骶骨次全切除术后骨盆有限元模型的建立及验证

背景:由于位置较深以及复杂的结构,目前对于骶髂关节的生物力学的了解并不全面,而对于该部位重建方式的生物力学研究则更少。目的:建立高位骶骨切除术后的骨盆有限元模型,并进行有效性验证,为骶髂关节重建方式的有限元评价提供平台。时间及地点:2008-01/03在解放军第二军医大学长海医院骨科实验室完成了三维有限元模型的建立与验证。材料:调取非腰椎、骨盆病变的成年男性骨盆CT扫描图像,扫描范围从下腰椎至坐骨结节,共有DICOM格式的CT图像132幅。方法:分别构建完整骨盆和经S1神经孔上缘水平施行骶骨次全切除术后的缺损骨盆的三维有限元模型。模拟Hugate等的生物力学实验情况,对完整骨盆模型施加3000N,对缺损骨盆模型施加1000N的垂直载荷进行计算,得到相应的位移和刚度,然后再与文献中的结果进行比较。主要观察指标:选择L5的最大下沉位移(U3)以及由此计算得到的刚度作为评价骶髂关节的稳定性的指标。结果:完整和缺损骨盆模型中L5的最大下沉位移分别为7.99mm和7.68mm,由此计算得到的刚度分别为375N/mm和130N/mm;文献中相应工况下的骨盆位移分别为(10.73±5.10)mm和(11.71±5.74)mm,刚度分别为(353±231)N/mm和(101±49)N/mm。结论:成功建立了保留骶髂关节活动的骶骨次全切除术后骨盆的有限元模型,计算结果与文献中报道的结果较好地吻合,可认为有效,能够用于各种骶髂关节重建方式的有限元评价。