骶髂骨間韌帶的生物力學(xué)分析

楊金星 王大平 劉照華

深圳市第二人民醫(yī)院創(chuàng)傷骨科(518000)

不穩(wěn)定骨盆骨折多伴有骨盆后環(huán)骶髂關(guān)節(jié)周圍的損傷，如骶髂關(guān)節(jié)脫位、骶骨骨折等。其中尤以骶髂關(guān)節(jié)周圍韌帶的損傷多見，其發(fā)生率可達(dá)95%以上[1]。骶髂骨間韌帶對維持骶髂關(guān)節(jié)穩(wěn)定起重要作用[2]，但對其力學(xué)研究目前尚不清楚。本實驗取成人骨盆標(biāo)本24具，通過建立骶髂骨間韌帶的損傷模型，研究骶髂骨間韌帶對維持關(guān)節(jié)穩(wěn)定所起的作用，從而為臨床治療骶髂關(guān)節(jié)周圍韌帶損傷提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

正常成年甲醛固定濕潤骨盆標(biāo)本24具，清除所有腹、盆腔器官，保留骶髂關(guān)節(jié)周圍韌帶結(jié)構(gòu)。切斷各骨盆標(biāo)本的恥骨聯(lián)合，使雙側(cè)的骶髂關(guān)節(jié)相對獨立。隨機(jī)取每個骨盆的左側(cè)半或右側(cè)半作對照側(cè)，另一側(cè)則為實驗側(cè)。從骶髂后韌帶的間隙將實驗側(cè)的骶髂骨間韌帶從中間切斷，從而制作成韌帶的損傷模型。將已建立骶髂骨間韌帶損傷模型的骨盆標(biāo)本分為4組，每組6個，固定骶骨于MTS材料力學(xué)試驗機(jī)上，分別對兩側(cè)的骶髂關(guān)節(jié)施予由前至后、由下至上、內(nèi)旋及外旋的壓力。壓力由小至大，每次增加10N，記錄骶髂關(guān)節(jié)在脫位前可承受的最大應(yīng)力值(單位N)。按分組情況收集整理資料，利用SPSS13.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，分析出骶髂關(guān)節(jié)骨間韌帶在維持骶髂關(guān)節(jié)穩(wěn)定中所起的作用。

2 結(jié) 果

2.1 進(jìn)行由下至上壓力測試的實驗結(jié)果

實驗側(cè)可承受的垂直壓力明顯低于對照側(cè)，降低的幅度平均達(dá)37.25%。二者差異進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，P值＜0.01，有明顯的統(tǒng)計學(xué)意義，見表1。

2.2 進(jìn)行由前至后壓力測試的實驗結(jié)果

實驗側(cè)可承受的前后壓力明顯低于對照側(cè)，降低的幅度平均達(dá)32.50%。二者差異進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，P值＜0.01，有明顯的統(tǒng)計學(xué)意義，見表2。

2.3 進(jìn)行內(nèi)旋壓力測試的實驗結(jié)果

表1 進(jìn)行由下至上壓力測試的實驗結(jié)果 (±s單位:N)

表1 進(jìn)行由下至上壓力測試的實驗結(jié)果 (±s單位:N)

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表2 進(jìn)行由前至后壓力測試的實驗結(jié)果 (±s單位:N)

表2 進(jìn)行由前至后壓力測試的實驗結(jié)果 (±s單位:N)

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表3 進(jìn)行由內(nèi)旋壓力測試的實驗結(jié)果 (±s單位:N)

表3 進(jìn)行由內(nèi)旋壓力測試的實驗結(jié)果 (±s單位:N)

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表4 進(jìn)行由外旋壓力測試的實驗結(jié)果 (±s單位:N)

表4 進(jìn)行由外旋壓力測試的實驗結(jié)果 (±s單位:N)

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實驗側(cè)可承受的內(nèi)旋壓力明顯低于對照側(cè)，降低的幅度平均達(dá)25.00%。二者差異進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，P值＜0.01，有明顯的統(tǒng)計學(xué)意義，見表3。

2.4 進(jìn)行外旋壓力測試的實驗結(jié)果

實驗側(cè)可承受的內(nèi)旋壓力稍低于對照側(cè)，降低的幅度平均達(dá)3.33%。二者差異進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，P值＞0.05，無統(tǒng)計學(xué)意義，見表4。

3 討 論

骶髂關(guān)節(jié)周圍附麗著重要的韌帶結(jié)構(gòu)。骶髂前韌帶加強(qiáng)骶髂關(guān)節(jié)囊的前部、下部。骶髂骨間韌帶是最大的、最堅韌的韌帶[3]，連接髂骨粗隆和骶骨粗隆，填充著骶髂關(guān)節(jié)后上部不規(guī)則的關(guān)節(jié)間隙。骶髂后韌帶位于骶髂骨間韌帶的后方，該韌帶分深淺兩層。骶髂后韌帶和骨間韌帶均位于關(guān)節(jié)面后方，構(gòu)成骶髂后韌帶復(fù)合體。骶結(jié)節(jié)韌帶厚而堅韌，位于骨盆的后下方，呈扇形分布。骶棘韌帶呈三角形，位于骶結(jié)節(jié)韌帶的前方。髂腰韌帶在骨盆最上方，為肥厚而堅韌的韌帶。骶髂關(guān)節(jié)周圍韌帶是穩(wěn)定骶髂關(guān)節(jié)、限制關(guān)節(jié)過度活動的重要因素。本研究為對骶髂關(guān)節(jié)周圍中最大、最堅韌的骶髂骨間韌帶作力學(xué)分析。

3.1 試驗設(shè)計

在實驗中，以骨盆一側(cè)韌帶完整的骶髂關(guān)節(jié)作為對照，另一側(cè)人工切斷骶髂骨間韌帶作為實驗。因為在同一骨盆上，實驗側(cè)的骶髂關(guān)節(jié)與對照側(cè)的骶髂關(guān)節(jié)除了人為切斷了骶髂骨間韌帶以外，其他的條件均相同，亦采用同一力學(xué)測試儀，故實驗中得出的實驗側(cè)對比對照側(cè)在各方向上承受壓力的變化完全可認(rèn)為是骶髂骨間韌帶的損傷所致，由數(shù)據(jù)的變化可用于對骶髂骨間韌帶在維持骶髂關(guān)節(jié)穩(wěn)定所起作用的分析。當(dāng)然，所用的標(biāo)本為經(jīng)過甲醛處理后的尸體標(biāo)本，韌帶存在變性，對力學(xué)分析存在一定的影響。但面對大量新鮮尸體標(biāo)本難以收集的現(xiàn)狀，采用尸體標(biāo)本進(jìn)行研究為一折中的方法。在實驗中，將恥骨聯(lián)合予以切斷，雖破壞了骨盆環(huán)的完整，未能模擬骨盆的生理狀態(tài)，但切除了恥骨聯(lián)合后，兩側(cè)骶髂關(guān)節(jié)獨立，避免了恥骨聯(lián)合在力學(xué)測試中的影響，使所得的實驗數(shù)據(jù)更有參考意義，更能反應(yīng)骶髂骨間韌帶在維持骶髂關(guān)節(jié)穩(wěn)定所起的作用。

3.2 實驗結(jié)果分析

從實驗結(jié)果可看到，切除了骶髂骨間韌帶的實驗側(cè)在由下至上、由前至后及內(nèi)旋方向可承受的壓力明顯低于對照側(cè)，其中以在垂直方向上下降的幅度最大，達(dá)到38.79%，其次為前后方向33.91%及內(nèi)旋方向25.20%。以上3個方向的實驗側(cè)和對照側(cè)的數(shù)據(jù)的差異均有明顯統(tǒng)計學(xué)意義。而在外旋方向上，實驗側(cè)和對照側(cè)可承受的壓力無明顯差別，進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，這二者差異無明顯統(tǒng)計學(xué)意義。由此可見，骶髂骨間韌帶可有效防止骶髂關(guān)節(jié)垂直移位、前后移位及內(nèi)旋移位，而在防止垂直移位上所起的作用最大。但骶髂骨間韌帶在避免骶髂關(guān)節(jié)外旋移位中無明顯作用。 該實驗結(jié)果與Tile[4]對骶髂后韌帶復(fù)合體的力學(xué)分析結(jié)果相符。

3.3 骶髂骨間韌帶的生理意義

骶髂關(guān)節(jié)為負(fù)重關(guān)節(jié)，在生理狀態(tài)下主要承受垂直及前后方向的壓力。在體質(zhì)量作用下，骶骨有下沉的趨勢，從而將位于骶骨粗隆和髂骨粗隆之間的骶髂骨間韌帶拉緊，髂骨向內(nèi)靠攏。由于骶椎上寬下窄，呈楔狀插入兩側(cè)髂骨之間，故此負(fù)重越大，骶髂關(guān)節(jié)接觸越緊密，這就是骶髂關(guān)節(jié)的“自鎖現(xiàn)象”[5]。該“自鎖現(xiàn)象”有效抵抗了來自生理狀態(tài)對骶髂關(guān)節(jié)的垂直應(yīng)力。在前后方向，骶髂關(guān)節(jié)移位時，同樣使骶髂骨間韌帶拉緊，但因缺乏骨性結(jié)構(gòu)的協(xié)助，抵抗前后應(yīng)力的作用減少。由力學(xué)分析結(jié)果可知，若骶髂骨間韌帶損傷，骶髂關(guān)節(jié)可承受的垂直及前后的應(yīng)力明顯減少，故骶髂骨間韌帶對維持骶髂關(guān)節(jié)的生理狀態(tài)起重要作用。

3.4 骶髂骨間韌帶與臨床

在臨床骨盆后環(huán)損傷時，骶髂關(guān)節(jié)發(fā)生移位，常伴有骶髂骨間韌帶的損傷。因骶髂骨間韌帶具有防止骶髂關(guān)節(jié)在前后、上下及內(nèi)旋方向移位的作用，故臨床治療骶髂關(guān)節(jié)脫位時，需防止骶髂關(guān)節(jié)在上述方向的移位。如對骶髂關(guān)節(jié)脫位進(jìn)行保守治療時，在關(guān)節(jié)復(fù)位后，需行患側(cè)下肢牽引以防止骶髂關(guān)節(jié)的上下移位，予骨盆兜外固定以防止骶髂關(guān)節(jié)前后及外旋方向的移動。另外，骶髂骨間韌帶分布于骶骨粗隆及髂骨粗隆之間的狹窄骨縫，其后方是骶髂后韌帶，位置深在。在損傷后，臨床對骶髂骨間韌帶進(jìn)行直接修復(fù)非常困難，但臨床上只要對骶髂關(guān)節(jié)進(jìn)行良好復(fù)位，骶髂骨間韌帶的斷端便可很好對合，而對復(fù)位后的骶髂關(guān)節(jié)進(jìn)行有效固定，便可為骶髂骨間韌帶提供可靠的愈合環(huán)境。因此，骶髂骨間韌帶的損傷常無需及很難進(jìn)行修復(fù)，其治療僅需對骶髂關(guān)節(jié)進(jìn)行準(zhǔn)確復(fù)位和有效固定便可。

[1]Tile M. Acute pelvic fracture:caution and classificatior[J].J Am Acad Orthop Surg,1996,4(3):143-151.

[2]潘進(jìn)社,張英澤,陳偉.骶髂關(guān)節(jié)應(yīng)用解剖及生物力學(xué)研究進(jìn)展[J].國際骨科學(xué)雜志,2007,28(4):237-239.

[3]Drake RL,Vogl W,Mitchell AW.Gray's Anatomy for Student[M].Singapore:Elsevier Pte Ptd,2005:385.

[4]Tile M.Fracture of the acetabulum[J].Orthop Clin North Am,1980,11(3):481-506.

[5]Dujard FU,Roussignol X,Hossenbaccum M,et al. Experimental study of sacroiliac joint micromotion in pevis disruption[J].J Orthop Trauma,2002,16(2):99-103.