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计算机模拟分析基于X线片定制股骨柄假体的可行性
目的 探讨基于X线片设计定制型髋关节股骨柄假体的可行性,以解决临床上因CT图像模糊无法设计定制型髋关节股骨柄假体问题,并降低假体设计成本.方法 首先根据10根股骨的X线片,设计股骨柄假体.然后将设计出的这些股骨柄假体实体模型模拟植入从相应股骨CT图像中提取出的股骨腔线框模型中,并分析了这些股骨柄假体与股骨腔的干涉与匹配情况.后根据一例需行髋关节置换手术的患者股骨X线片,为该患者定制了股骨柄假体,在临床上将这一假体植入患者股骨腔内.结果 模拟与临床验证结果证实这些股骨柄假体不仅能够植入相应的股骨腔,而且与相应的股骨腔匹配较好.结论 利用X线片为患者设计定制型髋关节股骨柄假体是可行的,且设计的股骨柄假体能够较好地与股骨腔匹配,同时验证了作者自编的软件可用于定制型髋关节股骨柄假体的设计.
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股骨柄假体的二维生物力学评价与优化选择
背景:人工髋关节置换术前选择假体时,不仅要考虑在几何学上达到与患者股骨髓腔的匹配,而且还要在生物力学性能上达到优,这对提高全髋关节置换术后疗效,具有较现实的意义.目的:对4组与股骨匹配的股骨柄假体进行生物力学的评价,寻找与正常股骨力学分布为接近的股骨柄假体.设计:对比观察.单位:同济大学附属东方医院骨科、解放军第二军医大学长海医院骨科、上海交通大学机械与动力工程学院.材料:实验于2004-12/2005-10 在上海交通大学机械与动力工程学院生命质量与机械工程实验室完成.选用无髋部疾患、股骨近端形态正常志愿者(男性,40岁,身高175 cm,体质量78 kg)的股骨拍摄标准正位X射线片,并以DICOM格式存入存贮器中.志愿者签署知情同意书,同时报医学伦理委员会审批.模板:Ⅰ号假体:Zimmer versys Fiber Metal Taper11#;Ⅱ号假体:Plus APL 2#;Ⅲ号假体:Welink Ribbed system cementless11#:Ⅳ号假体:Lima F2L 1#.方法:在Matlab中导入股骨近端X射线正位片及4组股骨-股骨柄假体模板的bmp格式的图像文件,分别提取股骨、带假体模板的股骨二维轮廓数据,利用ANSYS软件建立股骨、股骨-股骨柄几何模型及二维非线性有限元模型,负荷加载后对股骨近端的应力分布进行分析、比较.主要观察指标:股骨近端的应力分布.结果:Ⅰ,Ⅳ号假体对所研究的股骨而言其应力大小及分布与正常股骨相近,但两者相比Ⅰ号更为接近,应为佳选择.结论:通过基于X射线片与模板的股骨柄假体二维生物力学的分析比较,可对股骨柄假体的生物力学性能作出评价,为假体的优化选择提供依据.
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CAD/CAM/Robotic集成方法设计与制作生物型股骨柄假体
背景：生物型股骨柄假体无菌松动是全髋关节置换失败的主要因素，减少无菌松动的先决条件是增加股骨柄假体在股骨髓腔中的填充率。
目的：得到定制式股骨柄假体在髓腔中的填充率，验证计算机辅助设计/计算机辅助制造/工业机器人加工(CAD/CAM/Robotic)集成方法和机器人磨削的有效性。
方法：利用 CT 数据重建股骨髓腔三维模型，在此三维模型基础上设计股骨柄假体的柄体，依据标准直柄股骨柄假体近端模型设计股骨柄假体的其余部分。将设计的股骨柄假体模型导入CAD/CAM/Robotic集成系统生成机器人磨削轨迹，利用该轨迹对股骨柄假体进行磨削加工。将加工好的股骨柄假体与股骨髓腔匹配，分析股骨柄假体在髓腔中的填充率。
结果与结论：实验结果表明，定制式股骨柄假体在髓腔中有良好的填充率，髓腔的解剖结构可以阻止股骨柄假体的扭转，获得股骨柄假体在髓腔中的稳定固定。 -
外侧与后外侧入路行全髋关节置换后关节功能恢复2年随访
背景：不同的手术入路方式进行髋关节置换后临床疗效和髋关节功能恢复程度差别较大。
目的：观察外侧与后外侧手术入路进行全髋关节置换，评价随访2年髋关节功能影响的差异。
方法：收集2009年3月至2012年3月阳江市中医院骨科收治的93例髋关节置换患者，依患者手术入路情况分为外侧手术入路组(45例，60髋)及后外侧手术入路组(48例，60髋)。
结果与结论：所有患者均得到较好的随访，平均随访2年，2组患者在手术时间、术后并发症、置换后中期髋关节功能恢复方面差异均无显著性意义(P>0.05)，但是后外侧入路组在置换过程中出血量、切口长度、输血率、术后血红蛋白水平、置换后早期髋关节功能恢复均优于外侧入路组(P<0.05)，但置换后2年时，2组患者疗效的差异无显著性意义(P>0.05)。且后外侧入路组和外侧入路组患者置换后感染、脱位、假体松动、骨水泥反应、术中致股骨近端骨折、静脉血栓栓塞等不良反应的发生率的差异无显著性意义(P>0.05)。提示采用后外侧入路行全髋关节置换有利于患者置换后早期恢复，但远期效果与外侧入路接近。 -
基于X线片定制股骨柄假体的设计原理及方法
目的 介绍自编的基于X线片设计定制型股骨柄假体程序系统的设计原理及功能模块.方法 利用图像处理方法提取X线片上一些患者股骨解剖特征点(如小粗隆高点、股骨头中心及转子间窝等)、2个规划的手术截骨位置点(大粗隆侧截骨边界位置点及截骨线低点位置点)以及一些设计用关键位置点(如假体远端位置、假体颈干连接段高点位置等),以此预测患者股骨近端髓腔,并通过输入设计参数值(如颈干角、前倾角、预留的松质骨厚度、假体匹配段截面圆弧半径及假体过渡段高度等)设计出定制型股骨柄假体.并对设计出的定制股骨柄假体进行匹配区域多个截面的二维截面验证和三维的总体验证.结果 根据验证情况,调整设计参数重新生成股骨柄假体模型点云数据,使设计出的股骨柄假体与患者股骨腔相匹配,达到定制型假体设计要求.结论 介绍的程序系统可用于为患者设计定制型股骨柄假体,设计周期较短,成本较低,有利于促进定制型股骨柄假体在临床上的应用,进一步提高患者的生活质量.
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标准截面形状定制型股骨柄假体设计
目的 介绍一种标准截面形状定制型股骨柄假体结构以及自行开发的设计方法.方法 首先利用DICOM格式的患者股骨CT图像,重建患者股骨近端模型;根据重建出的患者股骨近端模型构建股骨柄假体匹配段矩形的截面边界,并在矩形截面边界内用简单的线条初步构建出假体的截面轮廓曲线;利用股骨近端模型对初步设计出的股骨柄假体进行验证,并通过调整设计参数使终设计出的个性化股骨柄假体与患者股骨髓腔相匹配.结果 定制型人工髋关节股骨柄假体采用标准截面形状,便于快速设计出个性化假体,而且设计操作简单.参数化程序设计大大降低了个性化股骨柄假体的设计工作量.结论 标准截面形状定制型股骨柄假体的设计将有助于提高定制型人工髋关节置换手术的成功率,促进定制型股骨柄假体在临床上的应用,进一步提高患者的生活质量.
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基于X线片与模板的股骨柄假体生物力学评价
目的对4组与股骨匹配的股骨柄假体进行生物力学的评价,寻找与正常股骨上力学分布为接近的股骨柄假体.方法在Matlab中导入股骨近端X线正位片及4组股骨-股骨柄假体模板的bmp格式的图像文件,分别提取股骨、带假体模板的股骨二维轮廓数据,利用ANSYS软件建立股骨、股骨-股骨柄几何模型及二维非线性有限元模型,负荷加载后对股骨近端的应力分布进行分析、比较.结果假体置入后股骨上的力学分布与正常股骨有较大的差异,但在4组股骨柄假体中,终有一种假体其在股骨上应力大小及分布情况与正常股骨为接近,而这种假体相对于此股骨来说其生物力学性能为优.结论通过基于X线片与模板的股骨柄假体生物力学的分析比较,可对股骨柄假体的生物力学性能作出评价,为假体的优化选择提供依据.
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生物型人工股骨头置换术治疗高龄股骨颈骨折的疗效分析
随着医疗及生活水平的不断提高,人类寿命不断延长,高龄股骨颈骨折发生率也呈现不断升高的趋势,早期手术可以显著减少高龄患者长期卧床引起的各类并发症[1,2].我院2007年2月-2010年3月,对27例高龄股骨颈骨折患者行羟基磷灰石涂层股骨柄假体人工股骨头置换术,取得满意的临床疗效,现报道如下.资料与方法1.一般资料本组27例,男9例,女18例;年龄67-95岁,中位年龄85.6岁.受伤原因多为摔伤,股骨颈骨折类型按Garden分型为Ⅱ型11例、Ⅲ型7例、Ⅳ型9例.合并有高血压患者19例,合并有糖尿病9例,心律不齐5例,慢性支气管炎3例,贫血11例,其中8例患者合并有2种以上的基础疾病.术前患肢予肢套牵引制动,积极治疗基础疾病,常规预防性使用抗生素1-3 d,待患者病情控制平稳后方可手术,术前准备充足的血量.
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应用特殊设计股骨柄行混合型全髋置换治疗先天性髋关节发育不良——一个少五年的随访研究
应用全髋关节置换治疗先天性髋关节发育不良( developmental dysplasia of the hip,DDH)将遇到诸多问题,譬如畸形坏死的股骨头,短缩的股骨颈,巨大的股骨颈前倾角,狭窄变直的股骨髓腔和不足覆盖的髋臼骨质.日本旭川医科大学Hiroshino等研发了称为4U的混合型全髋关节系统用于治疗DDH,此系统包括非水泥髋臼假体和水泥股骨柄假体.4U是universal通用,upgraded升级,unique独特,ultimate终等英文单词的缩写.
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人工全髋关节置换髋臼杯和股骨柄假体的选择及固定方式
人工全髋关节的长期稳定性是决定假体使用年限的关键,其影响因素主要有患者因素、手术因素、假体设计和选择因素等.选择合适的假体和固定方式能显著提高人工全髋关节手术的远期效果.
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转子间骨折内固定术后创伤性关节炎的全髋置换术治疗策略
[目的]探讨转子间骨折内固定术后创伤性关节炎的全髋置换术治疗的疗效.[方法]2009年1月至2016年3月,转子间骨折内固定术后内固定失败或畸形愈合所致创伤性关节炎35例,男18例,女17例;年龄49~86岁,平均68.5岁;均采用全髋关节置换术.其中股骨侧采用近端固定柄假体13例,远端固定柄10例,延长柄假体12例.[结果]经3~65个月随访,髋关节HSS评分平均术前44.1分(31~65),提高到术后82.5(58~94).髋关节术后功能的优良率91.4%.术后未出现脱位和深部感染.2例股骨柄侧分别出现了5 mm和10 mm下沉,但未见假体的明显松动.[结论]转子间骨折内固定术后创伤性关节炎,采用全髋置换术治疗,股骨侧因骨质硬化或骨缺损,采用远端固定柄假体,并注重重建大转子,可取得良好的临床疗效.
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解剖型生物固定股骨柄假体周围骨密度的中短期随访研究
目的:研究应用解剖型生物固定股骨柄假体行全髋关节置换(total hip arthroplasty,THA)的患者术后中短期随访时假体周围骨密度变化,为假体设计、改进提供理论参考.方法:门诊随访采用Ribbed股骨柄行初次单侧THA 1年以上的患者.采用双能X线对假体周围及非手术侧相应7个感兴趣区(region of interest,ROI)进行骨密度(bone mineral density,BMD)测定,对比分析.结果:随访28例患者,平均随访时间为35.5月.与非手术侧相比,假体周围ROI 1、2、3、5、6、7区BMD未见明显差异,仅ROI 4区差异有统计学意义[手术侧BMD(1.58±0.28) g/cm2,非手术侧BMD(1.66±0.20) g/cm2;t=-2.216,P=0.035].结论:采用解剖型生物固定Ribbed股骨柄假体行THA的患者,假体周围骨长入达到生物固定效果,术后股骨侧应力比较符合正常生理传导,其特点在未来假体设计时可供借鉴.
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多层粗大孔隙表层股骨柄假体联合自体植骨的生物学固定研究
目的观察股骨柄假体表层改为多层粗大孔隙结构联合自体植骨的生物学固定效果. 方法自行设计完成犬骨重建型股骨柄假体,将股骨柄假体近2/3段表层改成粗大、多层立体孔隙结构.对24只成年杂种犬随机分成两组,行右侧人工股骨头置换术.实验组将假体表面孔隙内充填自体股骨头颈骨质制成的骨泥后,再行人工股骨头置换术;对照组不填充碎骨泥.术后1、3和6个月行大体观察、X线片、组织学检查及生物力学测试,以了解假体内外成骨和固定情况. 结果与对照组相比,实验组3、6个月标本大体观察可见大量骨质重建现象;X线检测亦明显优于对照组;组织学观察显示多孔层孔隙内大骨长入深度(μm)与新生骨平均充盈率(%)均明显高于对照组;生物力学测试假体-骨界面大剪切强度明显高于对照组(P<0.01). 结论将股骨柄假体表层制成多层粗大孔隙结构联合自体植骨能显著加强生物学固定强度.
关键词： 股骨柄假体 多层粗大孔隙钛网表面 自体植骨 生物学固定 -
应用 LCU 股骨柄假体行全髋置换术的早期疗效
目的：探讨应用 LCU 股骨柄假体行生物学固定型全髋关节置换术（total hip arthroplasty，THA）的早期疗效。方法回顾性分析2011年8月至2013年4月采用 LCU 股骨柄假体行 THA 术85例（90髋），男26例（28髋），女59例（62髋）；年龄19~83岁，平均55岁；平均体重指数（23.33±3.13）kg/ m2。单髋80例，双髋5例。发育性髋关节发育不良34例（38髋），股骨颈骨折14例（14髋），股骨头坏死17例（17髋），原发性髋关节骨关节炎18例（19髋），类风湿性髋关节炎1例（1髋），髋关节结核1例（1髋）。股骨侧假体均采用 LCU 股骨柄假体。髋臼采用陶瓷_陶瓷界面者78髋，陶瓷_聚乙烯12髋。对术后及随访时的影像学资料进行分析，末次随访时采用髋关节 Harris 评分标准评定疗效。结果82例（87髋）患者术后获得随访，随访12~32个月，平均19个月，3例失访。术前髋关节功能 Har_ris 评分为（33.73±3.21）分，末次随访时髋关节功能 Harris 评分改善至（92.84±4.47）分，与术前比较差异有统计学意义（t ＝242.69，P ＜0.01）。末次随访时大腿轻度疼痛1例，中度疼痛1例，无重度疼痛。末次随访时无一例出现骨溶解、假体松动，按 Engh 标准评定：所有获访者均获骨长入固定，其中股骨侧假体诊断为骨性固定者85髋，诊断为纤维性稳定者1髋。假体下沉小于2 mm 者1髋，其余均无假体下沉。结论 LCU 股骨柄假体行生物学固定型 THA 的早期疗效满意。
