有限元分析揭示双侧S2AI螺钉联合骶髂螺钉固定术在单侧Denis II型骶骨骨折中的生物力学优势

这篇研究通过三维有限元分析对比了S1/S2经髂骨-经骶骨螺钉（S1/S2-TTS）、单侧L4/5三角骨合成术（UTOS）和双侧S2翼-髂骨螺钉联合骶髂螺钉（BS2AI-ISS）固定单侧Denis II型骶骨骨折的生物力学性能。结果显示BS2AI-ISS在垂直刚度（443.18% vs 397.26%）、植入物应力（30.30-49.23 MPa vs 51.67-76.47 MPa）和骨折端相对位移（0.0539±0.0163 mm）等关键指标上表现优异，且不涉及腰椎固定，为临床提供了新的术式选择。

　　

引言

骨盆作为连接脊柱和下肢的枢纽，骶骨及其周围韧带承担着脊柱轴向压力和下肢反作用力的传导。Denis II型骶骨骨折作为高能量创伤导致的严重后环损伤，传统保守治疗易引发再移位和神经损伤等并发症。现有S1/S2-TTS虽能提供良好稳定性，但受40%骶骨形态变异限制；UTOS需固定腰椎影响活动度；新兴的S2AI螺钉虽能规避解剖限制，但其联合骶髂螺钉（BS2AI-ISS）的生物力学特性尚未明确。

方法

研究基于健康男性CT数据构建包含L4-骨盆的有限元模型，模拟右侧Denis II型骨折伴耻骨支骨折。设置三组内固定：S1/S2-TTS（螺钉直径6.5 mm，长度160/140 mm）、UTOS（腰椎螺钉50 mm）和BS2AI-ISS（S2AI螺钉9 mm×90 mm）。施加500 N轴向载荷叠加7.5 N·m扭矩模拟站立及多平面运动，评估垂直刚度、植入物最大von Mises应力和骨折端相对位移（RID）。

结果

垂直刚度：所有内固定均显著提升骶骨刚度，BS2AI-ISS（397.26%）仅次于S1/S2-TTS（443.18%），远超UTOS（228.38%）。

植入物应力：S1/S2-TTS应力最低（30.30-49.23 MPa），BS2AI-ISS居中（51.67-76.47 MPa），UTOS最高达329.01 MPa。

应力屏蔽：BS2AI-ISS的骨-植入物应力差（19.59 MPa）显著低于UTOS（183.43 MPa），接近S1/S2-TTS（14.74 MPa）。

骨折稳定性：站立位RID在BS2AI-ISS组为0.0539±0.0163 mm，与S1/S2-TTS（0.0313±0.0148 mm）无显著差异（p=0.352），但优于UTOS（0.0736±0.0314 mm，p=0.047）。

讨论

BS2AI-ISS的创新性体现在三方面：

1. 1.

   解剖普适性：规避骶骨变异和病理性骨通道限制，为TTS禁忌症患者提供替代方案；

2. 2.

   功能保留：终止于S1的固定范围避免腰椎僵硬，降低邻近节段退变风险；

3. 3.

   力学优势：通过双侧髂骨悬吊结构分散应力，其稳定性与黄金标准S1/S2-TTS相当，且显著优于UTOS。

局限性包括未考虑骨质疏松模型、钛棒潜在皮肤并发症，以及缺乏长期动态载荷分析。未来需通过尸体实验验证其临床适用性。

结论

BS2AI-ISS在单侧Denis II型骶骨骨折中展现出与S1/S2-TTS相当的生物力学稳定性，同时兼具解剖适应广、腰椎活动保留等优势，为临床提供了新的术式选择。