恥骨聯合分離記憶合金內固定器生物力學淺析＊

周 君，宮玉鎖，李盛華，朱艷國

（甘肅省中醫院，甘肅 蘭州 730050）

恥骨聯合參與骨盆前環構成，以恥骨聯合上緣、骶岬上緣、髂恥線為界，將骨盆分為前環、后環兩部分。一般而言，正常人的恥骨聯合間隙為4～6mm，即便是在孕期中，增寬的幅度也大約處于2～3mm[1，2]。如果超出該范圍，例如寬度超過10mm就會導致臨床上各種不良狀況的發生，例如因恥骨聯合分離造成患者活動受限，嚴重者翻身抬臀的動作都限制，特別是在經產婦女有慢性下腰痛。若恥骨聯合分離處理不當將直接影響骨盆生物力學和下肢行走，將嚴重影響骨盆環的穩定性[3，4]。故恥骨聯合分離治療目的在于恢復恥骨聯合的生理間隙，維護骨盆環的穩定性和完整性。目前普遍認為恥骨聯合分離超過25mm就可影響到骨盆環的穩定性，需行復位固定。目前治療恥骨聯合分離的內固定主要有外固定架固定、張力帶固定、鋼板內固定、鎳鈦記憶合金等，克氏針張力帶生物力學穩定性差，且容易切割骨質[5，6]。鋼板內固定手術創傷大，容易產生應力集中，而導致內固定斷裂或失效等可能。鎳鈦記憶合金內固定器具有溫度形狀記憶功能的新型材料，避免了上述內固定材料的弊端。在骨科臨床工作中日益受到重視。基于此，我們探討所研發的恥骨聯合分離記憶合金內固定器的生物力學效果[7，8]。為臨床工作提供實驗數據支持。

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，恥骨聯合垂直方向相對位移，抗扭轉位移[9-11]。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垂直及扭轉相對位移數據（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=105.746，P＜0.05）。動力加壓鋼板組（對照組）垂直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）。垂直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垂直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）抗扭轉位移低于動力加壓鋼板組（對照組）（P＜0.05）（見表 1）

表1 不同載荷恥骨聯合垂直方向位移和扭轉位移（n=6，單位：mm）

3 討論

恥骨聯合分離作為骨盆損傷的一部分，治療時，應著眼于骨盆這一整體，對其準確復位和固定，結合所受暴力的大小及作用方式，準確判斷骨折的類型，做好早期的急救，等到病情平穩及全身狀況允許時，再針對恥骨聯合分離選擇個體化的治療方案，可以明顯降低后遺癥的發生[12，13]。

以往臨床常采用保守治療對恥骨聯合分離患者實施治療，根據不同患者情況給予相應牽引，能改善患者病情，但恢復期較長，且易發生并發癥，治療效果不佳。隨著醫療水平的不斷發展，切開復位內固定在國內外廣泛應用[14]。內固定和外固定是恥骨聯合分離固定方法的常用方式，外固定穩定性較差，而內固定更為穩定[15]。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，自身的形狀記憶性能，已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[16]，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。從力學性能上觀察，記憶合金扭轉能力明顯強于常規鋼板，能防止旋轉移位，利于骨折端愈合。

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。對抗恥骨聯合分離垂直方向位移。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垂直方向及抗扭轉位移的作用。抗扭轉能力明顯強于常規鋼板，能防止旋轉移位，利于骨折端愈合。

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。