新型内固定系统对骶骨骨折固定的三维有限元分析

摘要

目的：设计新型的、稳定有效的、符合手术需求的内固定装置系统，并对新型内固定系统固定不同类型的骶骨骨折进行生物力学研究，为临床骶骨骨折手术中选择合适的内固定系统提供理论根据。
　　方法：(1)根据骶髂外板面解剖学特点设计出符合要求的新型内固定系统如解剖型钢板系统及膨胀螺钉系统，前者又包括矩型板空心螺钉、矩型板实心螺钉、凸型板空心螺钉、凸型板实心螺钉四种。(2)通过对一正常男性青年志愿者从腰5至双侧股骨干上1/3段的区域进行CT扫描，使用Mimics、Imageware软件构建正常骨盆三维有限元模型，获取到正常骨盆三维模型以500N的力在腰5椎体轴向上加载下的应力分布、骨折位移情况。(3)建立不同类型骶骨骨折(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区)模型，使用UG软件进行各种骨裂缝的切割以及六种不同固定方式的装配，包括四种新型解剖型钢板模型、新型膨胀螺钉以及目前已应用于临床的骶髂螺钉模型。同样以500N的力在腰5椎体轴向上进行加载，观察并测量骨折模型的应力分布、骨折位移情况，以进行新型内固定系统对不同类型骶骨骨折固定的三维有限元分析比较。
　　结果：(1)得出在腰5椎体轴向上施加500N的力进行加载下，正常骨盆三维有限元模型应力传导以及分布情况基本对称；六种不同的内固定系统分别对骶骨Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区骨折模型的应力分布情况与正常骨盆模型基本相似，但传导情况有所不同：骨折一侧的受力明显小于未骨折一侧。(2)骶骨Ⅰ区骨折的位移量最小为矩型板实心螺钉内固定模型，最大为骶髂螺钉内固定模。(3)骶骨Ⅱ区骨折的位移量最小为膨胀螺钉内固定模型，最大为骶髂螺钉内固定模型。(4)骶骨Ⅲ区骨折的位移量最小为凸型板实心螺钉内固定模型，最大为骶髂螺钉内固定模型。
　　结论：本实验结果表明相较与目前传统的骶髂螺钉系统固定而言，五种新型的内固定系统对骶骨Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区的骨折均能提供更有效、更稳定的固定。同时，基于骶骨特殊的解剖结构，五种新型的内固定系统对不同类型的骶骨骨折固定效果也有所不同：对于骶骨Ⅰ区骨折，矩形板实心螺钉固定位移最小，最稳定；对于骶骨Ⅱ区骨折，膨胀螺钉固定位移最小，最稳定；对于骶骨Ⅲ区骨折，凸型板实心螺钉固定位移最小，最稳定。对于不同类型的骶骨骨折选用不同的更适合的内固定系统具有重要的临床意义。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

引言

材料与方法

1.1 总体设计

1.2 仪器和设备

结果

2.1正常骨盆

2.2骶骨Ⅰ区骨折

2.3 骶骨Ⅱ区骨折

2.4 骶骨Ⅲ区骨折

讨论

3.1高能量损伤

3.2 骶骨骨折的分型

3.3 骶骨骨折的治疗

3.4 设计螺钉钢板的标准--YY0018-2002《骨接合植入物 金属接骨螺钉》

3.5绘制三维模型软件—SolidWorks2012

3.6 解剖型钢板、螺钉的特点

3.7膨胀螺钉的特点

3.8有限元分析

结果分析

4.1骶骨Ⅰ区骨折

4.2骶骨Ⅱ区骨折

4.3骶骨Ⅲ区骨折

结论

参考文献

综述

致谢

附录：攻读硕士学位期间发表的部分学术论著