2024年3月14日发(作者：联想a3300t平板)

骶髂复合体(sacroiac complex)位处骨盆后环的中央，是支撑人体躯干负载并完成力学传

导的重要结构，其解剖及功能的完整性对骨盆环的稳定至关重要。其中，骶骨是以两侧的骶

髂韧带(前部、骨间、后部)以及骶棘韧带和骶结节韧带来维持与两侧髋骨的解剖及功能联系

的。已有的生物力学研究成果表明，骨盆的稳定性和功能动力学依赖于其周围强有力的固有

连接(耻骨联合和骶髂韧带)和外部的韧带复合体(骶棘韧带、骶结节韧带和髂腰韧带)，但是，

前部连接结构(前弓和耻骨联合)仅提供40％功能完整性，前部连接结构的先天缺如(膀胱外

翻)或切除(肿瘤切除等)不会导致骨盆稳定性的完全丧失，也就是说骶髂复合体承担了保持

骨盆稳定性和完整性的60％的功能，由此可知骶髂复合体的重要性。但是往往临床上在骨

盆手术过程中对恢复骶髂复合体(Sacroiliaccomplex)的稳定性尚未引起足够的重视，无论

骨盆骨折还是骶骨肿瘤切除，均会破坏骶髂复合体(sacroiliac complex)的完整性，从而

引发骨盆环的不稳定，导致较高的病残率，因此临床上骨盆损伤的远期疗效不甚理想。本实

验设计从临床实践出发，共分三个部分，首先建立解剖意义上的骨盆(pelvis)和骶髂复合体

(Sacroiliac complex)的三维有限元模型(Finite element model，FEM)并与既往研究成

果进行比较，验证所建模型的可信度，其次利用现有模型，模拟骨盆损伤机制，探讨韧带群

对维持骶髂复合体稳定性的作用；最后模拟骶骨肿瘤三种切除方式，分析其对骨盆稳定性的

影响。通过上述三个部分来阐述临床上保持骶髂复合体稳定性的重要性及其生物力学意义。

实验一 骶髂复合体三维有限元模型的建立及验证 目的：寻求骶髂复合体三维有限元模型准

确构建的方法，并探讨不同体位下骶髂关节面应力的变化，研究与之相关疾病的生物力学病

理基础与机制。方法：选耳义一名健康成年男性志愿者，行影像学检查和临床查体排除骨盆

肿瘤、感染、结核和畸形(先天性和外伤性)等情况后，对骨盆行螺旋CT断层扫描，0.75mm

层厚，扫描范围自S<,1>椎体上缘至股骨大转子下5cm处，提取相关数据以DICOM格

式输出后，导入医学三维重建软件Mimics，经过图片的筛选和预处理，提取边界坐标生成

表面三维图像，再将此图像通过Unigraphics Ⅱ作图软件建立骨盆和骶髂关节三维实体，

再根据韧带群的解剖学观测建立韧带的三维实体图形，利用MARC有限元分析软件进行网

格划分为若干四面体单元和杆单元，录入各结构的材料力学特性，建立骨盆和骶髂复合体的

三维有限元模型。设定上部躯体重力负载为500N，模拟双足站立位、单足站立位和坐位三

种常见的情况，评价骶髂关节面应力分布和骨盆环应力传导的规律以及骶髂关节运动范围，

并与人体实验结果进行比较验证模型建立的准确性；结果：所构建的骨盆模型共划分为48，

900个节点，100，003个四面体单元，骶髂关节周围12条韧带共设立12个杆单元(Truss

单元)。比较三种体位下骶髂关节面的应力值：单足站立位(负重侧)最大，双足站立位次之，

坐位最小。坐位较之双足站立位和单足站立位应力分布更加均匀。双足站立位和坐位的最大

应力值出现在关节面前下缘，而单足站立位则出现在关节面的前上缘和关节面的中部后缘。

其运动范围与人体实验结果在统计学上没有显著差异(P>0.05)，三种体位下骶髂关节运动

范围进行统计学分析：单足站立位明显大于双足站立位和坐位(P<0.01)。结论：所构建的

骨盆和骶髂关节复合体的三维有限元模型客观反映了骨盆真实解剖形态及生物力学行为，有

利于我们以此为基础进一步进行生物力学研究。分析比较不同体位下应力在骶髂关节面的分

布和骨盆环上的传导，有助于我们日常生活中注重体位对骶髂复合体的保护作用，降低骶髂

关节复合体的病损和退变。实验二 骶髂复合体稳定性的三维有限元分析及其生物力学意义

目的：应用三维有限元方法研究骶髂复合体韧带结构对骨盆环的稳定性以及骶髂关节面应力

分布和骨盆环应力传导的影响，指导临床骨盆创伤的治疗。 方法：根据实验一所述方法建

立骶髂复合体和骨盆的三维有限元模型，其中韧带的有限元模型是根据韧带群的解剖学观测

建立。在双足站立位的情况下，于骶骨上垂直加载50(JN，分别逐根同时切断双侧同名韧

带(保持其他韧带的完整)和完全切断一侧的骶髂关节周围韧带群，以垂直位移和矢状轴位移

为评价标准，选取其中若干节点将获得的数据导入SPSSl3.0进行统计分析，探讨韧带群

对维持骶髂关节稳定性的作用，分析骶髂关节面应力的相应变化； 结果：当切除一侧的骶

髂关节周围韧带群，骶骨各部的位移变化不均匀，双侧骶髂关节面应力分布较之正常情况差

异显著，双侧骨盆环应力传导亦出现明显差异；逐根同时切断双侧同名韧带后，产生的骶骨

垂直位移和矢状轴位移进行比较：骶髂骨间韧带、骶髂后短/长韧带切断后骶骨位移变化最

显著，其中骶髂骨间韧带>骶髂后短韧带>骶髂后长韧带，而骶髂前韧带、骶结节韧带和骶

棘韧带切断后对骶骨位移无明显影响，骶髂关节面和骨分盆分环应力分布也受到相应影响。

结论：分析骶髂关节韧带群损伤对骶骨位移、骶髂关节面应力分布和骨盆环应力传导的影响，

有助于我们重视韧带群对于骨盆环稳定性的重要作用，理解骨盆各型损伤的力学机制，指导

临床保护骶髂复合体的完整性和骨盆环稳定性的重建工作。实验三后路骶骨切除后骶髂复合

体稳定性的三维有限元分析及其生物力学意义 目的：应用三维有限元方法研究后路骶骨切

除的三种情况对骨盆环的稳定性和骶髂关节面应力的影响，指导临床的骨盆重建工作。方法：