J Pers Med：钢板螺钉与空心加压螺钉治疗B2型骨盆骨折的有限元分析

骨盆骨折是临床上最常见的高能损伤类型之一，其中Tile B2型骨盆骨折是一种非常常见的损伤类型，主要包括骨盆前环和同侧骨盆后环的损伤。治疗通常是手术，只要病人能忍受，但手术治疗的选择仍然相对较大。

目前，骶髂关节螺钉已被广泛接受用于B2 Tile骨盆骨折后环固定。然而，骨盆前环的稳定性实际上与骨盆后环的稳定性同样重要，骨盆前环是加强骨盆负重弓的重要机械元件。

目前，骨盆前环的固定方法尚不清楚，改良髂腹股沟入路置入钢板是较常用的内固定方法之一。Xiaowei Yu等人的研究结果表明，微创解剖钢板技术治疗上、下耻骨骨折效果满意。然而，耻骨骨折钢板内固定并不能很好地解决所有的临床问题。例如，在治疗耻骨远端骨折时，需要通过耻骨联合固定钢板螺钉，这样会给患者日后带来一些并发症。近年来，人们尝试使用微创空心加压螺钉固定耻骨上支骨折，也取得了良好的临床效果。虽然已经有一些比较骨盆前环固定方式的研究，但仍缺乏相关类型的有限元分析研究来阐述这一问题。

本研究的目的是通过有限元分析模拟Tile B2型骨盆骨折，比较钢板螺钉和空心加压螺钉分别在站立和坐姿下固定上耻骨的力学分析。

方法：对患者进行CT扫描，建立B2型骨盆骨折的三维数字模型。然后根据解剖特征重建主韧带结构，建立B2骨盆骨折有限元模型。骨盆后环采用骶髂关节螺钉固定，耻骨上支前环损伤分别采用钢板和空心加压螺钉固定。在两种模型中，双侧髋臼或坐骨粗隆两侧的自由度受到限制。在骶骨上表面施加600 N的垂直载荷，测量站立和坐姿时骨盆的位移和应力分布。

表1 骨架模型各部分的材料属性

表2 骨盆的主要韧带参数

图1所示  (A)骶髂关节螺钉联合骨盆前环钢板固定FE模型Tile b2骨盆骨折。(B)用骶髂关节螺钉和骨盆前环空心螺钉固定FE模型Tile b2骨盆骨折。

图2 (A,B)站立时前环钢板组和前环空心螺钉组的载荷及边界条件。(C,D)坐位前环钢板组和前环空心螺钉组的载荷及边界条件。

图3  不同固定方式下Tile b2骨盆骨折的最大总位移((A)前环空心加压螺钉坐姿组;(B)前环空心加压螺钉站立组;(C)前环钢板坐位组;(D)前环钢板站立组

图4 不同固定方式下Tile b2骨盆骨折的最大总位移((A)前环空心加压螺钉坐姿组;(B)前环空心加压螺钉站立组;(C)前环钢板坐位组;(D)前环钢板站立组)。

图5 Von Mises应力分布V不同种植体固定骨盆模型站立位的Mises应力分布。(A)前环钢板。(B)前环空心螺钉。V不同种植体坐位固定骨盆模型的Mises应力分布。(C)前环钢板。(D)前环空心螺钉。

结果：有限元模拟结果显示，钢板组和空心螺钉组盆腔健康侧和患侧的位移分布比较均匀。坐姿时最大位移值大于站立位，空心螺钉内固定最大位移值大于钢板内固定。在四组固定模型中，空心螺钉坐位组骨盆最大位移值为1616.80 × 10⁻³ mm，大于其他三组，该组前环空心螺钉总位移值为556.31 × 10⁻³ mm。各模型骨盆应力分布在四组模型中相似，其中空心螺钉坐姿组骨盆应力最大为201。站姿最大应力为149 MPa。MPa大于坐位空心螺钉固定时的MPa。

结论：采用空心螺钉或钢板站立或坐位固定骨盆前环患者均可获得满意的生物力学效果，且钢板和螺钉的安全余地明显。

文献来源：

 Li D,  Ren H,  Zhang X,Finite Element Analysis of Channel Screw and Conventional Plate Technique in Tile B2 Pelvic Fracture.J Pers Med 2023 Mar 10;13(3)