U型腰骶骨盆稳定技术治疗不稳定骶骨骨折的生物力学对比研究

本研究针对不稳定U型骶骨骨折(U-shaped sacral fractures, US)的临床治疗难题，德国汉诺威医学院团队通过尸体生物力学实验，对比了U型腰骶骨盆稳定技术(US-LPS)、传统腰骶固定(LPS)和双侧骶髂螺钉(ISS)的稳定性。结果显示US-LPS在轴向和扭转负荷下表现出最优的生物力学刚性，而ISS单独固定效果与未固定状态无显著差异，为复杂骶骨骨折的术式选择提供了重要依据。

　　

骶骨骨折是创伤骨科领域的治疗难点，特别是U型骨折(U-shaped fractures, US)这种特殊类型，常导致脊柱骨盆分离，引发剧烈疼痛、畸形和神经功能障碍。传统骶髂螺钉(iliosacral screw, ISS)固定虽广泛应用，但其生物力学性能一直存在争议。而腰骶骨盆稳定(lumbopelvic stabilization, LPS)技术虽能提供更强稳定性，却面临手术创伤大、并发症多等问题。2019年Decker等提出的U型腰骶固定(US-LPS)新术式，通过双侧髂骨螺钉连接强化垂直骨折线固定，但其生物力学优势尚未得到系统验证。

德国汉诺威医学院(Hannover Medical School)生物力学实验室的Dennis Nebel团队在《Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery》发表研究，通过创新性的尸体实验设计，首次对US-LPS技术进行了全面生物力学评估。研究人员采用6具人尸体骨盆标本，建立标准化的US骨折模型，使用材料试验机(MTM)施加750N轴向负荷和8Nm扭转载荷，通过光学追踪系统(NDI Polaris P4)精确测量第三腰椎(LVB₃)、第一骶椎(SVB₁)和髂嵴(CI)之间的三维运动范围(range of motion, ROM)。实验对比了完整状态、骨折未固定状态、传统LPS、LPS加横联(LPS-CC)、单纯ISS固定、US-LPS及US-LPS加横联(US-LPS-CC)共7种条件下的生物力学性能。

主要技术方法：1) 使用新鲜冷冻人骨盆标本建立标准化US骨折模型；2) 通过材料试验机模拟生理负荷；3) 光学运动捕捉系统量化节段间位移；4) 测试7种内固定构型的生物力学参数；5) 计算各构造的刚度值。

轴向负荷-头尾向平移：在所有LPS构型中，US-LPS使SVB₁-LVB₃间的平移ROM降低59-73%，显著优于ISS仅9%的改善。特别在CI-LVB₃测量中，US-LPS表现出51%的ROM降幅，而传统LPS反而增加30%运动范围。

轴向负荷-矢状面倾斜：US-LPS将LVB₃-SVB₁旋转ROM降低69-74%，与LPS效果相当(72-77%)，但数据离散度更小。在关键CI-SVB₁界面，US-LPS实现59-68%稳定性提升，而LPS未显示改善。

扭转载荷-横断面旋转：US-LPS-CC在LVB₃-SVB₁旋转控制上表现最佳(ROM降低66%)，比LPS-CC高23个百分点。CI-SVB₁测量显示US-LPS技术能恢复84%的完整状态稳定性。

结构刚度分析：US-LPS在轴向刚度(89.69N/mm)和扭转刚度(1.72Nm/°)上均超越完整标本4-54%，而ISS固定使刚度降低33-59%。交叉连接器对两种LPS技术的强化效果有限(<5%)。

该研究证实US-LPS在生物力学上略优于传统LPS，尤其在控制髂骨与骶骨间相对运动方面优势明显。这一发现为临床治疗选择提供了重要参考：对于高能量创伤导致的严重不稳定US骨折，应优先考虑US-LPS技术以获得最佳稳定性；而单纯ISS固定仅适用于韧带完整的老年骨质疏松性骨折。值得注意的是，虽然增加固定节段(L3/4)和横联能提升理论稳定性，但需权衡手术创伤与临床获益。研究同时揭示了光学运动捕捉系统在生物力学研究中的局限性——标记物遮挡易导致数据丢失，这为未来实验设计提供了改进方向。

这些发现不仅完善了骶骨骨折固定技术的理论基础，更对临床实践具有直接指导价值。US-LPS作为一种兼顾微创性和稳定性的新型术式，有望在减少并发症的同时改善患者预后，特别是对于合并神经损伤的复杂病例。未来研究需通过临床随访进一步验证这些生物力学优势是否能转化为更好的功能恢复和生活质量。