引用本文： 湯洋, 胡小鵬, 陸雄偉, 章云童, 張春才, 王攀峰, 趙雪. 髖臼后壁骨折固定的生物力學研究. 中國修復重建外科雜志, 2015, 29(8): 925-930. doi: 10.7507/1002-1892.20150200 復制
隨著工業迅速發展，近十年來交通事故導致的骨盆、髖臼骨折發生率逐漸增加。高能量損傷所致的骨盆、髖臼骨折，特別是涉及髖臼臼頂區骨折越來越受到各國學者高度重視。一方面它是髖臼負重區的重要組成部分，涉及此處骨折會導致股骨頭與髖臼之間的接觸面積和應力等關系發生改變，從而大大增加遠期創傷性關節炎發生幾率，因此對手術方案的選擇和預后評估有著重要影響；另一方面，臨床上臼頂區后方是髖臼骨折常累及部位，即髖臼后上壁薄弱區域，往往伴有嚴重的骨折粉碎、骨質壓縮缺損甚至股骨頭脫位，這可能與其受傷機制及骨質強度、厚度、骨小梁力線走向有關。但目前與髖臼臼頂區相應的解剖學測量、生物力學相關研究、手術技術和內固定材料仍缺乏系統性研究。因此，本研究通過骨盆標本的生物力學測試對髖臼整個后壁結構及功能進行研究，以期為臨床治療提供參考。
1 材料與方法
1.1 實驗材料及設備
骨盆標本立姿固定夾具2個（自行制作）；自凝牙托粉（11型）3 000 g、自凝牙托水3 000 mL（上海市珊瑚化工廠）；3.5 mm重建鎖定鋼板、螺釘及骨盆髖臼骨折內固定手術器械一套（常州康輝醫療器械有限公司）；髖臼三維記憶內固定系統（acetabular tridimensional memory fixation system，ATMFS；蘭州西脈醫療器械有限公司）；2.0 mm、1.5 mm克氏針（上海浦東金環醫療用品有限公司）。數字控制DDL20生物力學試驗機系統（精度0.01 N；長春機械科學研究院有限公司）；數字圖像相關測量技術（精度0.1 μm；上海大學力學系自主編寫程序）。
1.2 實驗標本準備
經甲醛處理的大小相似的男性防腐尸體骨盆標本6具，由第二軍醫大學解剖教研室提供。年齡44～70歲，平均56歲；經X線片和CT檢查證實無代謝性骨病及腫瘤等骨骼系統疾病。選取完整骨盆及與之相連的股骨部分，解剖時保留從L4至股骨近端約30 cm部分。去除多余肌肉組織，保留下腰椎的前縱韌帶、棘間韌帶、棘上韌帶、骶髂骨間韌帶、骶髂腹側韌帶、骶髂背側韌帶、骶棘韌帶、骶結節韌帶、恥骨聯合韌帶、雙側髖關節囊。
1.3 骨折模型制備及分組
首先將髖臼后方髂坐融合線與臼緣的交點設定為M點，用多功能量角器90°刻度線與M點對準，以每10°作為一個點，將整個髖臼后側緣均分為17個等分點并用記號筆標記，M點上方a1～a8點代表髖臼后上壁一直延伸至臼頂，M點下方p1～p8點代表髖臼后下壁一直延伸至髖臼切跡。取a1～a5點分別沿各自角度方向縮進15 mm并用記號筆標記，確定為骨折線。用電鉆及擺鋸沿標記線截取該40°范圍髖臼后上壁，制備成髖臼后上壁骨折模型；對側髖取p1～p5點同上法制備成髖臼后下壁骨折模型。見圖 1。
圖1
骨折模型制備 ? 髖臼后壁劃分圖 ? 髖臼后上壁骨折模型 ? 髖臼后下壁骨折模型 ? ?將6具標本分為A、B兩組，每組3具。A組為不同骨折相同固定方式組，按上述方法于標本兩側髖部分別制作髖臼后上壁骨折模型和髖臼后下壁骨折模型，將骨折塊解剖復位后均采用3.5 mm重建鎖定鋼板及螺釘固定。B組為相同骨折不同固定方式組，按上述方法于標本兩側髖部均制作髖臼后上壁骨折模型，將骨折塊解剖復位后，一側采用3.5 mm重建鎖定鋼板及螺釘固定，另一側采用ATMFS固定。見圖 2、3。
1.4 標本固定
參考Sawaguchi等[1]方法模擬人體雙下肢直立位，用自制標本立姿固定夾具將各標本固定于雙足站立骨盆中立位（即兩側髂嵴連線平行于地面，兩側髂前上棘與恥骨聯合平面垂直于地面）。同時在額狀面上，股骨體相對于骨盆內收15°；在矢狀面上，股骨體垂直，且股骨保持5～10°內旋。用擺鋸將L4椎體椎間盤等組織剔除干凈，露出骨質，將事先調配好的自凝型牙托粉澆筑其上形成一負重平臺，使平臺面在骨盆站立中立位時與地面平行；雙側股骨下端插于自制的帶負重底座的套筒內并擰緊螺栓固定。見圖 4。
1.5 試驗方法
將固定好的標本置于數字控制DDL20生物力學試驗機上，電腦控制試驗機使其萬向加壓傳動桿與L4負重平臺緊密接觸，并設定試驗機以10 mm/ min速度垂直壓縮加載至1 500 N（約為體重70 kg正常人站立位時所承受靜態應力的2倍），并維持30 s。所有標本按上述標準逐一加載，每具標本循環加載8 次，每次間隔5 min；首次加載僅為標本達到機械性與彈性的適應性平衡，數據不作記錄，記錄其余7 次數據進行分析。其中，每次加載前均于ATMFS表面噴灑熱水，使其達到最佳固定效果。
在骨折塊、骨折塊后下方及骨折塊前上方分別設立標記點（分別為O、P、Q點），部分視野遮擋區域可選用直徑1.5 mm克氏針從標記點引出后測量。通過數字圖像相關測量技術記錄各標記點分別在水平方向和垂直方向上產生的位移變化，計算OP間位移變化（代表骨折塊下方骨折線位移）和OQ間位移變化（代表骨折塊上方骨折線位移），評定固定效果。實驗過程中若發生骨折線移位＞2 mm或發生骨盆環及內固定物斷裂，則實驗終止。
1.6 統計學方法
采用SPSS17.0統計軟件進行分析。若數據服從正態分布且方差齊性，組間比較采用t檢驗；若為非正態分布或方差不齊，組間比較采用Wilcoxon非參數檢驗；檢驗水準α=0.05。
2 結果
實驗加載及測量過程中，所有標本均無骨折及內固定物斷裂發生，骨折部位上、下方骨折線移位均未超過2 mm。
A組中，髖臼后上壁骨折塊上方及下方骨折線位移均顯著高于髖臼后下壁骨折塊相應位移，且組內骨折塊上方骨折線位移均高于下方骨折線位移，差異均有統計學意義（P＜0.01）。見表 1。B組中，兩種不同方式固定髖臼后上壁骨折，比較骨折塊上方和下方骨折線位移差異均無統計學意義（P＞0.05），但均接近2 mm；組內比較，骨折塊上方骨折線位移均高于下方骨折線位移，差異有統計學意義（P＜0.05）。見表 2。
表1
A組骨折線位移情況（n=21，mm，
表2
B組骨折線位移情況（n=21，mm，3 討論
3.1 生物力學試驗中骨盆選取與體位擺放
本研究中選用成年防腐尸體的完整骨盆進行測試，并未選擇既往研究采用的半骨盆[2-3]甚至髖臼上截骨獲取髖臼標本[4-5]進行髖關節生物力學研究，因為我們認為，由于髖臼處的負荷主要通過皮質層向骶髂關節和恥骨聯合傳導，所以完整骨盆有利于保持正常負重形態及生理構架，并且使髖臼作為骨盆的一部分在負荷時產生整體效應，而不是將髖臼作為一個獨立的負重單元，同時也符合我們提出的“將髖臼納入骨盆甚至整個人體力學分布的大視野中”的理念。Olson等[6]曾對完整骨盆和髖臼上截骨獲取的髖臼標本進行相同負重條件下的比較，發現兩者有顯著差異。完整骨盆條件下，髖臼負荷分布于髖臼的前壁、后下壁和負重頂區；而截骨獲取的髖臼標本將負荷向周邊分散能力明顯減弱，使負荷主要集中在負重頂區。因此采用完整骨盆標本進行生物力學試驗，得到多數國內外學者認同。
體外生物力學試驗的關鍵點就是創造試驗所需較穩定的力學環境，而且此環境需要盡可能地模擬人體生理狀態。因此本研究參考Sawaguchi等[1]模擬人體雙下肢直立位，用自制標本立姿固定夾具將標本固定于雙足站立骨盆中立位，即兩側髂嵴連線平行于地面，兩側髂前上棘與恥骨聯合平面垂直于地面。同時在額狀面上，股骨體相對于骨盆內收15°；在矢狀面上，股骨垂直水平面并保持5～10°內旋。加載過程中不僅可保持標本的直立位穩定性，還可模擬髖臼后壁骨折內固定術后站立位時局部應力變化及位移情況。
國內外學者對于生物力學試驗中如何放置骨盆標本有不同看法。Shazar等[7]將骨盆置于特制夾具上，使髖臼指向上方，底座由2個光滑金屬斜面構成，該斜面與水平呈12.5°角并以155°角相交于頂點；將半骨盆標本骶骨斷面及恥骨聯合斷面與斜面接觸處涂以適量潤滑油，以便加載時骶骨及恥骨聯合可向雙側自由滑動。此方法可使髖臼橫斷骨折固定，結果準確，甚至可加載至內外固定失敗[8]，可準確評價髖臼橫斷骨折不同內固定方式的最大強度[9]，但不適用于觀察髖臼后壁骨折位移情況。Olson等[10]采用單足站立位，將待測骨盆的一側股骨固定于夾具內；將2塊帶有金屬環的2.5 cm×2.5 cm小鋼板固定于髂嵴外側，模擬外展肌群在髂骨附著點，用2條雙鎖具螺旋扣的一端連接位于髂骨外側的金屬環，另一端連接夾具底座，模擬外展肌拉力。此體位恰當模擬人體生理狀態下髖臼受力情況，用于髖臼應力應變分析、髖臼骨折固定檢測，結果準確，但不能加載至固定失敗。
3.2 ATMFS原理及臨床應用
ATMFS是應用鎳鈦形狀記憶合金材料[含50～53 at%鎳，其余為鈦，依據不同設計部件采用不同板厚（1～5 mm）]制成。根據髖臼解剖特點，ATMFS由四組系列構成：前柱臼A、后柱臼B、弓齒C、轉子D；每個系列有若干型號與規格。A系中Ⅰ型由前柱弓、臂支、方區頂壁板組成；Ⅱ型較Ⅰ型多1對板支。B系中BaⅠ型由后柱弓、臼網、方區后下壁板組成；Ba Ⅱ、Ⅲ型在后下壁與臼網處較Ⅰ型有所改良。B系中BbⅠ型由導向栓、后臼支鉤組成；Ⅱ型多1個后臼支鉤。C系Ⅰ型由正向弧、對稱臂齒組成；Ⅱ型為非對稱臂齒；Ⅲ型為反向弧與非對稱臂齒。D系由轉子導針和弧齒支組成。本研究采用的是B系列，ATMFS取向單程記憶效應，弧臂記憶間距3～40 mm，相變恢復溫度（33±2）℃。
應用過程中，先將 ATMFS 置于0～4℃冰水中降溫，在低溫下鎳鈦合金易塑變，用持針器展開臂支，部件中點對準骨折處，于骨斷端兩側擬固定的位置鉆孔。復位骨折端后，安放ATMFS，用40～50℃溫水復溫ATMFS，使其產生力學行為。記憶合金在體溫驅動下產生形狀記憶效應，對骨塊抱持形成三維立體固定。
3.3 髖臼后上壁骨折的特點和結果分析
目前，切開復位內固定已成為國內外學者公認的治療復雜性髖臼骨折的金標準[11-12]。長期臨床隨訪研究[13]指出，骨折復位程度與患者預后息息相關，術后若殘存骨折移位＞2 mm，只有少數患者可獲得滿意功能及療效。但我們在臨床中發現，凡涉及髖臼后上壁的骨折，往往伴有不同程度的壓縮缺損或粉碎，使堅強固定較困難；即使術中達到骨折解剖復位（殘存移位＜2 mm），隨訪過程中仍有復位丟失發生，以致髖關節穩定性喪失，引起股骨頭向后上方半脫位，同時伴有股骨頭塌陷、變形及壞死，不得不二期行重建手術或人工全髖關節置換術。這引起了我們的關注和思考。本研究中定義的髖臼后上壁除了具有廣義后下壁應有的特征及功能外，還因其作為臼頂的一部分而參與關節負重；因此，我們將傳統概念的髖臼后壁劃分為髖臼后上壁和髖臼后下壁加以研究比較。
結果顯示，A組中，髖臼后上壁骨折和髖臼后下壁骨折雖然采用了相同的內固定方式，且均達到了解剖復位堅強固定的標準（骨折部位上、下方骨折線位移均未超過2 mm），但在加載過程中，髖臼后上壁骨折產生位移明顯大于髖臼后下壁（P＜0.01），因此推測髖臼后上壁所承受應力遠大于后者。廣義概念中兩者雖均歸于髖臼后壁，但實際承擔的生物力學效應卻不盡相同，因此應區分對待。B組中，髖臼后上壁骨折在不同內固定方式下模擬直立位垂直壓縮加載至1 500 N時，組內骨折部位上、下方骨折線位移均未超過2 mm，且兩種內固定方式比較差異無統計學意義（P＞0.05）。雖然重建鎖定鋼板結合骨塊間加壓螺釘已成為髖臼骨折中最常見的內固定方式，但其仍存在塑形及放置困難，對于粉碎性骨折固定力點較少等缺點。而ATMFS具有低彈性模量、生物相容性好等特點，我們既往的比較研究[14]也發現該系統可以更好地固定碎裂骨塊、持續加壓，獲得良好的穩定性；尤其在處理負重區壓縮性缺損方面，結合自體骨和人工骨植骨，避免了鋼板橋接式固定的局限性，形成三維鎖定式固定并與臼頂區力線形成聯系，同時利用其記憶合金的記憶效應給予持續壓應力，有效避免了臼部松質骨的出血。
值得思考的是：① 目前我們的研究仍局限于使用甲醛浸泡標本，缺乏活體肌肉收縮保護裝置，研究結果可能會產生偏倚，不能完全用于評價臨床中的固定強度。但我們認為，本研究可為臨床中髖臼后上壁骨折的內固定及材料選擇提供相關生物力學參考。今后研究可選擇新鮮尸體標本或臨床試驗，以增加研究信度。② 本研究中兩組均僅行8個循環，骨折線雖均未超過2 mm，但髖臼后上壁骨折線移位卻接近于2 mm。現實中患者術后進行早期功能鍛煉時加上肌肉收縮的協同效應，髖臼后上壁在長期壓應力反復刺激下可能導致骨折移位進行性增加，甚至超過2 mm，從而引起一系列并發癥。這可能是臨床隨訪過程中發現骨折復位丟失、股骨頭半脫位、創傷性關節炎等原因所在。③ 對于髖臼后上壁的特殊性，是否應尋找一種新的固定方式，固定力點可沿負重區力線直接分解垂直方向上的應力，而不再是僅起到阻擋作用，有待進一步研究明確。④ 基于解剖特點的復雜性和損傷變數的多樣性，髖臼骨折一直是創傷骨科的難點，如何盡早恢復關節功能、降低創傷性關節炎及股骨頭壞死發生率已成為治療重點。進一步的生物力學研究將有助于我們提高對髖臼骨折的再認識，同時對髖關節外科學的發展產生更加深遠的影響。
隨著工業迅速發展，近十年來交通事故導致的骨盆、髖臼骨折發生率逐漸增加。高能量損傷所致的骨盆、髖臼骨折，特別是涉及髖臼臼頂區骨折越來越受到各國學者高度重視。一方面它是髖臼負重區的重要組成部分，涉及此處骨折會導致股骨頭與髖臼之間的接觸面積和應力等關系發生改變，從而大大增加遠期創傷性關節炎發生幾率，因此對手術方案的選擇和預后評估有著重要影響；另一方面，臨床上臼頂區后方是髖臼骨折常累及部位，即髖臼后上壁薄弱區域，往往伴有嚴重的骨折粉碎、骨質壓縮缺損甚至股骨頭脫位，這可能與其受傷機制及骨質強度、厚度、骨小梁力線走向有關。但目前與髖臼臼頂區相應的解剖學測量、生物力學相關研究、手術技術和內固定材料仍缺乏系統性研究。因此，本研究通過骨盆標本的生物力學測試對髖臼整個后壁結構及功能進行研究，以期為臨床治療提供參考。
1 材料與方法
1.1 實驗材料及設備
骨盆標本立姿固定夾具2個（自行制作）；自凝牙托粉（11型）3 000 g、自凝牙托水3 000 mL（上海市珊瑚化工廠）；3.5 mm重建鎖定鋼板、螺釘及骨盆髖臼骨折內固定手術器械一套（常州康輝醫療器械有限公司）；髖臼三維記憶內固定系統（acetabular tridimensional memory fixation system，ATMFS；蘭州西脈醫療器械有限公司）；2.0 mm、1.5 mm克氏針（上海浦東金環醫療用品有限公司）。數字控制DDL20生物力學試驗機系統（精度0.01 N；長春機械科學研究院有限公司）；數字圖像相關測量技術（精度0.1 μm；上海大學力學系自主編寫程序）。
1.2 實驗標本準備
經甲醛處理的大小相似的男性防腐尸體骨盆標本6具，由第二軍醫大學解剖教研室提供。年齡44～70歲，平均56歲；經X線片和CT檢查證實無代謝性骨病及腫瘤等骨骼系統疾病。選取完整骨盆及與之相連的股骨部分，解剖時保留從L4至股骨近端約30 cm部分。去除多余肌肉組織，保留下腰椎的前縱韌帶、棘間韌帶、棘上韌帶、骶髂骨間韌帶、骶髂腹側韌帶、骶髂背側韌帶、骶棘韌帶、骶結節韌帶、恥骨聯合韌帶、雙側髖關節囊。
1.3 骨折模型制備及分組
首先將髖臼后方髂坐融合線與臼緣的交點設定為M點，用多功能量角器90°刻度線與M點對準，以每10°作為一個點，將整個髖臼后側緣均分為17個等分點并用記號筆標記，M點上方a1～a8點代表髖臼后上壁一直延伸至臼頂，M點下方p1～p8點代表髖臼后下壁一直延伸至髖臼切跡。取a1～a5點分別沿各自角度方向縮進15 mm并用記號筆標記，確定為骨折線。用電鉆及擺鋸沿標記線截取該40°范圍髖臼后上壁，制備成髖臼后上壁骨折模型；對側髖取p1～p5點同上法制備成髖臼后下壁骨折模型。見圖 1。
圖1
骨折模型制備 ? 髖臼后壁劃分圖 ? 髖臼后上壁骨折模型 ? 髖臼后下壁骨折模型 ? ?將6具標本分為A、B兩組，每組3具。A組為不同骨折相同固定方式組，按上述方法于標本兩側髖部分別制作髖臼后上壁骨折模型和髖臼后下壁骨折模型，將骨折塊解剖復位后均采用3.5 mm重建鎖定鋼板及螺釘固定。B組為相同骨折不同固定方式組，按上述方法于標本兩側髖部均制作髖臼后上壁骨折模型，將骨折塊解剖復位后，一側采用3.5 mm重建鎖定鋼板及螺釘固定，另一側采用ATMFS固定。見圖 2、3。
1.4 標本固定
參考Sawaguchi等[1]方法模擬人體雙下肢直立位，用自制標本立姿固定夾具將各標本固定于雙足站立骨盆中立位（即兩側髂嵴連線平行于地面，兩側髂前上棘與恥骨聯合平面垂直于地面）。同時在額狀面上，股骨體相對于骨盆內收15°；在矢狀面上，股骨體垂直，且股骨保持5～10°內旋。用擺鋸將L4椎體椎間盤等組織剔除干凈，露出骨質，將事先調配好的自凝型牙托粉澆筑其上形成一負重平臺，使平臺面在骨盆站立中立位時與地面平行；雙側股骨下端插于自制的帶負重底座的套筒內并擰緊螺栓固定。見圖 4。
1.5 試驗方法
將固定好的標本置于數字控制DDL20生物力學試驗機上，電腦控制試驗機使其萬向加壓傳動桿與L4負重平臺緊密接觸，并設定試驗機以10 mm/ min速度垂直壓縮加載至1 500 N（約為體重70 kg正常人站立位時所承受靜態應力的2倍），并維持30 s。所有標本按上述標準逐一加載，每具標本循環加載8 次，每次間隔5 min；首次加載僅為標本達到機械性與彈性的適應性平衡，數據不作記錄，記錄其余7 次數據進行分析。其中，每次加載前均于ATMFS表面噴灑熱水，使其達到最佳固定效果。
在骨折塊、骨折塊后下方及骨折塊前上方分別設立標記點（分別為O、P、Q點），部分視野遮擋區域可選用直徑1.5 mm克氏針從標記點引出后測量。通過數字圖像相關測量技術記錄各標記點分別在水平方向和垂直方向上產生的位移變化，計算OP間位移變化（代表骨折塊下方骨折線位移）和OQ間位移變化（代表骨折塊上方骨折線位移），評定固定效果。實驗過程中若發生骨折線移位＞2 mm或發生骨盆環及內固定物斷裂，則實驗終止。
1.6 統計學方法
采用SPSS17.0統計軟件進行分析。若數據服從正態分布且方差齊性，組間比較采用t檢驗；若為非正態分布或方差不齊，組間比較采用Wilcoxon非參數檢驗；檢驗水準α=0.05。
2 結果
實驗加載及測量過程中，所有標本均無骨折及內固定物斷裂發生，骨折部位上、下方骨折線移位均未超過2 mm。
A組中，髖臼后上壁骨折塊上方及下方骨折線位移均顯著高于髖臼后下壁骨折塊相應位移，且組內骨折塊上方骨折線位移均高于下方骨折線位移，差異均有統計學意義（P＜0.01）。見表 1。B組中，兩種不同方式固定髖臼后上壁骨折，比較骨折塊上方和下方骨折線位移差異均無統計學意義（P＞0.05），但均接近2 mm；組內比較，骨折塊上方骨折線位移均高于下方骨折線位移，差異有統計學意義（P＜0.05）。見表 2。
表1
A組骨折線位移情況（n=21，mm，
表2
B組骨折線位移情況（n=21，mm，3 討論
3.1 生物力學試驗中骨盆選取與體位擺放
本研究中選用成年防腐尸體的完整骨盆進行測試，并未選擇既往研究采用的半骨盆[2-3]甚至髖臼上截骨獲取髖臼標本[4-5]進行髖關節生物力學研究，因為我們認為，由于髖臼處的負荷主要通過皮質層向骶髂關節和恥骨聯合傳導，所以完整骨盆有利于保持正常負重形態及生理構架，并且使髖臼作為骨盆的一部分在負荷時產生整體效應，而不是將髖臼作為一個獨立的負重單元，同時也符合我們提出的“將髖臼納入骨盆甚至整個人體力學分布的大視野中”的理念。Olson等[6]曾對完整骨盆和髖臼上截骨獲取的髖臼標本進行相同負重條件下的比較，發現兩者有顯著差異。完整骨盆條件下，髖臼負荷分布于髖臼的前壁、后下壁和負重頂區；而截骨獲取的髖臼標本將負荷向周邊分散能力明顯減弱，使負荷主要集中在負重頂區。因此采用完整骨盆標本進行生物力學試驗，得到多數國內外學者認同。
體外生物力學試驗的關鍵點就是創造試驗所需較穩定的力學環境，而且此環境需要盡可能地模擬人體生理狀態。因此本研究參考Sawaguchi等[1]模擬人體雙下肢直立位，用自制標本立姿固定夾具將標本固定于雙足站立骨盆中立位，即兩側髂嵴連線平行于地面，兩側髂前上棘與恥骨聯合平面垂直于地面。同時在額狀面上，股骨體相對于骨盆內收15°；在矢狀面上，股骨垂直水平面并保持5～10°內旋。加載過程中不僅可保持標本的直立位穩定性，還可模擬髖臼后壁骨折內固定術后站立位時局部應力變化及位移情況。
國內外學者對于生物力學試驗中如何放置骨盆標本有不同看法。Shazar等[7]將骨盆置于特制夾具上，使髖臼指向上方，底座由2個光滑金屬斜面構成，該斜面與水平呈12.5°角并以155°角相交于頂點；將半骨盆標本骶骨斷面及恥骨聯合斷面與斜面接觸處涂以適量潤滑油，以便加載時骶骨及恥骨聯合可向雙側自由滑動。此方法可使髖臼橫斷骨折固定，結果準確，甚至可加載至內外固定失敗[8]，可準確評價髖臼橫斷骨折不同內固定方式的最大強度[9]，但不適用于觀察髖臼后壁骨折位移情況。Olson等[10]采用單足站立位，將待測骨盆的一側股骨固定于夾具內；將2塊帶有金屬環的2.5 cm×2.5 cm小鋼板固定于髂嵴外側，模擬外展肌群在髂骨附著點，用2條雙鎖具螺旋扣的一端連接位于髂骨外側的金屬環，另一端連接夾具底座，模擬外展肌拉力。此體位恰當模擬人體生理狀態下髖臼受力情況，用于髖臼應力應變分析、髖臼骨折固定檢測，結果準確，但不能加載至固定失敗。
3.2 ATMFS原理及臨床應用
ATMFS是應用鎳鈦形狀記憶合金材料[含50～53 at%鎳，其余為鈦，依據不同設計部件采用不同板厚（1～5 mm）]制成。根據髖臼解剖特點，ATMFS由四組系列構成：前柱臼A、后柱臼B、弓齒C、轉子D；每個系列有若干型號與規格。A系中Ⅰ型由前柱弓、臂支、方區頂壁板組成；Ⅱ型較Ⅰ型多1對板支。B系中BaⅠ型由后柱弓、臼網、方區后下壁板組成；Ba Ⅱ、Ⅲ型在后下壁與臼網處較Ⅰ型有所改良。B系中BbⅠ型由導向栓、后臼支鉤組成；Ⅱ型多1個后臼支鉤。C系Ⅰ型由正向弧、對稱臂齒組成；Ⅱ型為非對稱臂齒；Ⅲ型為反向弧與非對稱臂齒。D系由轉子導針和弧齒支組成。本研究采用的是B系列，ATMFS取向單程記憶效應，弧臂記憶間距3～40 mm，相變恢復溫度（33±2）℃。
應用過程中，先將 ATMFS 置于0～4℃冰水中降溫，在低溫下鎳鈦合金易塑變，用持針器展開臂支，部件中點對準骨折處，于骨斷端兩側擬固定的位置鉆孔。復位骨折端后，安放ATMFS，用40～50℃溫水復溫ATMFS，使其產生力學行為。記憶合金在體溫驅動下產生形狀記憶效應，對骨塊抱持形成三維立體固定。
3.3 髖臼后上壁骨折的特點和結果分析
目前，切開復位內固定已成為國內外學者公認的治療復雜性髖臼骨折的金標準[11-12]。長期臨床隨訪研究[13]指出，骨折復位程度與患者預后息息相關，術后若殘存骨折移位＞2 mm，只有少數患者可獲得滿意功能及療效。但我們在臨床中發現，凡涉及髖臼后上壁的骨折，往往伴有不同程度的壓縮缺損或粉碎，使堅強固定較困難；即使術中達到骨折解剖復位（殘存移位＜2 mm），隨訪過程中仍有復位丟失發生，以致髖關節穩定性喪失，引起股骨頭向后上方半脫位，同時伴有股骨頭塌陷、變形及壞死，不得不二期行重建手術或人工全髖關節置換術。這引起了我們的關注和思考。本研究中定義的髖臼后上壁除了具有廣義后下壁應有的特征及功能外，還因其作為臼頂的一部分而參與關節負重；因此，我們將傳統概念的髖臼后壁劃分為髖臼后上壁和髖臼后下壁加以研究比較。
結果顯示，A組中，髖臼后上壁骨折和髖臼后下壁骨折雖然采用了相同的內固定方式，且均達到了解剖復位堅強固定的標準（骨折部位上、下方骨折線位移均未超過2 mm），但在加載過程中，髖臼后上壁骨折產生位移明顯大于髖臼后下壁（P＜0.01），因此推測髖臼后上壁所承受應力遠大于后者。廣義概念中兩者雖均歸于髖臼后壁，但實際承擔的生物力學效應卻不盡相同，因此應區分對待。B組中，髖臼后上壁骨折在不同內固定方式下模擬直立位垂直壓縮加載至1 500 N時，組內骨折部位上、下方骨折線位移均未超過2 mm，且兩種內固定方式比較差異無統計學意義（P＞0.05）。雖然重建鎖定鋼板結合骨塊間加壓螺釘已成為髖臼骨折中最常見的內固定方式，但其仍存在塑形及放置困難，對于粉碎性骨折固定力點較少等缺點。而ATMFS具有低彈性模量、生物相容性好等特點，我們既往的比較研究[14]也發現該系統可以更好地固定碎裂骨塊、持續加壓，獲得良好的穩定性；尤其在處理負重區壓縮性缺損方面，結合自體骨和人工骨植骨，避免了鋼板橋接式固定的局限性，形成三維鎖定式固定并與臼頂區力線形成聯系，同時利用其記憶合金的記憶效應給予持續壓應力，有效避免了臼部松質骨的出血。
值得思考的是：① 目前我們的研究仍局限于使用甲醛浸泡標本，缺乏活體肌肉收縮保護裝置，研究結果可能會產生偏倚，不能完全用于評價臨床中的固定強度。但我們認為，本研究可為臨床中髖臼后上壁骨折的內固定及材料選擇提供相關生物力學參考。今后研究可選擇新鮮尸體標本或臨床試驗，以增加研究信度。② 本研究中兩組均僅行8個循環，骨折線雖均未超過2 mm，但髖臼后上壁骨折線移位卻接近于2 mm。現實中患者術后進行早期功能鍛煉時加上肌肉收縮的協同效應，髖臼后上壁在長期壓應力反復刺激下可能導致骨折移位進行性增加，甚至超過2 mm，從而引起一系列并發癥。這可能是臨床隨訪過程中發現骨折復位丟失、股骨頭半脫位、創傷性關節炎等原因所在。③ 對于髖臼后上壁的特殊性，是否應尋找一種新的固定方式，固定力點可沿負重區力線直接分解垂直方向上的應力，而不再是僅起到阻擋作用，有待進一步研究明確。④ 基于解剖特點的復雜性和損傷變數的多樣性，髖臼骨折一直是創傷骨科的難點，如何盡早恢復關節功能、降低創傷性關節炎及股骨頭壞死發生率已成為治療重點。進一步的生物力學研究將有助于我們提高對髖臼骨折的再認識，同時對髖關節外科學的發展產生更加深遠的影響。
