衝擊載荷下骨盆後環結構失效致血管損傷機制研究

《衝擊載荷下骨盆後環結構失效致血管損傷機制研究》是依託上海交通大學，由王秋根擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：衝擊載荷下骨盆後環結構失效致血管損傷機制研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王秋根
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

血管損傷是不穩定型骨盆骨折早期最主要的致死因素。骨盆損傷嚴重程度是預測血管損傷的重要指征，然而，課題組前期臨床研究發現部分骨盆損傷嚴重程度與血管損傷程度並不相關，國內外亦有類似報導。既往研究發現而血管損傷不僅與骨盆損傷的嚴重程度，還與骨折部位、位移及損傷機制相關；有限元動態分析提示，血管損傷亦與致傷部位及衝擊載荷特徵相關。明確周圍結構致傷情況與血管損傷之間的聯繫，有利於血管損傷的準確預測，而其尚未被明確表達。基於上述問題，本項目擬以骨盆後方血管作為研究對象，建立包含骨盆環、血管和周圍軟組織等的全骨盆有限元模型，並通過屍體實驗和交通傷典型案例分析對有限元結果進行驗證。在此基礎上對模型施加側方及前後方衝擊載荷，獲取骨盆後環結構及血管的衝擊回響譜，明確骨盆後環結構失效致血管損傷的機制，探究後環結構損傷與血管損傷之間的聯繫，以期預測骨盆血管損傷，提高臨床救治成功率。

結題摘要

本課題基於 CT 掃描數據，構建了包含血管的全骨盆有限元模型。其中包含以下組織結構：髂骨、骶骨、第 3-5 腰椎、股骨上部；骶髂關節軟骨、恥骨間盤；韌帶； 臀部、腹壁區域的皮膚、皮下組織、肌肉等軟組織；包含盆部髂總動靜脈、髂內動靜脈、髂外動靜脈及其主要分支，獲得了經過驗證的精確的具有更高生物相似性的全骨盆有限元模型。通過測量人體多部位松質骨礦物質密度、軸向彈性模量，建立了礦緻密度與軸向彈性模量相關關係的本構方程，為中國人有限元材料屬性賦值提供了依據，該研究表明各個部位礦緻密度與軸向彈性模量的線性和冪次回歸的相關性均較高，且同部位兩種回歸的r^2值之間無明顯差異，說明本研究可以套用於體外檢測患者的骨骼質量，準確分辨骨質變化的部位，配合有限元建模預測骨折風險。構建並驗證了含動脈的骨盆股骨軟組織複合體的三維有限元模型，研究骨盆動脈在側向衝擊條件下的力學回響。採用線彈性 實體單元模擬骨骼，採用非線性的彈性連線單元模擬韌帶，軟組織包括軟骨、包裹軟組織和動脈等採用超彈性材料和實體單元仿真。運用Mimics、Geomagics、 Hypermesh、UG等軟體建立標準骨盆模型、骨盆Tile B2型損傷模型、鋼板固定骨盆骨折模型以及“2釘”與“3釘”釘-棒系統固定模型。利用上述研究成果，本課題針對臨床問題進行套用研究，探討髖臼骨折內固定危險區域安全置釘的方法， 降低螺釘穿入髖關節的風險。