恥骨聯(lián)合分離記憶合金內(nèi)固定器生物力學(xué)淺析＊

周 君，宮玉鎖，李盛華，朱艷國(guó)

（甘肅省中醫(yī)院，甘肅 蘭州 730050）

恥骨聯(lián)合參與骨盆前環(huán)構(gòu)成，以恥骨聯(lián)合上緣、骶岬上緣、髂恥線為界，將骨盆分為前環(huán)、后環(huán)兩部分。一般而言，正常人的恥骨聯(lián)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(guò)10mm就會(huì)導(dǎo)致臨床上各種不良狀況的發(fā)生，例如因恥骨聯(lián)合分離造成患者活動(dòng)受限，嚴(yán)重者翻身抬臀的動(dòng)作都限制，特別是在經(jīng)產(chǎn)婦女有慢性下腰痛。若恥骨聯(lián)合分離處理不當(dāng)將直接影響骨盆生物力學(xué)和下肢行走，將嚴(yán)重影響骨盆環(huán)的穩(wěn)定性[3，4]。故恥骨聯(lián)合分離治療目的在于恢復(fù)恥骨聯(lián)合的生理間隙，維護(hù)骨盆環(huán)的穩(wěn)定性和完整性。目前普遍認(rèn)為恥骨聯(lián)合分離超過(guò)25mm就可影響到骨盆環(huán)的穩(wěn)定性，需行復(fù)位固定。目前治療恥骨聯(lián)合分離的內(nèi)固定主要有外固定架固定、張力帶固定、鋼板內(nèi)固定、鎳鈦記憶合金等，克氏針張力帶生物力學(xué)穩(wěn)定性差，且容易切割骨質(zhì)[5，6]。鋼板內(nèi)固定手術(shù)創(chuàng)傷大，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，而導(dǎo)致內(nèi)固定斷裂或失效等可能。鎳鈦記憶合金內(nèi)固定器具有溫度形狀記憶功能的新型材料，避免了上述內(nèi)固定材料的弊端。在骨科臨床工作中日益受到重視?；诖?，我們探討所研發(fā)的恥骨聯(lián)合分離記憶合金內(nèi)固定器的生物力學(xué)效果[7，8]。為臨床工作提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

萬(wàn)能生物材料試驗(yàn)機(jī) （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(zé)任公司提供）及配套數(shù)據(jù)分析軟件。內(nèi)固定材料及實(shí)驗(yàn)配套器械 （3.5mm動(dòng)力加壓鋼板與配套螺釘，強(qiáng)生上海醫(yī)療器械有限公司；恥骨聯(lián)合分離記憶合金內(nèi)固定器，蘭州西脈記憶合金股份有限公司），義齒基托樹(shù)脂(Ⅱ型，上海新世紀(jì)齒科材料有限公司)等。

1.2 恥骨聯(lián)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(xué)醫(yī)學(xué)院解剖教研室提供，年齡 42～69歲，平均49.7歲。標(biāo)本自腰 4～5水平直至雙側(cè)股骨1/3處切斷，只保留雙側(cè)骶髂關(guān)節(jié)及韌帶結(jié)構(gòu)、雙側(cè)髖關(guān)節(jié)及韌帶結(jié)構(gòu)、雙側(cè)骶棘韌帶和雙側(cè)骶結(jié)節(jié)韌帶。切斷恥骨聯(lián)合周圍韌帶，分離恥骨聯(lián)合＞2.5cm。造模成功后用福爾馬林液浸泡備用。

1.3 生物力學(xué)測(cè)試

腰4、5椎體及雙側(cè)股骨用義齒基托樹(shù)脂包埋，凝固成形；安裝于義齒基托樹(shù)脂約 15°角度底座。恥骨聯(lián)合對(duì)緣放置標(biāo)記球，使雙側(cè)髂前上棘與恥骨聯(lián)合處于同一冠狀平面，固定于生物材料試驗(yàn)機(jī)上，安裝調(diào)節(jié)測(cè)試裝置。對(duì)照組：復(fù)位鉗復(fù)位恥骨聯(lián)合，4孔動(dòng)力加壓鋼板恥骨聯(lián)合上方固定。勻速加載負(fù)荷記錄恥骨聯(lián)合相對(duì)位移。觀察組：復(fù)位鉗復(fù)位恥骨聯(lián)合，將恥骨聯(lián)合分離記憶合金內(nèi)固定器下緣的固定棘齒在冰鹽水中撐開(kāi)后，主板貼敷恥骨聯(lián)合表面，將位于主板下緣兩側(cè)的固定棘齒熱鹽水熱敷，使其恢復(fù)形狀并加壓固定。勻速加載負(fù)荷記錄恥骨聯(lián)合相對(duì)位移。實(shí)驗(yàn)結(jié)束，檢查標(biāo)本有無(wú)損傷及固定器有無(wú)松動(dòng)。

1.4 觀察指標(biāo)

觀察恥骨聯(lián)合不同固定方式后，恥骨聯(lián)合垂直方向相對(duì)位移，抗扭轉(zhuǎn)位移[9-11]。位移圖像經(jīng)互相垂直的攝像頭分別采集，得到目標(biāo)的三維位移情況，經(jīng)軟件換算得出恥骨聯(lián)合垂直及扭轉(zhuǎn)相對(duì)位移數(shù)據(jù)（蘭州西脈記憶合金股份有限公司力學(xué)測(cè)試中心協(xié)助完成）。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

2 結(jié)果

結(jié)果顯示：不同載荷下，兩組內(nèi)水平方向位移差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=105.746，P＜0.05）。動(dòng)力加壓鋼板組（對(duì)照組）垂直方向位移明顯高于恥骨聯(lián)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(nèi)不同載荷之間比較，結(jié)果顯示：對(duì)照組（動(dòng)力加壓鋼板）600 N垂直位移值高于其他載負(fù)荷（P＜0.05）。恥骨聯(lián)合分離記憶合金固定組（觀察組）抗扭轉(zhuǎn)位移低于動(dòng)力加壓鋼板組（對(duì)照組）（P＜0.05）（見(jiàn)表 1）

表1 不同載荷恥骨聯(lián)合垂直方向位移和扭轉(zhuǎn)位移（n=6，單位：mm）

3 討論

恥骨聯(lián)合分離作為骨盆損傷的一部分，治療時(shí)，應(yīng)著眼于骨盆這一整體，對(duì)其準(zhǔn)確復(fù)位和固定，結(jié)合所受暴力的大小及作用方式，準(zhǔn)確判斷骨折的類型，做好早期的急救，等到病情平穩(wěn)及全身狀況允許時(shí)，再針對(duì)恥骨聯(lián)合分離選擇個(gè)體化的治療方案，可以明顯降低后遺癥的發(fā)生[12，13]。

以往臨床常采用保守治療對(duì)恥骨聯(lián)合分離患者實(shí)施治療，根據(jù)不同患者情況給予相應(yīng)牽引，能改善患者病情，但恢復(fù)期較長(zhǎng)，且易發(fā)生并發(fā)癥，治療效果不佳。隨著醫(yī)療水平的不斷發(fā)展，切開(kāi)復(fù)位內(nèi)固定在國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用[14]。內(nèi)固定和外固定是恥骨聯(lián)合分離固定方法的常用方式，外固定穩(wěn)定性較差，而內(nèi)固定更為穩(wěn)定[15]。鋼板螺釘固定做為恥骨恥骨聯(lián)合分離常用固定方式。但是由于應(yīng)力集中易引起內(nèi)固定斷裂或松動(dòng)。隨著記憶合金被應(yīng)用于臨床，自身的形狀記憶性能，已廣泛用于微動(dòng)關(guān)節(jié)及骨折部位的手術(shù)治療。同時(shí)研究結(jié)果顯示[16]，骨折斷端記憶合金固定能自動(dòng)持續(xù)加壓，使骨折端獲得足夠穩(wěn)定性。從力學(xué)性能上觀察，記憶合金扭轉(zhuǎn)能力明顯強(qiáng)于常規(guī)鋼板，能防止旋轉(zhuǎn)移位，利于骨折端愈合。

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

我們研發(fā)的恥骨聯(lián)合分離記憶合金內(nèi)固定器下緣的復(fù)位拉鉤，將閉口內(nèi)緣拉緊復(fù)位，提供了恥骨聯(lián)合最大的復(fù)位作用。對(duì)抗恥骨聯(lián)合分離垂直方向位移。由于鎳鈦合金的記憶效應(yīng)，鋼板與骨面貼敷比動(dòng)力加壓鋼板更加緊密，從而比動(dòng)力加壓鋼板具有更好的對(duì)抗垂直方向及抗扭轉(zhuǎn)位移的作用?？古まD(zhuǎn)能力明顯強(qiáng)于常規(guī)鋼板，能防止旋轉(zhuǎn)移位，利于骨折端愈合。

該實(shí)驗(yàn)標(biāo)本樣本量偏小，模型標(biāo)本多次力學(xué)測(cè)試，造成一定的實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響。有必要加載三維有限元研究，進(jìn)行不同載負(fù)荷作用力研究，模擬恥骨聯(lián)合實(shí)際受力情況，為臨床治療提供一定的借鑒意義。