逆行耻骨上支螺钉治疗骨盆前环骨折的有限元分析：一种新固定方案的力学优势探索

为分析逆行耻骨上支螺钉（SRSP）的生物力学稳定性，研究构建模型对比分析，发现其可有效修复骨折，有应用潜力。

　　骨盆，这个人体中看似普通却又至关重要的结构，其实就像一座精心设计的 “环形城堡”，默默守护着我们身体的核心区域。它不仅要支撑上半身的重量，还要为众多重要器官提供 “安全堡垒”。不过，这座 “城堡” 的前环部分结构相对薄弱，就像是城堡中不太坚固的一扇门，在受到外力冲击时，很容易 “受伤”。骨盆前环骨折在临床中并不罕见，以往传统的金属板固定方式逐渐被微创理念下的新方法所取代，但现有的微创治疗技术，如外部固定、螺钉固定等，都存在一些让人不太满意的地方。因此，寻找一种更理想的骨盆前环骨折固定方法，成为了医学领域亟待解决的难题。

为了攻克这一难题，华中科技大学同济医学院附属同济医院创伤外科的研究人员展开了深入研究。他们将研究成果发表在了《Journal of Orthopaedic Surgery and Research》上。此次研究聚焦于一种全新的骨盆微创内固定器械 —— 逆行耻骨上支螺钉（SRSP），旨在分析其生物力学稳定性，为这种新器械在临床的广泛应用提供坚实的理论依据。

在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先，他们获取了一位健康成年男性的骨盆计算机断层扫描（CT）数据，将其导入到 Mimics21.0 软件中，重建出骨盆的 3D 骨骼模型。之后，又借助 Geomagic Wrap2021 和 Solidworks2020 等软件，对模型进行处理和优化，并建立关节软骨。最后，将模型导入 Ansys 软件进行网格划分和分析。通过这些步骤，构建出了包含健康骨盆模型以及不同内固定方式的 Tile C1.3 骨盆骨折模型。

研究结果如下：

1. 模型有效性验证：通过对健康骨盆模型在站立位时的应力和位移分析，发现其应力从顶部到底部、从中间向两侧传递，最大应力为 39.431MPa；位移从左到右大致对称，沿髂嵴呈波浪状减弱，最大位移为 0.08923mm。这一结果与相关文献描述基本相似，验证了骨盆有限元模型的有效性。
2. 不同工况下各模型的表现：
   • 垂直自重载荷（工况 1）：在模拟垂直力时，各模型整体最大位移中，INFIX 组最高（0.23161mm），SRSP 组最低（0.045158mm）；内固定最大位移也是 INFIX 组最高（0.07138mm），SRSP 组最低（0.026625mm）。耻骨骨折端最大间隙 INFIX 组最大（36.8032×10?3 mm），HSRP 组最小（1.5289×10?3 mm）。整体模型最大 V-M 应力值 INFIX 组最高（526.77MPa），HSRP 组最低（22.419MPa）；内固定最大 V-M 应力值 INFIX 组最高（185.63MPa），SRSP 组最低（12.685MPa）。从应力云图对比来看，SRSP 组应力分布更均匀。综合数据，SRSP 和 HSRP 组生物力学效果较好，INFIX 组较差。
   • 前后压缩（工况 2）：模拟前后压缩时，整体模型最大位移中，SRSP 组最高（0.26266mm），HSRP 组最低（0.23279mm）；内固定最大位移 INFIX 组最高（0.18505mm），HSRP 组最低（0.14732mm）。耻骨骨折端最大间隙 INFIX 组最大（6.4647×10?3 mm），HSRP 组最小（0.7488×10?3 mm）。整体模型最大 V-M 应力值 INFIX 组最高（44.334MPa），Plate 组最低（29.668MPa）；内固定最大 V-M 应力值 INFIX 组最高（44.334MPa），HSRP 组最低（18.316MPa）。此工况下 HSRP 组应力分布更均匀，SRSP 和 HSRP 组生物力学效果较好。
   • 水平侧方压缩（工况 3）：模拟水平侧方力时，整体模型最大位移 INFIX 组最高（1.055mm），HSRP 组最低（0.88487mm）；内固定最大位移 SRSP 组最高（0.32588mm），Plate 组最低（0.17156mm）。耻骨骨折端最大间隙 INFIX 组最大（30.334×10?3 mm），HSRP 组最小（0.271×10?3 mm）。整体模型最大 V-M 应力值 INFIX 组最高（533.62MPa），SRSP 组最低（79.129MPa）；内固定最大 V-M 应力值 INFIX 组最高（247.68MPa），SRSP 组最低（79.129MPa）。该工况下 SRSP 组应力分布更均匀，HSRP 和 SRSP 组生物力学效果较好。
   
   

研究结论和讨论部分表明，四种内固定方式都能有效修复 Tile C1.3 骨盆骨折，恢复骨盆环的整体稳定性，且骨折 - 固定骨盆模型基本恢复了正常的机械传导路径，具有良好的静态力学稳定性。其中，SRSP 组应力分布更为均匀，与 INFIX 组相比，在防止骨折部位过度位移、内固定松动和变形等方面更具优势。此外，SRSP 是研究团队基于中国人群骨盆结构解剖数据独立设计的，其弧形结构更符合骨盆前环的解剖结构，实心子弹头设计在临床植入时具有自钻和导向功能，操作效率更高。不过，该研究也存在一定局限性，比如模型未考虑肌肉的影响，且将骨设定为各向同性材料，与实际情况存在差异。因此，研究结论还需通过临床回顾性研究和尸体生物力学实验进一步验证。

总的来说，这项研究为逆行耻骨上支螺钉（SRSP）在骨盆前环骨折治疗中的应用提供了重要的理论支持，为后续临床研究和治疗方案的优化奠定了坚实基础，有望为骨盆骨折患者带来更有效的治疗选择。