不稳定骨盆骨折内外固定方法的生物力学研究

刘连涛，任 栋（综述），王鹏程（审校）

（河北医科大学第三医院创伤急救中心，河北省骨科研究所，河北石家庄 050051）

不稳定骨盆骨折内外固定方法的生物力学研究

刘连涛，任 栋（综述），王鹏程*（审校）

（河北医科大学第三医院创伤急救中心，河北省骨科研究所，河北石家庄 050051）

骨盆；骨折；外固定器；生物力学

骨盆骨折是一种骨科常见的严重损伤，随着交通事故及工伤事故的逐渐增多，骨盆骨折的发生率及病死率正逐年增多。骨盆骨折由高能量创伤造成，常伴有血流动力学不稳定，多脏器损伤，易导致畸形愈合、慢性疼痛、骨不连等并发症。早期有效的复位并固定能够减少并发症的发生，改善患者的预后。根据Ti1e分型，骨盆骨折可以分为A、B、C 3型，其中B型和C型被认为是不稳定骨折。B型骨盆骨折伴有骶棘韧带、骶结节韧带、骶髂前韧带的断裂，而骶髂后韧带保持完整，是旋转不稳定，垂直方向稳定的骨折。C型骨盆骨折伴有骶髂后复合体、骶棘韧带、骶结节韧带的断裂，垂直及旋转方向均不稳定。现就不稳定骨盆骨折内外固定的生物力学研究进展综述如下。

1 TileB型骨盆骨折

1.1 Ti1eB1型骨盆骨折：主要是由于外旋力作用于骨盆，导致耻骨联合分离或耻骨支的骨折，表现为开书样损伤，与Young-Burgess分型里的APCⅠ和APCⅡ型相似。对于耻骨联合分离＞2.5cm的患者，通常伴有骶棘韧带、骶结节韧带、骶髂前韧带的断裂，而骶髂后韧带保持完整，是旋转不稳定，垂直方向稳定的骨折，需要手术治疗。

1.2 外固定：Ti1eB1型骨折由于骶髂关节后侧韧带完整，应用骨盆外固定架固定后可产生关书样作用力，可以重建骨盆环的稳定。骨盆外固定架分为前环外固定和后环外固定。Ghanayem等［1］通过5具成人新鲜尸体标本制备了5例开书型骨盆骨折模型，比较了固定前环的骨盆外固定架和固定后环的骨盆C型钳，认为对于开书型损伤，2种外固定装置在恢复骨盆容积、减少耻骨联合分离、安装时间方面的差异无统计学意义，但是应用骨盆C型钳易伤及血管神经，且并发症较多。骨盆外固定架有2个进针点，前上方（置钉于髂嵴）和前下方（置钉于髋臼上方的致密骨，位于髂前下棘与髂后上嵴之间）。前上方置钉因其简便易于操作，神经损伤的可能性更小而被广泛的应用，尽管如此，前上方置钉相对于前下方置钉此却存在一定的问题。①髂骨翼的外形是窄而弯曲的，置钉的牢固程度是有限的，而且髂骨翼的坚硬度较前下方区域差。②对于肥胖的患者，螺钉与腹部皮肤的接触面积更大，容易导致钉道的感染及螺钉的松动。Kim等［2］制备了B1型模型，分别置钉于前上方和前下方区域，进行了生物力学实验，应用AO外固定架和Orthofix，证实对于B1型骨盆骨折，经髂前下棘置钉，AO外固定架的平均稳定性为 201.2N/mm，Orthofix的平均稳定性为203.2N/mm，而经前上方髂嵴置钉，AO外固定架的平均稳定性为143.9N/mm，Orthofix的平均稳定性为163.3N/mm，2种外固定架之间差异无统计学意义，而经髂前下棘置钉的外固定架能提供更高的生物力学稳定性。贾志刚等［3］认为，骨盆外固定支架固定开书型骨折时，外固定支架固定的方向与骨盆入口平面近似平行时固定效果最好，骨盆的生物力学稳定性最佳。

1.3 前环内固定：虽然骨盆外固定架在开书型骨盆骨折的治疗中取得了良好效果，但应用内固定所提供的生物力学稳定性优于骨盆外固定架，前路单平面外固定支架在获得和维持开书型骨盆骨折的复位中均有较高的不稳定发生率，且肥胖患者较不肥胖患者的不稳定发生率更高，而早期应用耻骨联合钢板固定可允许患者早期活动并能够维持可接受的复位。Simonian等［4］研究显示，2孔动力加压钢板（盒型钢板）加松质骨螺钉、4孔重建钢板和6孔重建钢板加皮质骨螺钉于耻骨联合上方固定，能有效控制耻骨联合分离，生物力学稳定性接近完整骨盆，远胜于骨盆外固定架，3种固定方法之间差异无统计学意义，更多孔的钢板固定对骨盆环力学稳定性的提高并无显著性作用。Tbrnetta等［5］报道，对于前环损伤的患者，应用单个3.5mm重建钢板治疗耻骨联合分离，耻骨联合反复的活动可能导致内固定的失败，特别是对于骨质疏松患者，他们建议采用4孔重建钢板治疗耻骨联合分离。Macavoy等［6］通过9具开书型骨盆骨折标本比较了单独耻骨联合钢板和双钢板，二者均显著提高了耻骨联合的稳定性，二者之间差异并无统计学意义，双钢板固定耻骨联合并无必要。笔者认为，对于开书型骨盆骨折耻骨联合分离＞2.5cm的患者，可在复苏阶段应用骨盆外固定架临时固定骨盆，有条件行内固定手术的患者，应早期行耻骨联合钢板固定来获得足够的稳定性，一般耻骨联合上方应用单一4孔重建钢板固定，即可以恢复骨盆稳定性，应用双钢板联合固定或更多孔的钢板固定并无必要。根据骨折不同的类型，也可用弧形重建钢板，有时也用3.5mm或4.5mm有限接触加压钢板。

目前，在开书型骨盆骨折是否需要固定后方骶髂关节还存在一定的争议。van den Bosch等［7］指出在开书型损伤中，前方耻骨联合钢板联合1枚骶髂螺钉并没有明显提供额外的稳定性，单纯固定耻骨联合即可，没必要加用骶髂关节螺钉。Dujardin等［8］认为在开书型骨盆骨折，在应用外固定架或者耻骨联合钢板后，仍存在骶髂关节的微动。这种骶髂关节慢性微小的不稳定可能会导致患者的疼痛和关节面的改变，甚至可能影响远期效果，试验证实同时应用骶髂关节钢板或骶髂关节螺钉，能够有效控制骶髂关节的微动。但是，在开书型骨盆骨折中是否固定后方骶髂关节还有待进一步探讨。

1.4 Ti1eB2型骨盆骨折：主要是由内旋外力作用于骨盆，由于侧方挤压型骨折常导致后复合体的嵌插，骨盆底的韧带保持完整，具有相对的稳定性，与Young-Burgess分型里的LCⅠ和LCⅡ型相似，只需要卧床治疗，不需要任何外固定或内固定，一般只有在矫正力线，恢复下肢长度时才需要手术。复位时需要外旋骨盆，可用外固定钉协助复位，复位后用外固定架固定，使半骨盆保持外旋，便可以达到稳定固定。如复位失败，可根据患者的情况考虑是否行切开复位手术。

2 TileC型骨盆骨折

2.1 Ti1eC型骨盆骨折：Ti1eC型骨盆骨折意味着骶髂后复合体、骶棘韧带、骶结节韧带的断裂，垂直及旋转方向均不稳定。C1型，单侧骶髂后复合体损伤，相当于APCⅢ型损伤。C2型，为双侧损伤，一侧为B型，一侧为C型。C3型，双侧C型损伤。

2.2 外固定：对于Ti1eC型骨折，单纯的骨盆前方外固定架主要作用于前环，不能为损伤的骨盆后环提供足够的稳定性。Ganz钳是一种骨盆后环外固定，可以迅速且直接对那些大出血患者的骨盆后环复位并且直接对骶髂区进行横向的加压，复位骶骨的骨折和分离的骶髂关节。在急诊室内就可进行操作，短时间内就可完成安装，且不会影响随后的腹部、骨盆及下肢的手术。对于C型骨盆骨折，无论是使用Ganz骨盆复位钳还是使用骨盆前方外固定架都不能够提供足够的稳定性，只是骨盆前方外固定架在降低前方耻骨支的活动方面更有优势，而针对稳定骨盆后环的Ganz钳在稳定骶髂关节方面更有优势。Ponsen等［9］研究表明，当外固定螺钉的直径从6mm增大至8mm，骨盆外固定的坚固程度提升20%，当螺钉的直径从6mm增至10mm时，稳固程度提升28%，并设计了3个进针点，在髂前上棘后方1cm和3cm分别为第1、2进针点。髂前下棘为第3进针点，螺钉深入50mm，1、3进针点置钉的稳定性比1、2进针点置钉提升72%，2、3进针点置钉的稳定性比1、2进针点置钉提升88%，当前方耻骨联合上钢板后稳定性比1、2进针点置钉提升5.2倍，比1、3进针点置钉提升3.6倍，比2、3进针点置钉提升3.6倍，前方单独钢板的稳定性是单独应用外固定架的1.4倍，增大螺钉的直径，髋臼上方置钉能够显著提高外固定架的生物力学稳定性。Gardner等［10］证实髋臼上方置钉的外固定架能够提高骨盆后环的稳定性，并报道了25例成功应用髋臼上方置钉临时稳定骨盆，其中4例使用股骨撑开器加强了骨盆后环的稳定。一旦条件允许，最终的内固定手术便可施行，但若软组织条件不好或出现感染，外固定可以安放更长的时间直至骨折和韧带愈合。Ponsen等［11］通过生物力学试验测试了多种外固定架并认为骨盆外固定架所能提供的稳定性很低，在Ti1eC型骨盆骨折中，单独应用任何骨盆外固定架不能够提供足够的稳定性来支持患者早期的负重以及活动。

2.3 内外固定联合：虽然骨盆外固定的不断改进显著地提高了Ti1eC型骨盆骨折治疗效果，但现行的外固定架并不是终极固定的最佳选择，远期治疗效果不能令人满意，一般只作为临时固定或者特定条件下的确定性治疗。外固定架联合后方T型钢板、动力加压钢板、1枚或2枚耻骨联合前方钢板、骶骨棒等，均显著的提升了骨盆的力学稳定性，远胜于单独应用骨盆外固定架。Ponsen等［11］将外固定支架联合应用1枚或2枚耻骨联合钢板，分别在Ti1eC型骨盆骨折上进行实验，结果显示外固定支架结合1枚钢板至少可使骨盆的稳定性提升2倍，而联合双钢板固定可使稳定性提高 4倍。Stocks等［12］通过5具尸体制备的双侧垂直不稳定模型比较了4种固定方式，单独应用外固定架、外固定架联合骶骨棒、骶骨棒联合1枚或2枚耻骨联合钢板，结果显示骨盆外固定架联合骶骨棒较单独应用前方外固定钢板显著地提高了骨盆的稳定性。骶骨棒联合前方耻骨联合钢板能够达到完整骨盆65%～71%的稳定性，而骶骨棒联合骨盆外固定架仅能达到完整骨盆强度的46%。Rieger等［13］认为Ti1eC型骨盆骨折前方固定架联合应用骶髂关节钢板、骶髂螺钉以及骶骨棒的生物力学稳定性差异并无统计学意义。Yinger等［14］研究表明，2枚骶髂螺钉固定使骨盆后环获得较大的纵向及旋转稳定性，单独1枚骶髂螺钉所能提供的稳定性最小。但就此认定哪种方法更为可靠不能肯定，因为骶髂关节的稳定性除与固定器械的选择和方法有关外，与其自身的形状、复位程度也有密切关系。van Zwienen等［15］证实外固定架联合2枚骶髂螺钉（置钉于S1椎体）稳定性最高，因为S1椎体骨密度较骶骨翼高60%，对螺钉的把持力较强，所以骶髂螺钉要尽量打入S1椎体，而S2的椎弓根较小，S2螺钉易损伤神经根，手术风险较大。

2.4 后环内固定：Comstock等［16］对常用的内固定技术进行生物力学实验，结果表明相对于完整骨盆，在对抗轴向负荷方面联合应用骶骨棒和骶髂螺钉稳定性可达完整骨盆的90%，单独应用骶髂螺钉可达84%，单独应用骶髂关节钢板可达71%，而单独应用骶骨棒仅达67%。在对抗旋转负荷方面，联合应用骶骨棒和骶髂螺钉稳定性可达完整骨盆的91%，单独应用骶髂螺钉可达85%，单独应用骶骨棒仅可达83%，单独应用骶髂关节钢板可达68%。但是，Simonain等［17］在解剖复位后于S1椎体打入2枚全螺纹的骶髂关节螺钉后，联合应用张力带钢板或骶骨棒与否差异无统计学意义。近年来，Schi1dhauer等［18］设计了1种三角形固定系统（TOS），首先用骶骨横向固定装置固定，然后应用AO内固定和椎弓根系统将L4～5椎弓根与髂骨翼固定，通过实验证实新的三角形固定系统能够提供比骶髂关节螺钉固定更显著的稳定性，并在随后在TOS术式的基础上进行改良，增加了双侧LDS固定横杆连接或骶髂螺钉连接的固定方式治疗DenisⅢ型或H型骨折，取得了比较满意的疗效。刘树平等［19］根据 Schi1dhauer的三角固定理念，将 Co1orado2TM骶髂板应用于Ti1eC型骨盆骨折中骶髂关节骨折脱位的治疗，重建骶髂关节稳定性，可以使骨盆环获得良好的旋转与垂直方向的即刻稳定，并维持至骨折愈合，是治疗Ti1eC型骨盆骨折中骶髂关节骨折脱位的有效方法之一。张烽等［20］比较了重建钢板内固定、骶髂螺钉内固定、Co1orado2TM内固定3种不同内固定的生物力学稳定性，认为Co1orado2TM固定最为坚固。席焱海等［21］认为单侧三角固定抗疲劳能力不如双侧固定，建议尽量避免单侧固定，即使进行单侧固定，也应尽早取出，避免断钉、断棒风险。I1harreborde等［22］比较了骶髂关节螺钉和骶髂关节铰链型固定，证实在稳固程度及运动残差方面二者差异无统计学意义，只是在骨盆旋转运动残差方面骶髂关节铰链型固定要稍好一些，尽管如此，二者的稳固程度均逊于健康骨盆。骶髂关节铰链型固定的效果看起来是可靠的，但其远期效果还有待评估。

骶髂关节螺钉固定已成为目前固定骨盆后环较为常用的方法，2枚螺钉较1枚直径相同的螺钉稳定已基本获得统一意见。van Zwienen等［23］认为将2枚骶髂螺钉置于S1椎体与1枚螺钉置于S1、1枚螺钉置于S2的稳定性差异无统计学意义，但前者安全性较后者高。TOS固定技术的牢固和优异的强度已经得到了大家的广泛认可，改良的椎弓根钉棒固定系统，继承了TOS固定术式的精髓，模拟和改良了其部分特点，但其临床应用及功能评价方面尚需进一步观察。

2.5 前后环联合内固定与单纯后环固定的比较：目前，对于前、后环同时损伤的患者，后环坚强内固定已基本获得共识。Comstock等［16］认为骨盆后环坚强内固定后，前环可以不用固定。Stocks等［12］的实验中骶骨棒联合前方耻骨联合钢板能够达到完整骨盆65%～71%的稳定性，而骶骨棒联合骨盆外固定架仅能达到完整骨盆强度的46%。Sagi等［24］指出单独应用1枚或2枚骶髂螺钉在联合耻骨联合钢板后可以显著提高骨盆的稳定性。应用1枚骶髂螺钉联合耻骨联合钢板足以达到稳定效果，无需应用2枚骶髂螺钉。笔者认为，当前后环同时损伤时，骨盆形成闭合的环状结构，可提供更高的稳定性，有必要同时固定骨盆的前后环，使患者可以早期下床活动，功能锻炼，减少并发症的发生。

综上所述，通过分析不同实验室的研究，我们发现目前大部分实验所用的标本大多为老年防腐尸体，缺乏骨盆周围的软组织支撑、肌肉活力，还有的应用铝、有机玻璃或塑料的骨盆模型，负载方式及测量方式也不尽相同，这些问题在我们评估骨盆环这样一个复杂的解剖结构时尤为突出。这样，所得出的结论之间可比性不强，因此研究产生的结论也不能很快地应用并指导临床，尚需长期的实践及总结。随着对骨盆生物力学的深入研究，新材料、新方法的不断出现，对骨盆骨折稳定性将会有更加清晰和深入的认识。可以预见，骨盆骨折的治疗将日趋简化、规范和有效。

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（本文编辑：赵丽洁）

R683.3

A

1007-3205（2012）04-0485-05

2012-03-20；

2012-04-10

刘连涛（1984-），男，河北石家庄人，河北医科大学第三医院医学硕士研究生，从事创伤骨科疾病诊治研究。

*通讯作者。Emai1：wpcheng999@yahoo.com.cn

10.3969/j.issn.1007-3205.2012.04.049