目的:通过建立耻骨联合及耻骨上支的“点云”数据库,研发一种治疗耻骨联合分离(Pubic Symphysis Diastasis,PSD)、耻骨上支及耻骨体骨折的新型解剖内固定系统,并通过有限元分析比较新型解剖接骨板和其它固定装置治疗Tile B1型骨盆损伤的稳定性。方法:1.筛选标准男、女骨盆模型收集200例正常成人的骨盆薄层CT数据,男、女各100例,利用Mimics软件重建骨盆三维模型,测量以下参数:耻骨结节间距、闭孔内缘间距、耻骨联合上下距、耻骨结节外缘中点到闭孔外侧缘的耻骨上支长度、耻骨联合间距、耻骨联合上平面轴线与耻骨上支轴线夹角、耻骨联合与冠状面的夹角、耻骨上支的最大上下径、前后径。以耻骨结节间距+双侧耻骨结节到闭孔外侧缘的弧长按升序排列,选取男、女性各自0-33%,33-66%,66-100%区间的中位数作为标准骨盆选择参考,对应选取不同性别的3例标准骨盆,以“点云”格式保存。2.新型耻骨联合解剖接骨板的设计将筛选的标准骨盆“点云”文件导入Geomagic Studio 2015软件,通过三角面片重建、修复缺损、光顺等处理后保存为STL格式文件并导入Imageware 13.2软件设计接骨板底面。我们将接骨板设计为两型,由三部分组成:(1)耻骨结节间部:覆盖双侧耻骨结节之间的耻骨联合上方;(2)耻骨上支部分:覆盖耻骨结节至闭孔外侧缘的耻骨上支上表面;(3)耻骨体部分:A型即“前上型”,覆盖部分耻骨体前方,由接骨板主体延伸2个侧臂至耻骨体上、中部前表面;B型即“后上型”,与A型的区别在于接骨板主体延伸出2个侧臂至耻骨体上部后表面。对接骨板进行导圆角、圆边、添加预弯槽等处理,然后添加螺钉孔:(1)耻骨结节间部:添加椭圆形的普通螺钉孔;(2)耻骨上支部:添加椭圆形普通螺钉孔、锁定孔及预弯槽;(3)侧臂部:添加椭圆形的普通螺钉孔、锁定孔及预弯槽。螺钉孔方向均垂直于所在平面。3.新型接骨板及不同固定方式的有限元分析选取1例男性标准骨盆(所对应的接骨板主体长度约120mm,位于33-66%区间)导入至Geomagic Studio 2015软件建立NURBS封闭曲面骨盆模型,以STEP文件格式保存并导入SolidWorks 2017软件中模拟制造右半骨盆旋转分离5cm,保存为STEP文件格式后导入Abaqus 6.14软件,依据骨盆相关韧带的形状和走形,以及Tile B1型耻骨联合分离5cm时的韧带损伤情况,利用Truss单元模拟添加右侧骶髂后韧带、左侧骶髂前韧带、左侧骶髂骨间韧带、左侧骶髂后韧带、左侧骶棘韧带、左侧骶结节韧带,保存为STEP格式并导入SolidWorks 2017软件构建A、B型新型接骨板固定模型、单枚空心螺钉固定模型、交叉空心螺钉固定模型、单一耻骨联合上接骨板固定模型、耻骨联合前方和上方双接骨板固定模型、INFIX固定模型、髋臼上+髂前上棘双钉前环外支架固定模型,将装配好的8种固定模型导入Abaqus 6.14软件进行网格划分,分别对连接棒、接骨板、韧带、螺钉及骨盆进行赋值,固定器与骨质之间、髋臼与股骨之间均设为绑定连接关系,进行以下静力分析:(1)垂直方向静力分析,即模拟双腿站立:约束双侧股骨与髋臼窝,限制6个自由度的活动,分别在8种Tile B1型骨盆损伤装配体模型的S1椎体上表面施加500N垂直向下的载荷;(2)前后方向静力分析:约束双侧股骨与髋臼窝,同时约束双侧髂嵴后份,限制6个自由度的活动,在8种Tile B1型骨盆损伤装配体模型的耻骨联合前表面施加前后水平方向的500N载荷;(3)侧方静力分析:约束双侧股骨与髋臼窝,同时约束左侧髂骨,限制6个自由度的活动,分别在8种Tile B1型骨盆损伤装配体模型的右侧髂结节处施加500N侧方水平方向的载荷。分析不同固定方式在三种静力模式下的von Mises应力分布和整体位移分布。结果:1.200例骨盆标本耻骨联合及耻骨上支的解剖测量结果表明,耻骨结节间距男性(48.93±5.51)mm小于女性(54.45±5.15)mm;闭孔内缘间距男性(46.67±4.02)mm小于女性(55.17±4.46)mm;耻骨联合上下距男性(39.77±4.12)mm大于女性(36.76±4.21)mm;耻骨上支长度男性(35.87±4.04)mm小于女性(37.62±5.31)mm;以上测量数据男女间均有显著差异(P<0.05)。耻骨联合上平面轴线与耻骨上支轴线夹角α男性(135.67±4.83)°大于女性(137.53±4.46)°,男女间差异具有统计学意义(P<0.05)。耻骨结节间距+双侧耻骨结节到闭孔外侧缘的弧长男性(120.68±10.66)mm小于女性(124.70±11.93)mm,男、女间具有显著差异(P<0.05),我们以该值作为筛选标准骨盆的参考项,将测量结果按升序排列,并以0-33%,33-66%,66-100%区间的中位数作为标准骨盆选择参考。2.依据选择的标准骨盆,我们设计2种款式,6种长度规格为110mm、115mm、120mm、125mm、130mm、135mm的解剖接骨板。在Solidworks 2017软件中将底面拉厚至1.5mm,导入等半径0.3mm圆边及等半径2mm圆角。接骨板实体的三个部分特征:(1)耻骨结节间部:接骨板主体宽度为10mm,长度50~55mm,轻度圆拱形,共添加6枚长径6mm,短径4mm的椭圆形普通螺钉孔,孔间距约3mm,其中孔R5-L5之间不添加预弯槽;(2)耻骨上支部:长度35~40mm,宽10mm,靠近闭孔外缘处依次添加2枚直径3.5mm锁定孔,最外侧螺钉孔的外缘不超过闭孔外缘,靠近耻骨结节处添加1枚长径6mm,短径4mm的椭圆形普通螺钉孔,3枚螺钉孔的间距约5mm,均添加预弯槽;(3)侧臂部:A型接骨板耻骨体前方两侧臂长度约为20mm,宽度10mm,近接骨板主体处添加1枚长径6mm,短径4mm的椭圆形普通螺钉孔,上中部添加2枚直径3.5mm锁定孔及预弯槽,孔间距约3mm;B型接骨板耻骨体后上方两侧臂长度约为12mm,宽度10mm,近接骨板主体处添加预弯槽及1直径枚3.5mm锁定孔,另外添加一枚长径6mm,短径4mm的椭圆形普通螺钉孔,侧臂上孔间距约为2mm,不添加预弯槽。螺钉孔的方向均垂直于所在平面。3.我们构建了8种固定器固定Tile B1型骨盆损伤的有限元模型,分别是:A型接骨板固定模型、B型接骨板固定模型、单枚空心螺钉固定模型、交叉空心螺钉固定模型、单一耻骨联合上接骨板固定模型、耻骨联合前方和上方双接骨板固定模型、INFIX固定模型、髋臼上+髂前上棘双钉骨盆前环外固定架固定模型。(1)在垂直方向静力分析显示最大位移依次分别为0.357mm、0.362mm、0.504mm、0.391mm、0.386mm、0.378mm、0.382mm、0.379mm,最大位移处均于右侧髂嵴后份及骶髂关节;骨盆受到的最大应力值分别为22.23 MPa、12.75 MPa、18.75 MPa、11.78 MPa、16.19 MPa、14.46MPa、16.64 MPa、11.75MPa;固定器受到的最大应力值分别为33.97MPa、27.83 MPa、35.16 MPa、29.82 MPa、20.06 MPa、31.82 MPa、19.09MPa、17.55 MPa。(2)在前后方向静力分析显示最大位移依次分别为0.192mm、0.505mm、1.054mm、0.895mm、0.965mm、0.874mm、0.912mm、0.864mm,最大位移处均位于耻骨联合部;骨盆受到的最大应力值分别为50.46MPa、52.57MPa、59.53MPa、97.00MPa、54.19MPa、57.48MPa、57.81MPa、84.51MPa;固定器受到的最大应力值分别为153.60MPa、201.30MPa、210.20MPa、179.40MPa、137.30MPa、143.60MPa、49.55Mpa、66.78Mpa。(3)在侧方静力分析显示最大位移依次分别为1.018mm、1.133mm、1.359mm、1.152mm、1.232mm、1.151mm、1.411mm、1.231mm,最大位移处均位于右侧髂嵴前份;骨盆受到的最大应力值分别为20.30MPa、28.43MPa、33.20MPa、37.14MPa、39.89MPa、28.42 MPa、60.51MPa、34.73MPa;固定器受到的最大应力值分别为244.40MPa、220.40MPa、148.40MPa、127.50MPa、279.80MPa、207.70MPa、149.00MPa、149.20Mpa。结论:我们成功研发出两种新型耻骨联合解剖接骨板,并设计不同规格以满足临床需要。A型接骨板对Tile B1型损伤固定最稳定,适用于耻骨联合分离、双侧耻骨上支、耻骨体骨折;B型接骨板固定稳定性次之,手术创伤小。