髋臼上螺钉通道的影像解剖学研究及其固定C1型骨盆骨折生物力学的有限元分析

发布时间：2020-04-15 02:29

【摘要】：目的:1.探究髋臼上螺钉进钉点、方向,比较全程和半程置钉的安全范围差异。2.利用有限元分析法比较髋臼上螺钉固定和其他微创固定Tile C1型骨盆骨折的稳定性差异。方法:1.髋臼上螺钉安全范围的影像学研究:收集男、女骨盆CT数据各50例,利用Mimics软件重建髋臼上(髂前下棘至髂后上棘方向)骨通道三维模型。同一横断面上,通道前、后狭窄处中点连线方向即为螺钉方向,沿该方向每2.5mm为一层,逐层测量安全置钉的相关指标。在1/2高度层面放置半程和全程中心虚拟螺钉,测量虚拟螺钉方向及进钉点与髂前下棘的位置关系。在水平面和矢状面上移动钉尖,测量虚拟螺钉的安全范围。2.不同微创固定方式的生物力学有限元分析:我们将标准骨盆模型导入Geomagic Studio 13软件建立有限元分析模型,首先转化为NURBS封闭曲面骨盆模型,以IGS格式文件保存后导入SolidWorks 2016软件,然后人为制造累及耻骨联合和一侧骶孔的Tile Cl-3a2型骨折模型,同时构建出骶髂螺钉、INFIX内固定和C型钳、髋臼上及髂嵴前环外固定模型。将固定模型以IGS格式导入SolidWorks 2016软件中,将不同微创固定方式与骨折模型进行装配。运用Hypermesh 12.0软件将获得的装配体模型进行网格划分,然后以Inp格式文件保存后导入Abaqus 6.14软件,分别对连接棒、螺钉及骨盆进行赋值,螺钉与骨质和连接棒之间设为绑定连接关系,作以下静力分析:(1)垂直方向静力分析:固定双侧髋臼窝,限制6个自由度的活动,分别在不同固定模型的骶1椎体上表面施加500N垂直向下载荷;(2)前后方向静力分析:约束双侧髂嵴后份,限制6个自由度的活动,分别在各模型的耻骨联合前表面施加500N水平向后载荷;(3)侧方静力分析:固定双侧髋臼窝,限制6个自由度的活动,分别在不同固定模型的左侧髂结节施加500N水平向右载荷。分析不同微创固定方式在三种载荷加载情况下骨折骨盆的von Mises应力分布和位移分布。结果:1.髋臼上骨通道存在前、后两狭窄点,在不同层面其宽度不同,从下至上,“前狭窄”由窄变宽再变窄,“后狭窄”逐层增宽。虚拟螺钉通道中间层较宽,上下层较窄;全程钉长约130mm,中心通道宽度90%的男、女性分别大于7mm和6mm;半程钉长约70mm,中心通道宽度90%的男、女性分别大于11mm和9mm;进钉约50mm至前狭窄,100mm至后狭窄;螺钉向内侧和头侧倾斜,与矢状面的和横断面的夹角均约为30°,半程钉的安全倾角范围比全程钉大3～6°;97%的进钉点位于髂前下棘中心外侧,其中外下方占71%。2.共构建13种微创方式固定Tile C1型骨盆骨折的有限元分析模型。1号模型为S1+S2骶髂螺钉;2号和3号模型分别为置钉深度为5cm和7cm的INFIX;4号模型为骨盆C型钳;5～8号模型分别为置钉深度为5cm、7cm、10cm和13cm的单针髋臼上前环外固定架;9～12号模型均为髋臼上+髂前上棘双针前环外固定架,其中髋臼上钉的置钉深度分别为5cm、7cm、10cm和13cm,髂前上棘钉的置钉深度为5cm;13号模型为髂前上棘双针前环外固定架,两钉深度均为5cm。有限元分析中:垂直方向静力分析时,1～13号模型最大位移分别为:0.061mm、0.797mm、0.541mm、0.364mm、0.813mm、0.772mm、0.743mm、0.727mm、0.740mm、0.703mm、0.682mm、0.676mm 和 0.808mm;前后方向静力分析时,1～13号模型最大位移分别为:0.725mm、0.381mm、0.380mm、0.958mm、0.440mm、0.409mm、0.394mm、0.385mm、0.392mm、0.386mm、0.380mm、0.367mm 和 0.418mm;侧方静力分析时,1～13号模型最大位移分别为:0.161mm、0.311mm、0.260mm、0.227mm、0.335mm、0.331mm、0.296mm、0.262mm、0.261mm、0.260mm、0.254mm、0.243mm 和 0.266mm。结论:1.髋臼上虚拟螺钉的进钉点主要位于髂前下棘中心外方,指向内侧和头侧,与矢状面和横断面的夹角均约30°,半程置钉比全程置钉更安全。2.不稳定骨盆骨折临时固定时,可采用髋臼上长钉联合髂嵴置钉的方式以增加对后环的稳定性。
【图文】：

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图１髋臼上骨通道重建逦图２骨通道相关参数的测量逡逑Ｆｉｇ．ｌ邋Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔ邋ｔｈｅ逦Ｆｉｇ．２邋Ｍｅａｓｕｒｅ邋ｔｈｅ邋ｒｅｌｅｖａｎｔ邋ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ邋ｏｆ邋ｔｈｅ逡逑ｓｕｐｒａ－ａｃｅｔａｂｕｌａｒ邋ｂｏｎｅ邋ｃｏｒｒｉｄｏｒ逦ｓｕｐｒａ－ａｃｅｔａｂｕｌａｒ邋ｂｏｎｅ邋ｃｏｒｒｉｄｏｒ逡逑图３置钉角度测量逡逑Ｆｉｇ．３邋Ｍｅａｓｕｒｅ邋ｔｈｅ邋ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｃｅｎｔｒａｌ邋ｓｃｒｅｗ逡逑
【学位授予单位】：重庆医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R687.3

【参考文献】

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6 汪方;唐昊;王秋根;党瑞山;杨庆;黄会龙;郭晓丹;;髋臼上方置钉骨盆外固定的应用解剖[J];解剖学杂志;2010年03期

7 肖进;尹庆水;张美超;赵卫东;马向阳;李鉴轶;;垂直载荷作用下骨盆的三维有限元分析[J];中国组织工程研究与临床康复;2008年39期

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9 丁浩;马金忠;黄建华;张明贵;高伟;;不稳定型骨盆骨折的手术治疗[J];中国骨与关节损伤杂志;2007年01期

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2 石岩;骨盆及骶髂螺钉内固定稳定性的生物力学研究[D];苏州大学;2007年

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本文编号：2628027