APP下载

耻骨联合分离记忆合金内固定器生物力学初探*

2020-08-25宫玉锁李盛华朱艳国

甘肃科技 2020年12期
关键词:记忆合金耻骨骨盆

周 君,宫玉锁,李盛华,朱艳国

(甘肃省中医院,甘肃 兰州 730050)

单纯耻骨联合分离损伤较为少见,常常合并骨盆及其他部位损伤,系高能量创伤所致,包括高处坠落伤、交通伤等。耻骨联合分离大于等于2.5cm,伴骨盆旋转不稳定,以及有明显并发症时,多采取手术治疗[1]。现阶段内固定方式多为钢板螺钉内固定,但多数患者遗留慢性下腰痛,甚至内固定应力集中,发生断裂等并发症[2]。鉴于此,记忆合金内固定器治疗逐渐应用于临床,特点为微创、手术操作简单、不损伤其他组织前提下利于损伤愈合,且患者功能恢复较快等优势[3]。通过生物力学测试,比较耻骨联合分离记忆合金内固定器与动力加压钢板的生物力学稳定性,为临床治疗提供实验数据支持,有助于优化临床治疗方法。

1 材料与方法

1.1 实验材料

万能生物材料试验机 (日本岛津公司AGISM20kN型),高清位移摄像装置(兰州西脉记忆合金有限责任公司提供)及配套数据分析软件。内固定材料及实验配套器械 (3.5mm动力加压钢板与配套螺钉,强生上海医疗器械有限公司;耻骨联合分离记忆合金内固定器,兰州西脉记忆合金股份有限公司),义齿基托树脂(Ⅱ型,上海新世纪齿科材料有限公司)等。

1.2 耻骨联合分离模型制作

成人防腐尸体骨盆6具(男4具,女2具),由兰州大学医学院解剖教研室提供,年龄42~69岁,平均49.7岁。标本自腰4~5水平直至双侧股骨1/3处切断,只保留双侧骶髂关节及韧带结构、双侧髋关节及韧带结构、双侧骶棘韧带和双侧骶结节韧带。切断耻骨联合周围韧带,分离耻骨联合>2.5cm。造模成功后用福尔马林液浸泡备用。

1.3 生物力学测试

腰4、5椎体及双侧股骨用义齿基托树脂包埋,凝固成形;安装于义齿基托树脂约15°角度底座。耻骨联合对缘放置标记球,使双侧髂前上棘与耻骨联合处于同一冠状平面,固定于生物材料试验机上,安装调节测试装置。对照组:复位钳复位耻骨联合,4孔动力加压钢板耻骨联合上方固定。匀速加载负荷记录耻骨联合相对位移。观察组:复位钳复位耻骨联合,将耻骨联合分离记忆合金内固定器下缘的固定棘齿在冰盐水中撑开后,主板贴敷耻骨联合表面,将位于主板下缘两侧的固定棘齿热盐水热敷,使其恢复形状并加压固定。匀速加载负荷记录耻骨联合相对位移。实验结束,检查标本有无损伤及固定器有无松动。

1.4 观察指标

观察耻骨联合不同固定方式后,耻骨联合水平方向相对位移,单位面积承受最大应力(强度)[4-6]。位移图像经互相垂直的摄像头分别采集,得到目标的三维位移情况,经软件换算得出耻骨联合水平相对位移数据(兰州西脉记忆合金股份有限公司力学测试中心协助完成)。

1.5 统计学处理

2 结果

结果显示:不同载荷下,两组内水平方向位移差异具有统计学意义(F=108.372,P<0.05)。动力加压钢板组(对照组)水平方向位移明显高于耻骨联合分离记忆合金固定组(观察组)(P<0.05)。水平方向位移各组内不同载荷之间比较,结果显示:对照组(动力加压钢板)600 N水平位移值高于其他载负荷(P<0.05)。耻骨联合分离记忆合金固定组(观察组)强度优于动力加压钢板组(对照组)(P<0.05)(见表1)

表1 不同载荷耻骨联合水平方向位移和强度(n=6,单位:mm)

3 讨论

生物力学试验证明,对于维持骨盆环整体稳定性,骨盆前环占稳定作用的40%,而后部结构占其稳定作用的60%[7]。耻骨联合参与维持骨盆前环稳定性,稳定耻骨和耻骨联合。Dommisse等[8]观察,成年男性耻骨联合韧带可承受超过235kg的重量,其承受张应力可达270kg,较压应力更大。

所以在骨盆前环受到高能量损伤时首先发生断裂。进而影响后环的稳定性及位移程度[9、10]。单纯耻骨联合分离,仅需前环固定,内固定比外固定具有更好的生物力学稳定性[11]。

钢板螺钉固定做为耻骨耻骨联合分离常用固定方式。但是由于应力集中易引起内固定断裂或松动。随着记忆合金被应用于临床,自身具有独特形状记忆性能,目前被制作成各种内固定器,广泛用于微动关节及骨折部位的手术治疗。同时研究结果显示[12],骨折断端记忆合金固定能自动持续加压,使骨折端获得足够稳定性。

模型随加载负荷增加,耻骨联合间隙随之增宽,即耻骨联合分离位移与加载负荷呈正相关。

我们研发的耻骨联合分离记忆合金内固定器下缘的复位拉钩,将闭口内缘拉紧复位,提供了耻骨联合最大的复位作用。对抗耻骨联合分离水平方向位移。由于镍钛合金的记忆效应,钢板与骨面贴敷比动力加压钢板更加紧密,从而比动力加压钢板具有更好的对抗水平方向位移的作用。

强度是材料在不发生形变的情况下对抗外负荷的能力。因此,强度决定了内植物所能承受负荷的大小。动力加压钢板多采用纯钛制成,强度低于我们研制的耻骨联合分离记忆合金内固定器,究其原因可能是记忆合金内固定器多采用镍钛记忆合金构成,增加了一定的金属延展性。

该实验标本样本量偏小,模型标本多次力学测试,造成一定的实验结果影响。有必要加载三维有限元研究,进行不同载负荷作用力研究,模拟耻骨联合实际受力情况,为临床治疗提供一定的借鉴意义。

猜你喜欢

记忆合金耻骨骨盆
锥状肌及耻骨前韧带的解剖学观测
正常妊娠期耻骨联合间隙宽度变化临床观察
形状记忆合金及其研究进展综述
你的翘臀!可能是假的
走进记忆合金
痛经,当心是骨盆歪
6岁儿童骨盆有限元模型的构建和验证
“翘臀”腰疼,警惕骨盆前倾
基于形状记忆合金的结构裂缝自修复研究
穴贴耻骨联合痛点治腰痛