恥骨聯合分離記憶合金內固定器生物力學初探＊

周 君，宮玉鎖，李盛華，朱艷國

（甘肅省中醫院，甘肅 蘭州 730050）

單純恥骨聯合分離損傷較為少見，常常合并骨盆及其他部位損傷，系高能量創傷所致，包括高處墜落傷、交通傷等。恥骨聯合分離大于等于2.5cm，伴骨盆旋轉不穩定，以及有明顯并發癥時，多采取手術治療[1]。現階段內固定方式多為鋼板螺釘內固定，但多數患者遺留慢性下腰痛，甚至內固定應力集中，發生斷裂等并發癥[2]。鑒于此，記憶合金內固定器治療逐漸應用于臨床，特點為微創、手術操作簡單、不損傷其他組織前提下利于損傷愈合，且患者功能恢復較快等優勢[3]。通過生物力學測試，比較恥骨聯合分離記憶合金內固定器與動力加壓鋼板的生物力學穩定性，為臨床治療提供實驗數據支持，有助于優化臨床治療方法。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

萬能生物材料試驗機 （日本島津公司AGISM20kN型），高清位移攝像裝置（蘭州西脈記憶合金有限責任公司提供）及配套數據分析軟件。內固定材料及實驗配套器械 （3.5mm動力加壓鋼板與配套螺釘，強生上海醫療器械有限公司；恥骨聯合分離記憶合金內固定器，蘭州西脈記憶合金股份有限公司），義齒基托樹脂(Ⅱ型，上海新世紀齒科材料有限公司)等。

1.2 恥骨聯合分離模型制作

成人防腐尸體骨盆6具（男4具，女2具），由蘭州大學醫學院解剖教研室提供，年齡42～69歲，平均49.7歲。標本自腰4～5水平直至雙側股骨1/3處切斷，只保留雙側骶髂關節及韌帶結構、雙側髖關節及韌帶結構、雙側骶棘韌帶和雙側骶結節韌帶。切斷恥骨聯合周圍韌帶，分離恥骨聯合＞2.5cm。造模成功后用福爾馬林液浸泡備用。

1.3 生物力學測試

腰4、5椎體及雙側股骨用義齒基托樹脂包埋，凝固成形；安裝于義齒基托樹脂約15°角度底座。恥骨聯合對緣放置標記球，使雙側髂前上棘與恥骨聯合處于同一冠狀平面，固定于生物材料試驗機上，安裝調節測試裝置。對照組：復位鉗復位恥骨聯合，4孔動力加壓鋼板恥骨聯合上方固定。勻速加載負荷記錄恥骨聯合相對位移。觀察組：復位鉗復位恥骨聯合，將恥骨聯合分離記憶合金內固定器下緣的固定棘齒在冰鹽水中撐開后，主板貼敷恥骨聯合表面，將位于主板下緣兩側的固定棘齒熱鹽水熱敷，使其恢復形狀并加壓固定。勻速加載負荷記錄恥骨聯合相對位移。實驗結束，檢查標本有無損傷及固定器有無松動。

1.4 觀察指標

觀察恥骨聯合不同固定方式后，恥骨聯合水平方向相對位移，單位面積承受最大應力（強度）[4-6]。位移圖像經互相垂直的攝像頭分別采集，得到目標的三維位移情況，經軟件換算得出恥骨聯合水平相對位移數據（蘭州西脈記憶合金股份有限公司力學測試中心協助完成）。

1.5 統計學處理

2 結果

結果顯示：不同載荷下，兩組內水平方向位移差異具有統計學意義（F=108.372，P＜0.05）。動力加壓鋼板組（對照組）水平方向位移明顯高于恥骨聯合分離記憶合金固定組（觀察組）（P＜0.05）。水平方向位移各組內不同載荷之間比較，結果顯示：對照組（動力加壓鋼板）600 N水平位移值高于其他載負荷（P＜0.05）。恥骨聯合分離記憶合金固定組（觀察組）強度優于動力加壓鋼板組（對照組）（P＜0.05）（見表1）

表1 不同載荷恥骨聯合水平方向位移和強度（n=6，單位：mm）

3 討論

生物力學試驗證明，對于維持骨盆環整體穩定性，骨盆前環占穩定作用的40%，而后部結構占其穩定作用的60%[7]。恥骨聯合參與維持骨盆前環穩定性，穩定恥骨和恥骨聯合。Dommisse等[8]觀察，成年男性恥骨聯合韌帶可承受超過235kg的重量，其承受張應力可達270kg，較壓應力更大。

所以在骨盆前環受到高能量損傷時首先發生斷裂。進而影響后環的穩定性及位移程度[9、10]。單純恥骨聯合分離，僅需前環固定，內固定比外固定具有更好的生物力學穩定性[11]。

鋼板螺釘固定做為恥骨恥骨聯合分離常用固定方式。但是由于應力集中易引起內固定斷裂或松動。隨著記憶合金被應用于臨床，自身具有獨特形狀記憶性能，目前被制作成各種內固定器，廣泛用于微動關節及骨折部位的手術治療。同時研究結果顯示[12]，骨折斷端記憶合金固定能自動持續加壓，使骨折端獲得足夠穩定性。

模型隨加載負荷增加，恥骨聯合間隙隨之增寬，即恥骨聯合分離位移與加載負荷呈正相關。

我們研發的恥骨聯合分離記憶合金內固定器下緣的復位拉鉤，將閉口內緣拉緊復位，提供了恥骨聯合最大的復位作用。對抗恥骨聯合分離水平方向位移。由于鎳鈦合金的記憶效應，鋼板與骨面貼敷比動力加壓鋼板更加緊密，從而比動力加壓鋼板具有更好的對抗水平方向位移的作用。

強度是材料在不發生形變的情況下對抗外負荷的能力。因此，強度決定了內植物所能承受負荷的大小。動力加壓鋼板多采用純鈦制成，強度低于我們研制的恥骨聯合分離記憶合金內固定器，究其原因可能是記憶合金內固定器多采用鎳鈦記憶合金構成，增加了一定的金屬延展性。

該實驗標本樣本量偏小，模型標本多次力學測試，造成一定的實驗結果影響。有必要加載三維有限元研究，進行不同載負荷作用力研究，模擬恥骨聯合實際受力情況，為臨床治療提供一定的借鑒意義。