骨盆骨折后环不同内固定方式的力学稳定性有限元分析
骨盆骨折治疗：后环内固定方式哪个更稳定？
我们常说骨折治疗需要“对症下药”，但面对复杂的骨盆骨折，是后环结构的损伤，医生该如何选择最合适的内固定方式？2025年，一项基于三维有限元分析的研究给出了明确答案：改良TOS术式内固定是稳定性最好的选择，其效果接近正常骨盆结构；而常规张力带钢板固定则稳定性最差，几乎和保守治疗无异。模拟不同内固定方式对Tile B型和Tile C型骨折的作用，为临床提供了科学依据。
研究目标：破解骨盆骨折内固定难题
骨盆骨折的治疗一直是骨科领域的挑战，是后环骨折。这类骨折常伴随明显的移位和不稳定，而内固定方式的选择直接影响愈合效果。2025年的这项研究三维有限元模拟，比较了Tile B型（旋转不稳定型）和Tile C型（垂直不稳定型）骨折后环的五种内固定方式，包括：
- 不固定（后环保守治疗）
- S1骶髂螺钉固定
- S1+S2骶髂螺钉固定
- 后环张力带钢板固定
- 改良TOS术式固定
最终发现，改良TOS术式稳定性最佳，S1+S2螺钉次之，而张力带钢板的效果甚至不如保守治疗。
数据来源：真实人体CT模拟实验
研究团队使用29岁健康男性的CT扫描数据（2025年）构建了下腰椎-骨盆的三维有限元模型。Mimics10.1、Geomagic Studio 12、Abaqus 6.14-1等软件，模拟了正常骨盆的应力分布、应变传导，并进一步设计了Tile B和Tile C两种类型骨折模型。
- Tile B型：仅损伤后环的骶髂关节，模拟旋转不稳定。
- Tile C型：同时损伤后环和前环，模拟垂直不稳定。
随后，团队在模型中分别尝试固定前环（耻骨联合处）或不固定前环，并测试后环不同内固定方式对稳定性的影响。所有数据均基于2025年的真实实验，确保结果的科学性和临床相关性。
结果分析：改良TOS术式稳定最显著
研究结果显示：
- Tile B型骨折：所有内固定方式稳定性均低于正常骨盆，位移大小排序为“改良TOS术式（Ⅴ型）< S1+S2螺钉（Ⅲ型）< S1螺钉（Ⅱ型）< 张力带钢板（Ⅳ型）< 保守治疗（Ⅰ型）”。
- Tile C型骨折：稳定性差距更大，位移大小排序为“改良TOS术式（Ⅴ型）< S1+S2螺钉（Ⅲ型）< S1螺钉（Ⅱ型）< 张力带钢板（Ⅳ型）< 保守治疗（Ⅰ型）”。
关键发现：
- 改良TOS术式：在L3和L4椎体放置椎弓根钉并横向连接，能有效限制后环移位，稳定性最高。
- 张力带钢板：仅连接两侧髂骨翼，对后环的固定作用有限，稳定性差到与保守治疗相似。
- 前环固定：虽然不能大幅改善后环稳定，但能轻微提升整体效果，对Tile C型骨折效果更为明显（稳定提升2%-4.5%）。
为什么张力带钢板稳定性差？
张力带钢板的原理是螺钉固定两侧髂骨，宛如“箍桶”一样约束骨盆后环。但实际模拟显示，它对后环的固定作用有限。原因在于：
- 钢板未接触骶骨，无法有效分散垂直剪切力。
- 骶髂关节的解剖结构复杂，钢板无法模拟其生物力学自锁功能。
- Tile C型骨折中，骶髂关节面因损伤出现凹凸不平，导致稳定性骤降，而张力带钢板的固有设计难以适应这种变化。
张力带钢板更适合无明显移位的后环损伤，但对于Tile B和Tile C型骨折，这种固定方式并不推荐。
改良TOS术式：安全性与稳定性兼得
改良TOS术式在L3、L4椎体及右髂后上棘附近植入椎弓根钉，结合预弯连接棒的技术，实现了对骨盆后环的多点约束。相比传统TOS术式（固定L4、L5或L5、S1），改良术式有两大优势：
- 连接棒预弯更简单，减少对椎旁肌肉的损伤，术后恢复更顺利。
- 螺钉位置更合理，避免尾部突向体表导致的压疮风险，适合体型偏瘦的患者。
研究还表明，改良TOS术式对Tile C型骨折的稳定性提升显著（位移减少89.5%），而传统S1螺钉和S1+S2螺钉则效果有限，仅能小幅改善。
前环固定：是否值得尝试？
虽然固定前环不能像后环固定那样直接提升稳定性，但仍有辅助作用。数据显示：
- Tile B型骨折前环固定后，后环位移减少1.7%-4.7%。
- Tile C型骨折前环固定后，稳定性提升更高（2%-4.5%）。
当前环部分受损，单纯固定后环效果有限，此时结合前环固定可能更稳妥。但需注意，前环固定的技术难度较大，临床需根据患者个体情况谨慎选择。
Tile B vs Tile C：稳定性差异背后的原因
研究发现，Tile C型骨折的位移是Tile B型的约10倍，甚至达到正常骨盆的65倍。这主要是因为：
- 骶髂后韧带和骨间韧带在Tile C型中被破坏，而这两条韧带是后环稳定的关键。
- 在Tile B型中，这些韧带仍基本完整，因此骨折后仍有一定自稳能力。
这意味着，Tile C型骨折需要更强的内固定干预，而Tile B型骨折则根据具体损伤情况灵活选择固定方式。
临床启示：哪些患者适合哪种术式？
based on 2025年研究结果，医生可参考以下：
- Tile B型骨折：优先选择改良TOS术式或S1+S2螺钉固定，对稳定性提升效果显著。
- Tile C型骨折：必须使用改良TOS术式，其他方式如张力带钢板或单纯S1螺钉无法满足需求。
- 前环固定：可作为辅助手段，适合Tile C型骨折，但需结合患者整体耐受性和术者技术熟练度。
未来展望：有限元模拟技术的潜力
尽管3D有限元分析已能精准模拟骨盆稳定性，但仍存在局限：
- 韧带参数依赖文献数据，与实际解剖可能仍有偏差。
- 材料属性设定过于简化（仅定义骨皮质），未考虑松质骨的复杂结构。
- 钢板和螺钉的简化模型可能影响结果的临床转化。
数字化医学的进步，这些技术瓶颈有望逐步解决。未来，有限元分析将更精准地指导骨盆骨折个体化治疗。
结论：选出最适合的固定方式，助患者快速愈合
2025年的研究清晰指出：
- 改良TOS术式是Tile B和Tile C型骨折的首选，效果接近正常骨盆。
- 后环张力带钢板稳定性最差，几乎无法提供有效支持。
- 前环固定作为辅助手段，对Tile C型骨折有帮助。
三维有限元分析不仅为骨盆骨折治疗提供了科学依据，也为医生优化手术方案提供了新思路。未来，这种技术将有望成为临床决策的重要工具。
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