髖臼中柱壁形態(tài)學及生物力學的實驗研究.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化性，髖臼與骨盆的整體性及“頭臼對應”的系統(tǒng)性概念，在Letournel和Judet兩柱理論的基礎上創(chuàng)新性的提出了髖臼三柱理論。將臼頂負重區(qū)及其上方對應的骨質(zhì)增厚區(qū)域作為髖臼中柱加以獨立區(qū)分。而臼頂作為髖臼中柱的組成部分，是負重關節(jié)面，

2、臼頂區(qū)月狀關節(jié)面的完整性與穩(wěn)定性是承擔髖臼生理功能的重要基礎，涉及此處骨折會導致股骨頭與髖臼之間的接觸面積和應力等關系發(fā)生改變，從而大大增加遠期創(chuàng)傷性關節(jié)炎的發(fā)生概率。涉及髖臼負重關節(jié)面的骨折雖然早在上個世紀中期就被明確提出，并認為其是髖臼骨折診療中的重要影響因素，但縱觀半個多世紀的髖臼骨折研究發(fā)展史，針對髖臼臼頂?shù)幕A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。與之相應的解剖學測量、分類方法、診斷標準、手術技術和內(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構及功能進行充分研究，從形態(tài)學和生物力學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測量，定量分析髖臼中柱后壁的形態(tài)特點及臨床意義，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本（男8例，女7例），對髖臼整個后壁采用角度分區(qū)法，分別測量不同層面不同分割點的后壁厚度，并驗證分析其結果。
　　 研究結果:
　　 1、距臼緣5mm處測量的髖臼中柱后壁平均厚度波動于(6.47±0.61～7.43±0.71)mm，髖臼后柱后壁平均厚度波動于(5.62±0.51～6.33±0.61) mm，臼頂平均厚度波動于

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于(8.81±0.67～13.35±0.89) mm，髖臼后柱后壁厚度波動于(7.02±0.63～7.66±0.69) mm，臼頂平均厚度波動于(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于(12.08±0.78～19.84±1.03) mm，髖臼后柱后壁厚度波動于(10.17±0.76～11.12±0.77) mm，臼頂平均厚度波動于(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于(7.71±0.74～8.27±0.99) mm，距臼緣10mm處測量的臼頂厚度波動于(14.46±0.97～1

9、7.05±1.35) mm，距臼緣15mm處測量的臼項厚度波動于(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于(6.77±0.59～7.67±0.67)mm、髖臼后柱后壁平均厚度波動于(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于(6.13±0.61～7.

10、11±0.55)mm、髖臼后柱后壁平均厚度波動于(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于(9.39±0.65～14.38±0.86)mm、髖臼后柱后壁平均厚度波動于(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于(8.15±0.71～12.17±0.94) mm，髖臼后柱后壁平均厚度波動于(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于(12.50±0.78～20.47±1.13)mm、髖臼后柱后壁平均厚度波動于(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于(11.60±0.94～19.12±0.99)mm、髖臼后柱后壁平均厚度波動于(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)計學差異(p＞0.05)。

12、
　　 研究結論:
　　 本研究通過相關解剖學與形態(tài)學測量，發(fā)現(xiàn)后上壁（髖臼中柱后壁）的唇緣短而厚，而非負重臼后壁（髖臼后柱后壁），則長而薄。整個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)結構取決于其所處的力學環(huán)境，髖臼中柱后壁除了傳統(tǒng)意義上維持“頭臼對應”穩(wěn)定性功能外，還可能參與髖臼部分負重，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，我們對整個髖臼后緣厚度在不同點位上進行了解剖學測量，也為髖臼骨折臨床固定提供相關解剖學參考，避免內(nèi)固定物進入關節(jié)內(nèi)，有一定的臨床意義。同時也為髖臼的

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研究
　　 研究目的:
　　 通過對骨盆標本進行髖臼中柱后壁區(qū)域的生物力學實驗研究，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重頂區(qū)的髖臼骨折的生物力學行為的影響，從實驗生物力學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本平均分為兩組，分別按需進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，應用數(shù)字圖像相關測量技術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，另一側用ATMFS固定）下加載

16、至1500N，應用數(shù)字圖像相關測量技術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)計學分析比較。
　　 研究結果:
　　 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）下的生物力學對照研究結果:(1)實驗加載及測量過程中，所有標本均無骨折發(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應力下，均能夠滿足骨折固定要求，達到堅強穩(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)計學差異。
　　 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]）下的生物力學對照研究結果:(1)實驗加載及測量過程中，所有標本均無骨折發(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應力下，均能夠滿足骨折固定要求，達到堅強穩(wěn)定固定;(2)螺釘+重建鎖定鋼板固定側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)計學差異。
　　 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軸上的位移遠大于X軸上的位移。
　　 研究結論:
　　 髖臼中柱后壁與髖臼后柱后壁廣義概念上雖都歸于髖臼后壁，但實際承擔的生物力學效應卻不盡相同（髖臼中柱后壁所承受的應力明顯大于髖臼后柱后壁），所以在臨床中應區(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，雖然都能滿足堅強固定要求（所有組骨折部位上、下