)值以壓強表示。本研究模擬正常人的體質(zhì)量500 N，根據(jù)公式P=F/S計算得出加載的壓強值為4.2 N/mm2。把數(shù)值輸入到Abaqus中。完成骶骨面的加載后，需要進行邊界的約束。本研究模擬人體雙足站立位時在靜載荷作用下骨盆的受力變化，因此需要在雙側(cè)髖臼處進行約束，完全固定髖臼。設(shè)置完加載和約束以后，下一步則需要設(shè)置分析步。由于整體骨盆的有限計算是在靜載荷下完成的，因此只需要初始步和“step-1”2個步驟。一切設(shè)置完畢，最后進行提交JOB工作，對模型進行數(shù)據(jù)檢查，全面分析模型的應(yīng)力、應(yīng)變及位移變化，提交作業(yè)。

表1骨和恥骨聯(lián)合的屬性

Table 1The properties, element types of all bones and pubic symphysis

材料彈性模量E(MPa)泊松比(u)髂骨皮質(zhì)骨170000.3髂骨松質(zhì)骨1320.2骶骨皮質(zhì)骨61400.3骶骨松質(zhì)骨14000.3恥骨聯(lián)合 50.45

表2各組韌帶的強度

Table 2The stiffness coefficient of ligament

材料 剛度系數(shù)K(N/mm)骶棘韌帶 1400骶結(jié)節(jié)韌帶 1500骶髂前韌帶 700骶髂后韌帶(長)1000骶髂后韌帶(短) 400

1.2骨盆骨折模型及內(nèi)固定器械的制備根據(jù)可調(diào)式微創(chuàng)接骨板、骶髂螺釘和張力帶接骨板的形狀，采用UG(Siemens PLM Software公司，德國)軟件制備3種內(nèi)固定器械。試驗在不影響有限元分析的前提下，對螺釘模型進行簡化，忽略螺紋形態(tài)，將螺釘簡化為圓桿。將完整的骨盆模型經(jīng)過左側(cè)恥骨聯(lián)合和左側(cè)骶孔制備成Tile C型不穩(wěn)定骨盆骨折模型。

1.3骨盆骨折模型的裝配及有限元分析在Abaqus中把骨盆模型的各個部分及內(nèi)固定器械分別進行材料屬性的賦值。將相同的韌帶裝配到不同內(nèi)固定置入的骨盆骨折模型中。將各部件之間的連接方式、約束面、加載面及數(shù)值保持一致。設(shè)置完畢后，對模型進行數(shù)據(jù)檢查，全面分析模型的整體應(yīng)力、應(yīng)變、位移變化，內(nèi)固定的應(yīng)力分布以及骨折縫隙的分離移位值，提交作業(yè)。

2結(jié)果

2.1完整骨盆模型的應(yīng)力分布在骶骨上表面施加500 N垂直作用力時，模型兩側(cè)的髂骨的應(yīng)力分布基本上完全一致。應(yīng)力的傳導(dǎo)經(jīng)兩側(cè)的骶骨翼，通過骶髂關(guān)節(jié)，向斜下方經(jīng)兩側(cè)坐骨大切跡的附近，再經(jīng)兩側(cè)的髂骨弓狀線，最終傳導(dǎo)至雙髖臼(圖2)。

模型所受的最大應(yīng)力位于骨盆模型背側(cè)坐骨大切跡的附近。骨盆模型的前環(huán)即恥骨聯(lián)合和恥骨支受力比較小。骨盆模型的主要穩(wěn)定和負重結(jié)構(gòu)均在骨盆后方，而骨盆前方的結(jié)構(gòu)以支撐作用為主。

2.2完整骨盆模型的應(yīng)變分布完整模型在施加載荷時的應(yīng)變均集中在左、右兩側(cè)的骶髂關(guān)節(jié)，且絕對值比較小，最大值為0.007 4；骨盆前方恥骨聯(lián)合處的應(yīng)變非常小，可以忽略不計。模型的其他骨性結(jié)構(gòu)無明顯應(yīng)變發(fā)生(圖3)。

2.3完整骨盆模型的位移分布垂直加載500 N直接作用于骶骨上，發(fā)生的位移最大值可達1.099 mm。模型的位移變化以此處為中心，向兩側(cè)逐漸擴散的同時也逐漸減小，至兩側(cè)髂骨翼附近時位移變化為0(圖4)。

2.4固定模型的應(yīng)力分布情況3種內(nèi)固定器械固定骨盆模型后，約束雙側(cè)髖臼，于骶骨上方施加500 N的垂直作用力，3種模型的應(yīng)力分布類似完整的骨盆模型。但3種固定后的模型應(yīng)力分布不是完全相對稱的。骶髂螺釘固定的模型在損傷側(cè)的受力大于未損傷側(cè)；而另2組的未損傷側(cè)受力較大。在模型加載500 N的垂直負荷條件下：①骶髂螺釘?shù)淖畲髴?yīng)力是439.69 MPa，出現(xiàn)在上方螺釘?shù)镊竟枪钦厶?圖5A)；②張力帶接骨板的最大應(yīng)力值是1 836.54 MPa，出現(xiàn)在接骨板的折彎處，靠近釘板結(jié)合部位(圖5B)；③可調(diào)式微創(chuàng)接骨板的最大應(yīng)力值為1 335.69 Mpa，位于釘板結(jié)合部位(圖5C)。應(yīng)力分布見圖6。

圖1 完整骨盆三維有限元模型Figure1 Threedimensionalfiniteelementmodelofthewholepelvis圖2 完整骨盆模型的應(yīng)力分布Figure2 Streedistributionofthewholepelvicmodel圖3 完整骨盆模型的應(yīng)變分布Figure3 Straindistributionofthewholepelvicmodel圖4 完整骨盆模型的位移分布

Figure 4Displacement distribution of the whole pelvic model

圖5內(nèi)固定的應(yīng)力分布情況

A.2枚骶髂螺釘;B.張力帶接骨板;C.可調(diào)式微創(chuàng)接骨板

Figure 5The stress nephogram

圖6固定模型的應(yīng)力分布情況

A.2枚骶髂螺釘固定的骨盆模型;B.張力帶接骨板固定的骨盆模型;C.可調(diào)式微創(chuàng)接骨板固定的骨盆模型

Figure 6The stress nephogram of the pelvic model

2.5固定模型的應(yīng)變分布情況3種內(nèi)固定器械固定骨盆模型后，在500 N的載荷下，發(fā)生的應(yīng)變都很小：骶髂螺釘最大應(yīng)變值是0.02 mm；可調(diào)式微創(chuàng)接骨板最大應(yīng)變值是0.05 mm；張力帶接骨板最大應(yīng)力值是0.09 mm。

2.6固定模型的整體位移分布情況3種內(nèi)固定器械固定骨盆模型后，模擬正常人的體質(zhì)量，在骶骨上方加載500 N的負荷，固定雙側(cè)髖臼，整體骨盆發(fā)生位移變化：骶髂螺釘整體位移值是1.86 mm；可調(diào)式微創(chuàng)接骨板最大應(yīng)變值是6.89 mm；張力帶接骨板最大應(yīng)力值是9.10 mm。

2.7骨折縫隙的分離移位值測量骶骨左側(cè)第四骶孔下緣內(nèi)側(cè)壁的分離情況，骶髂螺釘固定的模型的骶骨骨折縫隙分離移位值是1.75 mm，大于可調(diào)式微創(chuàng)接骨板固定的模型的3.00 mm，更大于張力帶接骨板固定的模型的8.03 mm。

3討論

3.1骨盆的三維有限元模型的建立意義鑒于目前實體標(biāo)本的來源稀少，且單例的價格非常昂貴，許多有臨床指導(dǎo)意義的骨盆生物力學(xué)試驗不能順利的進行，或者由于標(biāo)本的例數(shù)較少而無強有力的說服力。當(dāng)模擬內(nèi)固定器械對骨盆骨折的固定效果時，標(biāo)本的質(zhì)量和來源更是要考慮的主要問題，骨盆破壞操作的不可重復(fù)及前續(xù)內(nèi)固定物對后續(xù)內(nèi)固定物的影響，均可影響到最終的試驗結(jié)果。因此，依靠計算機輔助手段進行數(shù)字化模擬生物力學(xué)進行測試的方法逐漸成了一種重要的測試手段，這也是三維有限元分析法在骨科生物力學(xué)研究領(lǐng)域日益廣泛應(yīng)用的主要原因之一。由于人體骨骼的結(jié)構(gòu)都不均一、形狀大都不規(guī)則，骨小梁呈現(xiàn)出各向性的特點，難以準(zhǔn)確模擬，有限元建模中松質(zhì)骨與皮質(zhì)骨之間的界面也與真實的人體骨骼情況存在差異，所以有限元模型與真實骨骼情況并非完全一致。盡管數(shù)字化模型存有上述缺陷，但已經(jīng)可以在一定程度上反映實體標(biāo)本的力學(xué)性能，可以替代實體標(biāo)本開展一些生物力學(xué)試驗[16-17]。隨著對骨盆解剖結(jié)構(gòu)研究的不斷深入，計算機及相關(guān)分析軟件的不斷發(fā)展，模型賦值的方式也不斷改進，使得骨盆有限元模型的精度有了很大的提高。Phillips等[18]構(gòu)建了包含韌帶和肌肉的完整骨盆的有限元模型，并對加載后的模型進行了分析，發(fā)現(xiàn)其更加逼真于正常實體，但與沒有肌肉、韌帶的骨盆有限元模型相比，無顯著的差異。骨盆三維有限元模型的建立和應(yīng)用，可以更好地測試骨盆及其相關(guān)的器械生物力學(xué)特性。

3.2驗證三維有限元模型的有效性三維有限元分析是目前研究骨盆生物力學(xué)的一種重要的工具，應(yīng)用骨盆有限元分析可對骨盆模型在外力作用下產(chǎn)生的應(yīng)變、應(yīng)力及其位移的分布進行分析、評價。相比尸體模型的生物力學(xué)試驗研究，三維有限元分析具有如下優(yōu)點：①不受試驗樣本數(shù)量的限制；②試驗結(jié)果的誤差比較小；③試驗的重復(fù)性比較好。但是，由于建模時選取的原始資料不同，建模的方法不一致，網(wǎng)格劃分也不太相同，材料的屬性賦值還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)等差異，有限元的分析運算結(jié)果與傳統(tǒng)生物力學(xué)相比有誤差存在，而且，每一個研究者的分析結(jié)果也大不相同。因此，三維建模完成后即需要驗證其有效性[19]。三維有限元模型進行有效性驗證的方法通常有3種。①骨盆有限元建模時選用掃描一具尸體標(biāo)本收集CT資料，進行有限元運算及分析，將尸體標(biāo)本制成同樣條件的試驗標(biāo)本，進行生物力學(xué)試驗；再將兩者的結(jié)果相對比，以確定有限元模型的有效性；此方法比較嚴(yán)格，結(jié)果可靠性最高。但是，由于尸體標(biāo)本的個體差異較大，因此需要更多的樣本量，增加了工作強度和工作量。②查找與本研究相類似的試驗，將得出的結(jié)果與已發(fā)表的結(jié)果相對比，得出驗證結(jié)論；此法的工作量雖然較小，但是由于研究人員選定的試驗條件和觀察的指標(biāo)不盡相同，因此這種方法不如上一種方法嚴(yán)格，且已發(fā)表的相似文獻也比較難找。③就是將三維有限元模型運算后得到的結(jié)果與臨床現(xiàn)象相印證，雖然此法操作簡便，但是其驗證效果相比上2種方法較差。本研究運算結(jié)果顯示在人體位于雙足站立位時，上半身的載荷由骶骨上面經(jīng)兩側(cè)的骶髂關(guān)節(jié)到兩側(cè)的坐骨大切跡附近，再經(jīng)髂骨的弓狀線到達雙側(cè)髖臼。此傳導(dǎo)方式與理論知識、試驗研究的結(jié)果相一致[20-21]。由此說明，本研究所建立的骨盆三維有限元模型是可靠、有效的，可以利用此模型進行相關(guān)的生物力學(xué)研究。此外，本模型中施加的垂直載荷為500 N，是模擬一正常人體的體質(zhì)量值，由應(yīng)變情況可知，人體的骨盆結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，在生理載荷下，骨盆的容積、形態(tài)基本上無明顯的變化，這有助于保護腔內(nèi)的重要臟器以及穩(wěn)定負重。

3.3三維有限元對3種內(nèi)固定器械固定骨盆后環(huán)的比較在本研究中，將完整的骨盆模型制備成經(jīng)左側(cè)骶骨和恥骨聯(lián)合骨折的Tile C型不穩(wěn)定骨盆骨折模型，復(fù)位成功后，采用接骨板固定恥骨聯(lián)合，骨盆后環(huán)分別采用2枚骶髂螺釘、張力帶接骨板和可調(diào)式微創(chuàng)接骨板固定。固定模型的應(yīng)變分布顯示骨盆模型在500 N的載荷下發(fā)生的形變也很小，足以起到保護內(nèi)臟器官的功能。

3.3.1骶髂螺釘固定技術(shù)2枚骶髂螺釘同時置入骶1椎體固定骨盆后環(huán)被認為是最堅強的固定方式[22]。有學(xué)者通過生物力學(xué)試驗證實應(yīng)用2枚骶髂螺釘比1枚骶髂螺釘更加穩(wěn)定[23-24]。骶髂螺釘固定骨盆環(huán)屬于“兩點”固定，螺釘經(jīng)過三層皮質(zhì)骨進入骶1椎體內(nèi)，可提供穩(wěn)定的固定[25-26]。Yinger等[24]、Padalkar等[27]通過生物力學(xué)試驗證實，2枚骶髂螺釘固定骨盆后環(huán)的穩(wěn)定性明顯優(yōu)于使用張力帶接骨板。與本模型顯示的結(jié)果一致。

3.3.2可調(diào)式微創(chuàng)接骨板固定技術(shù)可調(diào)式微創(chuàng)接骨板根據(jù)骨盆后環(huán)解剖結(jié)構(gòu)設(shè)計，模擬骶髂復(fù)合體的“吊橋”結(jié)構(gòu)，使用時無需預(yù)彎，可以更好地貼附骶髂關(guān)節(jié)后側(cè)，通過長紋螺釘固定于兩側(cè)髂骨和骶骨內(nèi)，并可通過調(diào)節(jié)連桿的長度對骨折斷端進行加壓或分離，以實現(xiàn)骨盆后環(huán)的穩(wěn)定。

3.3.3張力帶接骨板固定技術(shù)張力帶接骨板雖可有效地穩(wěn)定骨盆后環(huán)骨折，但由于使用時需要預(yù)彎接骨板使其適應(yīng)骨盆后環(huán)結(jié)構(gòu)，從而降低了鋼板的強度，甚至損壞其螺紋結(jié)構(gòu)[28]。此外，與骶髂螺釘和可調(diào)式微創(chuàng)接骨板同時固定骶骨和髂骨相比，張力帶接骨板僅通過固定兩側(cè)的髂骨來穩(wěn)定骨盆后環(huán)，因此，張力帶接骨板在整體模型的位移值和骨折縫隙的分離移位值方面均明顯差于骶髂螺釘和可調(diào)式微創(chuàng)接骨板固定的模型。

3.4本研究的特點及存在的問題本研究將成年志愿者的CT影像資料、三維重建軟件Mimics 10.01、三維圖像后處理軟件Geomagic Studio 12、大型三維實體化軟件SolidWorks 2014及大型通用有限元分析軟件Abaqus 6.11-1序貫結(jié)合起來，模擬Tile C型不穩(wěn)定骨盆骨折模型并置入3種不同的內(nèi)固定物后，加載500 N的垂直作用力并進行運算、分析，取得了與試驗生物力學(xué)相一致的結(jié)果，進而證實了模型的有效性，可以繼續(xù)開展相關(guān)的研究。

但是，由于本研究涉及了計算機技術(shù)、數(shù)學(xué)、三維有限元分析、影像學(xué)等眾多內(nèi)容，并受研究者個人的理論知識層面、經(jīng)驗水平及試驗條件等因素的影響，本研究還存在一些問題，需進一步改善。①本研究沒有加載肌肉及腰椎、股骨結(jié)構(gòu)，且接觸的層面之間僅進行了簡單的連接，與真實情況存在一定的差異。②骨是一種非均質(zhì)、異向性的結(jié)構(gòu)，目前還不能通過數(shù)學(xué)的方法將此結(jié)構(gòu)精確地表達出來，故所建模型的精度也不可避免地有所降低。

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(本文編輯：劉斯靜)

Comparison of three types of internal fixation for unstable pelvic fractures:a finite element analysis

CUI Yun-wei, WU Tao, LI Sheng, CHEN Wei, XING Xin, ZHANG Ying-ze*

(Emergency Center of Trauma, the Third Hospital of Hebei Medical University,Key

Laboratory of Orthopaedic Biomechanics of Hebei Province, Orthopaedic Research

Institution of Hebei Province, Shijiazhuang 050051, China)

[Abstract]ObjectiveTo build a normal pelvic finite element model and to compare the stability of unstable pelvic fractures fixed with three kinds of internal fixator by three-dimensional finite element analysis. MethodsA normal adult male was chosen randomly and scanned by computerized tomography(1 mm slice thickness). The results were conserved in digital imaging and communications in medicine format. The finite element model was made using the software of Mimics, Geomagic Studio, SolidWorks, Abaqus. The finite element model of unstable pelvic fracture was set up, and the fracture of posterior pelvic ring was fixed with three kinds of internal fixator separately. A loading of 500 N was put and the bilateral acetabulum was constrained. The strain, displacement and stress nephograms of the pelvic model and the shift of fracture gap were obtained. ResultsUnder 500 N vertical load, the stress passed through sacrum, bilateral sacroiliac joint and the arcuate line to the bilateral acetabulum. Under 500 N vertical load, the strain concentrated of the model was very small. The displacements of pelvic model were iliosacral(IS) model(1.86 mm)， minimally invasive adjustable plate(MIAP) model (6.89 mm), tension band plate(TBP) model(9.10 mm). The shift of fracture gap in pelvic model was IS model(1.75 mm), MIAP model(3.00 mm), TBP model(8.03 mm). ConclusionThe pelvis is a steady structure. Under vertical load, the stability of the unstable pelvic fractures fixed with MIAP is less than that fixed with two IS screws, and better than that fixed with TBP.

[Key words]pelvis； fractures； internal fixators； finite element analysis

[中圖分類號]R311

[文獻標(biāo)志碼]A

[文章編號]1007-3205(2016)02-0137-06

通訊作者*。E-mail:zhangyingze66@yahoo.com

[作者簡介]崔蘊威(1986- )，男，河北保定人，河北醫(yī)科大學(xué)第

[基金項目]國家自然科學(xué) (81271975)；河北省醫(yī)學(xué)科

[收稿日期]2015-12-14；[修回日期]2016-01-05