第一部分髋臼中柱后壁骨折对关节面应力分布影响的生物力学研究目的：通过对骨盆标本进行髋臼中柱后侧壁和传统后壁区域的实验生物力学研究，探讨髋臼中柱后侧壁在髋臼中的重要性及其对累及中柱后壁髋臼骨折的生物力学行为的影响，从实验生物力学的角度循证骨盆髋臼三柱的合理性并为临床中涉及髋臼中柱后壁骨折的治疗提供理论依据。方法：12具经福尔马林处理的成年男性防腐尸体骨盆标本分成两部分进行髋臼中柱后侧壁、经典后壁骨折建模，以TEKSCAN应力分析系统分别对完整、骨折台阶移位、复位后钢板固定和ATMFS固定进行髋臼关节面生物力学测量及分析，并利用数字影像测量系统对两种后壁骨折内固定的稳定性进行研究分析。结果：1）将两组数据进行配对比较，两组之间关节面平均压强和峰值压强均随着台阶高度的增加而增大，在同样台阶高度时进行比较发现，0mm中柱后壁台阶组关节面峰值压强波动于3.03MPa~3.99MPa（3.49±0.20MPa），0mm后壁台阶组关节面峰值压强波动于3.08MPa~3.69MPa（3.40±0.17MPa），两组之间无统计学差异；1mm中柱后壁台阶组关节面峰值压强波动于3.25MPa~3.99MPa（3.66±0.14MPa），1mm后壁台阶组关节面峰值压强波动于3.30MPa~3.89MPa（3.61±0.15MPa），两组之间无统计学差异；2mm中柱后壁台阶组关节面峰值压强波动于时两组关节面峰值压强波动于3.59MPa~4.77MPa（4.35±0.10MPa），2mm后壁台阶组关节面峰值压强波动于时两组关节面峰值压强波动于3.59MPa~4.77MPa（4.17±0.30MPa），中柱后壁台阶组关节面峰值压强大于后壁台阶组，差异存在统计学意义；3mm中柱后壁台阶组关节面峰值压强波动于时两组关节面峰值压强波动于3.78MPa~5.69MP（a4.86±0.29MPa），3mm后壁台阶组关节面峰值压强波动于时两组关节面峰值压强波动于3.78MPa~4.99MPa（4.53±0.36MPa），中柱后壁台阶组关节面峰值压强大于后壁台阶组，差异存在统计学意义；2）完整髋臼组经加载后关节面峰值压强波动于3.05MPa~3.71MPa（3.40±0.17MPa）。中柱后壁骨折经重建螺钉及钢板内固定后，关节面峰值压强波动于3.14MPa~4.02MPa（3.60±0.29MPa）。ATMFS内固定后，关节面的峰值压强波动于3.03~3.99MPa（3.56±0.21MPa）。经典后壁骨折经重建螺钉及钢板内固定后，关节面峰值压强波动于3.01~3.98MPa（3.58±0.26MPa）。ATMFS内固定后，关节面的峰值压强波动于3.14~3.69MPa（3.43±0.17MPa）；3）髋臼中柱后壁骨折和髋臼经典后壁骨折在螺钉+重建钢板内固定下的稳定性结果比较：髋臼中柱后壁骨折经螺钉+重建钢板内固定后后壁骨折块的位移为（1.54±0.05）mm；髋臼后壁骨折经螺钉+重建钢板内固定后后壁骨折块的位移为（0.83±0.05）mm。两者比较存在显著统计学差异；4）髋臼中柱后壁骨折在不同内固定方式下的生物力学对照研究结果：螺钉+重建锁定钢板固定侧骨折块位移为（1.519±0.053）mm；ATMFS固定侧骨折块位移为（1.552±0.040）mm。两者比较无显著统计学差异。结论：载荷下髋臼中柱后壁区域在应力集中上占十分重要的地位，该部分发生台阶状骨折移位会显著增加关节面的接触压强峰值，无论采取钢板或ATMFS固定方式均可使月状关节面应力分布恢复接近完整状态，亦遗憾的是依然无法完全恢复如初，同样应用钉及重建锁定钢板固定髋臼中柱后壁骨折和髋臼后柱后壁骨折，虽然均能达到临床固定要求，但髋臼中柱后壁骨折线移位明显大于髋臼后柱后壁。从本组数据来看，提示了骨盆髋臼中柱后壁在整个髋臼后方的重要地位，不能将其看成单纯的髋臼后壁的一部分，因其承担更多负重，涉及臼顶区域，因此发生骨折更容易产生应力集中，同时在临床上更需要有针对性的、稳定的内固定手术治疗。第二部分髋臼中柱后壁生物力学特性的三维有限元分析目的：通过包含髋关节周围主要肌肉和韧带的人骨盆三维有限元分析方法建立中柱后侧壁、经典后壁骨折模型，对人髋臼中柱和后柱区域对应的月状关节面应力分布情况进行分析，为研究三柱理论，尤其是髋臼中柱后侧壁的生物学作用提供生物力学方面的参考和支持。方法：基于CT扫描图片，经医学影像处理及建模软件Mimics10.0和Simpleware2.0建立起正常成人的骨盆三维实体模型并构建髋臼中柱后壁骨折和经典后壁骨折模型。将人的三维有限元模型导入大型有限元软件Abaqus6.7.2中进行前处理并执行有限元相关计算，根据人的体重与活动特点，进行加载应力模拟：1、无损模型直立位下和屈髋60°、90°、120°时，沿股骨轴向施加1500N的模型，研究关节面平均压力、压力峰值、和应力分布情况；2、直立位下髋臼后方不同位置关节面骨折模型，即中柱后侧壁（10°-60°）、传统后壁（40°-90°）骨折并伴随1mm、3mm移位，纵向施加1500N的骨折模型，研究关节面平均压力、压力峰值、和应力分布情况；3、直立位髋臼中柱后侧壁和后壁关节面骨折复位后施加钢板固定的模型，研究关节面平均压力、压力峰值、和应力分布情况和骨折块位移情况；髋臼中柱后侧壁和后壁关节面骨折复位后施加记忆合金固定的模型，研究关节面平均压力、压力峰值、和应力分布情况和骨折块位移情况。结果：采用CT资料通过医学影像处理及建模软件Mimics10.0和Simpleware2.0建立起正常成人的骨盆三维实体模型，人的骨盆三维有限元模型包括节点数63430个，单元数30475个。在Abaqus有限元软件中，进行模拟加载应力。1、沿股骨头轴向加载下，屈髋60°时，关节面最大接触压力1081N，最大接触压强为4.49MPa，压应力集中于后壁较高位置；屈髋90°时，关节面最大接触压力为1191N，最大接触压强为5.90MPa，压应力集中于后壁中部位置；屈髋120°时，关节面最大接触压力为1189N，最大接触压强为8.20MPa，压应力集中于后壁较低部位置；2、沿L2垂直加载下，完整髋臼关节面最大接触压力为989N，最大接触压强为3.84MPa；中柱后侧壁（10°-60°）骨折伴随1mm台阶移位时关节面的最大接触压力为1242N，最大接触压强为6.37MPa，台阶移位增大至3mm时关节面的最大接触压力为1427N，最大接触压强为13.12MPa；后壁（40°-90°）骨折并伴随1mm台阶移位时关节面的最大接触压力为1189N，最大接触压强为5.20MPa；台阶移位增大至3mm时关节面的最大接触压力为1294N，最大接触压强为8.90MPa；3、经解剖复位后中柱后侧壁（10°-60°）骨折经钢板固定后关节面的最大接触压力为1305N，最大接触压强为6.12MPa，骨折块的最大位移为2.70mm，经ATMFS固定后关节面的最大接触压力为1200N，最大接触压强为5.28MPa，骨折块的最大位移为2.08mm；后壁（40°-90°）骨折经钢板固定后关节面的最大接触压力为1320N，最大接触压强为4.39MPa，骨折块的最大位移为1.78mm，经ATMFS固定后关节面的最大接触压力为1175N，最大接触压强为4.44MPa，骨折块的最大位移为1.87mm。结论：本部分通过三维有限元模型模拟髋臼后壁不同部分骨折发生时的力学传导特点，研究髋臼中柱后侧壁骨折的发生机制，并分别构建中柱后侧壁、经典后壁骨折模型，研究其对髋臼月状关节面上应力分布的影响，经过同前一部分标本实验力学数据和结论的比较，突出了髋臼中柱后侧壁的相对独立性和重要作用。第三部分ATMFS治疗髋臼后壁骨折的临床对照研究目的：探讨髋臼后壁骨折手术治疗内固定的选择和影响预后的损伤变数。方法：自2003年4月至2007年5月，196例连续髋臼后壁粉碎性骨折（ASIF/OTA分型：62-A1)）病例被纳入评估，所有纳入研究病例均为粉碎性骨折，至少存在三块骨折块伴或不伴有关节面的压缩塌陷。经过检视筛选共有共有56例（男23例，女33例）纳入研究。根据治疗方式的不同，将所有病例分为两组，ATMFS组（28例）和传统钢板螺钉内固定组（28例）。手术操作根据标准的ATMFS和锁定钢板内固定进行[1-3]，钢板组采用7至10孔3.5mm锁定重建钢板。手术时间，出血量，术后ICU治疗时间，复位质量，影像学资料，住院时间和治疗花费均被记录以供比较评价。出院后记录每次随访时的影像学资料，髋关节活动度，骨折愈合情况，临床功能评分（modified Merle d’Aubigne-Postel评分和Mos SF-36生存质量评分）。此外临床功能结果同影像学特质（包括合并髋关节后脱位，后壁边缘压缩，涉及高位臼顶骨折和股骨头损伤）之间的相关性也将被分析研究。结果：在50例患者的末次随访功能评估和影像学表现方面对比研究我们发现，所有骨折均一期愈合，术后疼痛和关节活动度方面两组不存在统计学差异，根据Matta影像学疗效评估标准：ATMFS组评分优14例（53.8%）、良7例（26.9%）、可3例（11.6%）、差1例（7.7%），优良率80.8%；钢板组评分优15例（62.5%）、良5例（20.8%）、可1例（4.2%）、差3例（12.5%），优良率83.3%。根据改良Merle d’Aubigne-Postel评分系统：ATMFS组评分优11例(42.3%),良10例（38.5%）、可2例（7.7%）、差3例（11.6%），优良率80.8%；钢板组评分优10例（41.7%）、良9例（37.5%）、可3例（12.5%）、差2例（8.3%），优良率79.2%。生活质量评分方面根据Mos SF-36量表，ATMFS组评分70.63±17.03分，钢板组72.22±14.36分。经统计学比较，两组之间在影像学、临床功能和生活质量评分方面均不存在显著性差异。最后我们比较了前述的影像学典型表现同最终生活质量评分Mos SF-36之间的关系，分层研究发现，在合并股骨头损伤和髋关节后脱位病史的病例中，两组治疗方式对最后临床疗效的影响均无差异（p=0.254;0.702)。但在后壁边缘压缩病例中，ATMFS组Mos SF-36评分显著高于钢板组；而在设计臼顶部分骨折的病例中，钢板组Mos SF-36评分显著高于ATMFS组。结论：本部分在临床研究方面，通过对比常规螺钉结合重建锁定钢板，对ATMFS治疗粉碎性髋臼后壁骨折的中远期临床疗效进行探讨研究。两种方式对于髋臼后壁骨折的治疗都是有效且值得信赖的，ATMFS在减少术中出血方面具有优势，且相对经济。值得注意的是髋臼后壁骨折中一些影像学损伤变数可能影响预期疗效，如合并边缘压缩、骨折线累及臼顶、伴有较长髋关节脱位史等，需要临床医师在术前充分评估，术中积极应对。