髖臼中柱壁形態(tài)學(xué)及生物力學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、研究背景:
　　 在我國，隨著工業(yè)的發(fā)展，近十年來交通事故導(dǎo)致的骨盆髖臼骨折發(fā)生率逐漸增加。高能量損傷所致的骨盆、髖臼骨折，特別是髖臼粉碎性骨折合并骨缺損，日趨增多。本課題組張春才教授基于髖臼的進(jìn)化性，髖臼與骨盆的整體性及“頭臼對應(yīng)”的系統(tǒng)性概念，在Letournel和Judet兩柱理論的基礎(chǔ)上創(chuàng)新性的提出了髖臼三柱理論。將臼頂負(fù)重區(qū)及其上方對應(yīng)的骨質(zhì)增厚區(qū)域作為髖臼中柱加以獨(dú)立區(qū)分。而臼頂作為髖臼中柱的組成部分，是負(fù)重關(guān)節(jié)面，

2、臼頂區(qū)月狀關(guān)節(jié)面的完整性與穩(wěn)定性是承擔(dān)髖臼生理功能的重要基礎(chǔ)，涉及此處骨折會(huì)導(dǎo)致股骨頭與髖臼之間的接觸面積和應(yīng)力等關(guān)系發(fā)生改變，從而大大增加遠(yuǎn)期創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎的發(fā)生概率。涉及髖臼負(fù)重關(guān)節(jié)面的骨折雖然早在上個(gè)世紀(jì)中期就被明確提出，并認(rèn)為其是髖臼骨折診療中的重要影響因素，但縱觀半個(gè)多世紀(jì)的髖臼骨折研究發(fā)展史，針對髖臼臼頂?shù)幕A(chǔ)或臨床研究少之又少，同它重要的作用產(chǎn)生了鮮明的對比，而在臨床工作中我們發(fā)現(xiàn)，基于髖臼三柱理論的中柱是髖臼骨折經(jīng)常累及的

3、部位，尤其是中柱后壁薄弱區(qū)域。與之相應(yīng)的解剖學(xué)測量、分類方法、診斷標(biāo)準(zhǔn)、手術(shù)技術(shù)和內(nèi)固定材料仍缺乏系統(tǒng)性的研究。因此，我們需要對髖臼中柱后壁結(jié)構(gòu)及功能進(jìn)行充分研究，從形態(tài)學(xué)和生物力學(xué)角度上與廣義后壁加以區(qū)別對待。
　　 第一部分髖臼中柱后壁厚度解剖學(xué)測量及定量分析
　　 研究目的:
　　 通過對髖臼中柱后壁厚度的解剖學(xué)測量，定量分析髖臼中柱后壁的形態(tài)特點(diǎn)及臨床意義，為髖臼三柱理論提供新的依據(jù)，從而為臨床治療提供理

4、論參考。
　　 研究方法:
　　 選取15具經(jīng)福爾馬林浸泡處理的成年防腐尸體骨盆標(biāo)本（男8例，女7例），對髖臼整個(gè)后壁采用角度分區(qū)法，分別測量不同層面不同分割點(diǎn)的后壁厚度，并驗(yàn)證分析其結(jié)果。
　　 研究結(jié)果:
　　 1、距臼緣5mm處測量的髖臼中柱后壁平均厚度波動(dòng)于(6.47±0.61～7.43±0.71)mm，髖臼后柱后壁平均厚度波動(dòng)于(5.62±0.51～6.33±0.61) mm，臼頂平均厚度波動(dòng)于

5、(7.71±0.74～8.27±0.99) mm。距臼緣5mm處髖臼中柱后壁厚度與髖臼后柱后壁厚度無顯著差異(P＞0.05)，但臼頂厚度較髖臼中柱后壁增厚較顯著(P＜0.05);距臼緣10mm處測量的髖臼中柱后壁厚度波動(dòng)于(8.81±0.67～13.35±0.89) mm，髖臼后柱后壁厚度波動(dòng)于(7.02±0.63～7.66±0.69) mm，臼頂平均厚度波動(dòng)于(14.46±0.97～17.05±1.35) mm。距臼緣10mm處髖臼中

6、柱后壁厚度較髖臼后柱后壁增厚較顯著(P＜0.05)，臼頂厚度較髖臼中柱后壁增厚顯著(P＜0.01);距臼緣15mm處測量的髖臼中柱后壁厚度波動(dòng)于(12.08±0.78～19.84±1.03) mm，髖臼后柱后壁厚度波動(dòng)于(10.17±0.76～11.12±0.77) mm，臼頂平均厚度波動(dòng)于(23.23±1.12～26.01±1.53) mm。距臼緣15mm處髖臼中柱后壁厚度較髖臼后柱后壁增厚顯著(P＜0.01)，臼頂厚度較髖臼中柱后壁

7、增厚顯著(P＜0.01)。
　　 2、距臼緣5mm處測量的髖臼中柱后壁平均厚度波動(dòng)于(6.47±0.61～7.43±0.71)mm，距臼緣10mm處測量的髖臼中柱后壁厚度波動(dòng)于(8.81±0.67～13.35±0.89)mm，距臼緣15mm處測量的髖臼中柱后壁厚度波動(dòng)于(12.08±0.78～19.84±1.03) mm，隨著測量距離的增加，髖臼中柱后壁顯著增厚(P＜0.05);距臼緣5mm處測量的髖臼后柱后壁平均厚度波動(dòng)于(5

8、.62±0.51～6.33±0.61)mm，距臼緣10mm處測量的髖臼后柱后壁厚度波動(dòng)于(7.02±0.63～7.66±0.69)mm，距臼緣15mm處測量的髖臼后柱后壁厚度波動(dòng)于(10.17±0.76～11.12±0.77)mm，隨著測量距離的增加，髖臼后柱后壁顯著增厚(P＜0.05);距臼緣5mm處測量的臼頂平均厚度波動(dòng)于(7.71±0.74～8.27±0.99) mm，距臼緣10mm處測量的臼頂厚度波動(dòng)于(14.46±0.97～1

9、7.05±1.35) mm，距臼緣15mm處測量的臼項(xiàng)厚度波動(dòng)于(23.23±1.12～26.01±1.53) mm，隨著測量距離的增加，臼頂厚度顯著增厚(P＜0.01);
　　 3、距臼緣5mm處測量的男性髖臼中柱后壁平均厚度波動(dòng)于(6.77±0.59～7.67±0.67)mm、髖臼后柱后壁平均厚度波動(dòng)于(5.94±0.47～6.64±0.57)mm;距臼緣5mm處測量的女性髖臼中柱后壁平均厚度波動(dòng)于(6.13±0.61～7.

10、11±0.55)mm、髖臼后柱后壁平均厚度波動(dòng)于(5.25±0.44～6.01±0.49)mm。距臼緣10mm處測量的男性髖臼中柱后壁平均厚度波動(dòng)于(9.39±0.65～14.38±0.86)mm、髖臼后柱后壁平均厚度波動(dòng)于(7.25±0.63～8.13±0.81)mm;距臼緣10mm處測量的女性髖臼中柱后壁平均厚度波動(dòng)于(8.15±0.71～12.17±0.94) mm，髖臼后柱后壁平均厚度波動(dòng)于(6.76±0.64～7.12±0.5

11、5)mm。距臼緣15mm處測量的男性髖臼中柱后壁平均厚度波動(dòng)于(12.50±0.78～20.47±1.13)mm、髖臼后柱后壁平均厚度波動(dòng)于(10.54±0.78～11.55±0.71)mm;距臼緣15mm處測量的女性髖臼中柱后壁平均厚度波動(dòng)于(11.60±0.94～19.12±0.99)mm、髖臼后柱后壁平均厚度波動(dòng)于(9.75±0.65～10.63±0.83) mm。并且男女性別在髖臼后緣厚度測量中無明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(p＞0.05)。

12、
　　 研究結(jié)論:
　　 本研究通過相關(guān)解剖學(xué)與形態(tài)學(xué)測量，發(fā)現(xiàn)后上壁（髖臼中柱后壁）的唇緣短而厚，而非負(fù)重臼后壁（髖臼后柱后壁），則長而薄。整個(gè)髖臼后緣厚度從髖臼后柱后壁→髖臼中柱后壁→臼頂部呈現(xiàn)逐漸增厚趨勢，這種趨勢隨著測量點(diǎn)距臼緣距離的不斷增加而愈加明顯（圖表1）。我們可以看到:距臼緣5mm處髖臼中柱后壁厚度與髖臼后柱后壁厚度無顯著差異(P＞0.05)，而距臼緣10mm及15mm處髖臼中柱后壁厚度較髖臼后柱后壁顯著

13、增厚(P＜0.05)。但是與臼頂部相比，臼頂厚度較髖臼中柱后壁顯著增厚(P＜0.01)。骨的形態(tài)結(jié)構(gòu)取決于其所處的力學(xué)環(huán)境，髖臼中柱后壁除了傳統(tǒng)意義上維持“頭臼對應(yīng)”穩(wěn)定性功能外，還可能參與髖臼部分負(fù)重，雖然其較髖臼后柱后壁增厚，但仍顯薄弱。因此髖臼中柱后壁（后上壁）骨折在臨床上多見。另外，我們對整個(gè)髖臼后緣厚度在不同點(diǎn)位上進(jìn)行了解剖學(xué)測量，也為髖臼骨折臨床固定提供相關(guān)解剖學(xué)參考，避免內(nèi)固定物進(jìn)入關(guān)節(jié)內(nèi)，有一定的臨床意義。同時(shí)也為髖臼的

14、區(qū)域新劃分（髖臼三柱理論）提供新的理論依據(jù)。
　　 第二部分髖臼中柱后壁骨折固定的生物力學(xué)研究
　　 研究目的:
　　 通過對骨盆標(biāo)本進(jìn)行髖臼中柱后壁區(qū)域的生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究，探討髖臼中柱后壁骨折在髖臼骨折中的特殊性、重要性以及其對累及髖臼負(fù)重頂區(qū)的髖臼骨折的生物力學(xué)行為的影響，從實(shí)驗(yàn)生物力學(xué)的角度循證骨盆髖臼三柱的合理性并為臨床中髖臼骨折的治療提供理論依據(jù)。
　　 研究方法:
　　 對6具經(jīng)福爾馬

15、林浸泡的成年男性防腐尸體骨盆標(biāo)本平均分為兩組，分別按需進(jìn)行髖臼中柱后壁骨折和髖臼后柱后壁骨折建模。第一組模擬正常人雙足站立水平位，在相同內(nèi)固定方式（直徑3.5mm松質(zhì)骨螺釘和7孔重建鎖定鋼板）下加載至1500N，應(yīng)用數(shù)字圖像相關(guān)測量技術(shù)分析比較髖臼中柱后壁骨折和后柱后壁骨折部位上方及下方骨折線的移位情況;第二組模擬正常人雙足站立水平位，在不同內(nèi)固定方式（一側(cè)用直徑3.5mm松質(zhì)骨螺釘和7孔重建鎖定鋼板固定，另一側(cè)用ATMFS固定）下加載

16、至1500N，應(yīng)用數(shù)字圖像相關(guān)測量技術(shù)分析髖臼中柱后壁骨折部位上方及下方骨折線的移位情況。數(shù)據(jù)分別記錄后經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析比較。
　　 研究結(jié)果:
　　 1、髖臼中柱后壁骨折和髖臼后柱后壁骨折在相同內(nèi)固定方式（直徑3.5mm松質(zhì)骨螺釘和7孔重建鎖定鋼板）下的生物力學(xué)對照研究結(jié)果:(1)實(shí)驗(yàn)加載及測量過程中，所有標(biāo)本均無骨折發(fā)生及內(nèi)固定裝置斷裂，骨折部位上、下方骨折線移位均未超過2mm。因此，應(yīng)用螺釘及重建鎖定鋼板固定髖臼中柱后

17、壁骨折和髖臼后柱后壁骨折，在垂直加載1500N應(yīng)力下，均能夠滿足骨折固定要求，達(dá)到堅(jiān)強(qiáng)穩(wěn)定固定;(2)髖臼中柱后壁骨折上方骨折線平均矢量位移為(1.538±0.050)mm，下骨折線平均矢量位移為(1.486±0.059) mm;髖臼后柱后壁骨折上方骨折線平均矢量位移為(0.924±0.067)mm，下骨折線平均矢量位移為(0.833±0.045)mm。兩者比較存在顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。
　　 2、髖臼中柱后壁骨折在不同內(nèi)固定方式（直

18、徑3.5mm松質(zhì)骨螺釘+7孔重建鎖定鋼板和髖臼三維記憶合金內(nèi)固定系統(tǒng)[ATMFS]）下的生物力學(xué)對照研究結(jié)果:(1)實(shí)驗(yàn)加載及測量過程中，所有標(biāo)本均無骨折發(fā)生及內(nèi)固定裝置斷裂，骨折部位上、下方骨折線移位均未超過2mm。因此，兩種不同內(nèi)固定方式固定髖臼中柱后壁骨折，在垂直加載1500N應(yīng)力下，均能夠滿足骨折固定要求，達(dá)到堅(jiān)強(qiáng)穩(wěn)定固定;(2)螺釘+重建鎖定鋼板固定側(cè)上方骨折線平均矢量位移為(1.519±0.053)mm，下骨折線平均矢量位移

19、為(1.519±0.053) mm; ATMFS固定側(cè)上方骨折線平均矢量位移為(1.552±0.040) mm，下骨折線平均矢量位移為(1.552±0.040) mm。兩者比較無顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。
　　 3、每一組中，上方骨折線的平均矢量位移與下方骨折線的平均矢量位移比較存在顯著性差異，且上方骨折線的平均矢量位移往往大于下方骨折線的矢量位移。
　　 4、每一組中，Y軸（垂直方向）上的位移與X軸（水平方向）上的位移比較存在顯

20、著性差異，且Y軸上的位移遠(yuǎn)大于X軸上的位移。
　　 研究結(jié)論:
　　 髖臼中柱后壁與髖臼后柱后壁廣義概念上雖都?xì)w于髖臼后壁，但實(shí)際承擔(dān)的生物力學(xué)效應(yīng)卻不盡相同（髖臼中柱后壁所承受的應(yīng)力明顯大于髖臼后柱后壁），所以在臨床中應(yīng)區(qū)分對待。另外，髖臼中柱后壁骨折在不同內(nèi)固定方式（直徑
　　 3.5mm松質(zhì)骨螺釘+7孔重建鎖定鋼板和髖臼三維記憶合金內(nèi)固定系統(tǒng)[ATMFS]）下，雖然都能滿足堅(jiān)強(qiáng)固定要求（所有組骨折部位上、下