中国组织工程研究杂志
Chinese Journal of Tissue Engineering Research 중국조직공정구여림상강복
- 主管单位： 中华人民共和国卫生部
- 主办单位： 中国康复医学会,《中国组织工程研究与临床康复》杂志社
- 影响因子： 1.38
- 审稿时间： 1-3个月
- 国际刊号： 2095-4344
- 国内刊号： 21-1581/R
- 论文标题 期刊级别 审稿状态
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3D打印技术在关节置换方面的应用研究及进展
背景:3D打印技术是一种新型的快速成型与快速制造技术.目的:通过对相关论文的分析,总结并讨论3D打印技术的研究进展、关节置换的应用前景及与3D打印技术在关节置换术中的现状及发展趋势.方法:由第一作者用计算机检索中国期刊全文数据库(CNKI)和PubMed数据库1985年至2015年相关文献,检索词分别为"3D打印技术,快速成型,关节置换"和"3D printing technology,rapid prototyping,arthroplasty,joint replacement".对纳入的81篇文献进行分析探讨.结果与结论:3D打印技术与关节置换技术相关的基础研究和临床应用日益广泛,3D打印进一步优化了关节置换前沟通及教学、更好的规避术中和术后并发症等多方面问题.3D打印可以根据不同的教学需要用不同特性的打印材料经3D打印机打印出不同人体部位的实物;多种材料3D打印不同病情程度的患者局部肢体模拟手术演练,成为提高手术熟练度的佳途径;3D打印技术在截骨导向精确化方面也已经基本完成多中心临床试验,进入小规模临床应用阶段;利用3D打印技术构建个体化治疗方案以及活性生物器官将成为关节置换的科研新方向.
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全髋关节置换后交联聚乙烯和传统聚乙烯髋臼内衬磨损与骨溶解比较的系统评价
背景:全髋关节置换后远期出现的关节无菌性松动直接影响人工关节使用寿命和患者满意度.导致松动的原因在于人工关节磨损产生的颗粒诱导假体周围骨溶解所致,而髋臼内衬磨损产生的聚乙烯颗粒是主要因素.目的:系统评价全髋关节置换后交联聚乙烯和普通聚乙烯髋臼内衬磨损和骨溶解松动情况的差异.方法:按照Cochrane协作网制订的检索策略进行检索,计算机检索截止至2015年12月Medline、EMbase、中国生物医学文献数据库、中国期刊全文数据库、中文科技期刊全文数据库、万方数据库及Cochrane图书馆(2011年第3期).手工检索相关的中外骨科杂志和学术会议论文汇编.纳入交联聚乙烯和普通聚乙烯内衬全髋关节置换后聚乙烯磨损情况的随机对照试验11篇,对符合纳入标准的研究用RevMan 5.0软件进行Meta分析.结果与结论:①纳入随机对照试验11篇,共952例患者;②Meta分析结果显示,术后平均5年交联聚乙烯髋臼内衬线性磨损率显著低于传统聚乙烯髋臼[MD=-0.07,CI(-0.09,-0.05),I2=93%,P<0.00001],由于异质性很大(I2=93%),行敏感性分析,去掉3个研究后异质性下降[MD=-0.06,95%CI(-0.07,-0.04),I2=39%,P<0.00001];③术后平均5年骨溶解松动Meta分析显示,交联聚乙烯内衬组的骨溶解松动率显著低于普通聚乙烯内衬组[RR=0.39,95%CI(0.27,0.57),I2=0%,P<0.00001];④结果提示,全髋关节置换交联聚乙烯内衬髋臼较普通聚乙烯更耐磨,近期磨损率更低,磨损碎少,引起骨溶解松动的概率越低.但由于搜集的随机对照试验研究平均随访时间5年(1.8-8.0年),长期随访结果不得而知.鉴于纳入研究在方法学方面的局限性,尚需开展多中心、大样本、高质量的随机对照试验进一步论证交联聚乙烯的疗效和安全性.
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人工膝关节置换术后疼痛影响因素的分析
背景:全膝关节置换后患者疼痛是影响置换后膝关节功能恢复的主要原因.目的:探索及分析人工膝关节置换术后疼痛相关影响因素.方法:对160例膝关节骨性关节炎患者行人工膝关节置换,对患者置换后12,24,48 h疼痛情况进行疼痛目测类比(VAS)评分;对患者置换前、置换后90 d的膝关节功能进行KSS评分;应用Pearson相关分析及多重线性回归分析分别对术后各时间点目测类比评分与患者手术时间、年龄、性别、体质量指数、麻醉方式、关节置换前KSS评分等因素进行统计分析;并分析置换后90 d KSS评分与置换后各时间点目测类比评分之间的关系.结果与结论:①Pearson相关分析及多重线性回归分析结果可以看出手术时间、性别、体质量指数与关节置换后12,24,48 h目测类比评分呈正相关;②年龄与置换后12,24,48 h目测类比评分呈负相关;③关节置换后12,24,48 h目测类比评分与置换后90 d KSS评分呈负相关;④结果表明,患者性别、手术时间长短、体质量指数及患者年龄均为人工膝关节置换术后疼痛影响因素;膝关节置换后疼痛影响置换后功能康复.
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全膝关节置换后局部加压冷疗结合CPM功能锻炼对早期关节功能恢复的影响
背景:早期康复训练有利于全膝关节置换后关节功能的恢复;而术后冰敷能部分缓解全膝关节置换后的疼痛,增强早期康复训练的有效性.目的:探讨局部加压冷疗结合CPM功能锻炼对全膝关节置换后早期功能障碍及关节功能的影响.方法:选择2013年2月至2015年2月行全膝关节置换治疗的106例患者为研究对象,根据入院时间按照单双号随机分为观察组和对照组,每组53例.对照组术后进行CPM功能锻炼,观察组在术后给予局部加压冷疗结合CPM功能锻炼.比较2组患者膝关节肿胀程度、疼痛目测类比评分、美国特种外科医院膝关节功能评分及临床疗效.结果与结论:①术后24,48 h,观察组目测类比评分、肿胀值均明显低于对照组(P<0.01);②术后2周,2组除肌力外,其余均明显改善(P<0.05-0.01),观察组美国特种外科医院膝关节功能评分系统中疼痛、功能、活动度、稳定性维度和总分均明显高于对照组,减分项目评分明显低于对照组(P<0.05);③随访6个月,观察组膝关节功能优良率87%明显高于对照组70%(P<0.05);④结果表明,局部加压冷疗结合CPM功能锻炼有助于缓解全膝关节置换后的早期疼痛及肿胀程度,促进膝关节功能恢复.
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SuperPATH微创入路人工股骨头置换治疗老年股骨颈骨折:前瞻性、开放性、随机对照临床试验
背景:传统的髋关节置换治疗老年股骨颈骨折一般采用后外侧入路,切口较大,术中需切断外旋肌群,术后易发生髋关节后脱位.SuperPATH微创入路是在原后外侧入路的基础上改良而来,该入路术中不易损伤血管神经,减少术中失血,保留了所有的关节囊和旋后肌群,显著减少术后髋关节脱位的发生率.目的:假设与后外侧入路相比,SuperPATH微创入路人工股骨头置换治疗老年股骨颈骨折能取得更好的疗效,能有效促进患者术后髋关节功能恢复.方法/设计:研究为前瞻性、单中心、开放性、随机对照临床试验,在中国上海市,复旦大学附属浦东医院完成.纳入老年股骨颈骨折患者40例,随机分为2组,试验组采用SuperPATH微创入路人工股骨头置换,对照组采用传统后入路人工股骨头置换,每组20例,随访1周,6个月.试验的主要观察指标为基线期,术后1周,6个月的髋关节Harris评分,观察髋关节功能恢复情况.试验的次要观察指标为术中手术切口长度、术中出血量、手术时间、术后24 h引流量、住院时间,以评价该入路方式的优势.其他观察指标为术后1周,6个月的不良反应发生率.试验经中国上海复旦大学附属浦东医院伦理委员会批准.研究符合世界医学会制定的《赫尔辛基宣言》的要求.参与者本人对治疗方案和过程均知情同意,并签署知情同意书.讨论:试验旨在证实SuperPATH入路微创人工关节置换在治疗老年股骨颈骨折时较传统后外侧入路有优势,更有利于患者术后髋关节功能恢复,安全可靠.
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减少人工膝关节置换失血:两种方法的比较
背景:减少手术失血在一定程度上可以预防人工膝关节置换的并发症,可以减轻术后患肢肿胀和不适,有利于患者术后康复.目的:探讨减少人工膝关节置换失血的方法.方法:将单侧初次人工膝关节置换的患者分为2组.对照组(27例)采用传统的手术方法,全程使用止血带,并留置引流管;实验组(36例)对手术方法进行改良,只有在安装假体时使用止血带,对软组织出血予以充分止血,缝合关节囊后在关节腔内注射止血药液,置换后不留置引流管.比较2组患者的术前、置换后血红蛋白、置换后血红蛋白的下降值、膝关节疼痛评分、关节活动度、输血率、伤口愈合情况等临床结果.结果与结论:①两组患者关节置换前血红蛋白差异无显著性意义,置换后第1,4,7天对照组血红蛋白均显著低于实验组,而且对照组血红蛋白跟置换前相比的下降值均显著高于实验组;②两组的膝关节疼痛评分差异无显著性意义;③置换后第7天实验组膝关节活动度显著大于对照组.④对照组置换后输血率为18.5%,1例患者伤口愈合不良;实验组置换后没有患者需要输血,所有患者伤口均正常愈合.⑤两组患者均未出现置换后感染、血肿形成等并发症.⑥结果说明,通过改良手术方法,可以减少人工膝关节置换术的失血量,避免膝关节置换后输血,有助于置换后康复.
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阿普唑仑治疗焦虑抑郁患者全膝关节置换后疼痛的安全有效性
背景:心理因素影响全膝关节置换后患者疼痛程度,干预围手术期心理状态对置换后疼痛以及关节功能的影响尚未见大量报道.目的:观察阿普唑仑干预全膝关节置换前具有焦虑抑郁状态患者的安全性和有效性.方法:选择61例单侧全膝关节置换前存在焦虑抑郁状态的患者,随机分为2组,术前2周干预组予以阿普唑仑片,对照组予以安慰剂.收集基线资料、手术相关资料,术前汉密尔顿评分和Beck抑郁量表评估焦虑抑郁状态变化,术后评估2组患者各时间点静息和活动时的疼痛评分,统计术后非类固醇镇痛药物和静脉自控镇痛泵使用情况,ELISA法检测外周血神经递质,利用相关量表评估关节置换后近中期关节功能,统计患者满意度和住院相关指标,检测药物不良反应.结果与结论:①应用阿普唑仑后干预组焦虑抑郁状态有显著改善;干预后2周干预组外周血5-羟色胺和γ-氨基丁酸水平上升;②术后12h、1d、2d、3d、5d、7d时干预组静息疼痛目测类比评分显著低于对照组(P<0.05);术后12 h、1 d、2 d、3 d、5 d时干预组运动疼痛目测类比评分显著低于对照组(P<0.05);③干预组镇痛泵及镇痛药物使用均显著少于对照组,镇痛药物使用剂量与术前焦虑抑郁状态具有相关性;④2组术后西安大略-麦克马斯特大学骨关节炎指数和美国膝关节协会评分差异无显著性意义;⑤全膝关节置换后干预组满意度、睡眠指数、住院总时长等指标优于对照组.用药期间未见明显不良反应;⑥结果提示,对于全膝关节置换前诊断为焦虑抑郁状态的患者,置换前予以阿普唑仑干预可以缓解焦虑抑郁,改善围手术期静息和运动疼痛,减少术后镇痛药物的使用,增加患者满意度.
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新型低弹性模量医用β钛合金Ti2448椎弓根螺钉内固定影响胸椎稳定性的生物力学测试
背景:新型医用β钛合金Ti2448(Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn)是迄今为止初始杨氏模量低的钛合金,其初始杨氏模量约40 GPa,平均杨氏模量<20 GPa,抗拉强度约900 MPa,与人体组织的生物相容性和力学相容性优异.目的:探讨新型低弹性模量脊柱椎弓根螺钉内固定系统的生物力学性能,并与Ti6Al4V椎弓根螺钉进行比较.方法:取60个新鲜人尸体胸椎椎体标本,随机选择一侧椎弓根置入新型低弹性模量Ti2448椎弓根螺钉,另一侧椎弓根置入Ti6Al4V椎弓根螺钉,检测两组螺钉的大弯曲载荷与大载荷时位移、大旋入力矩及大轴向拔出力.结果与结论:两组螺钉的大弯曲载荷、大载荷时位移、大旋入力矩、大拔出力比较差异均无显著性意义.结果表明,新型低弹性模量Ti2448椎弓根螺钉内固定系统的大弯曲强度、大旋入力矩、大拔出力与Ti6Al4V螺钉基本一致,可满足脊柱生物力学在内固定强度方面的需求.
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Acu-Loc(R)2桡骨远端掌侧骨板系统修复桡骨远端C型骨折
背景:桡骨远端C型骨折为关节内的多块骨折,其治疗必须恢复关节外的各种角度和关节面的连续性.桡骨远端掌倾角、尺偏角以及桡骨高度的恢复在治疗桡骨远端过程中同样重要,目的:探讨使用Acu-Loc(R)2桡骨远端掌侧骨板系统修复桡骨远端C型骨折掌倾角、尺偏角以及桡骨高度的变化.方法:2015年5月至2016年3月应用Acu-Loc(R)2桡骨远端掌侧骨板系统修复11例桡骨远端C型骨折患者.术前掌倾角为-31°至-4°,平均-12.45°;尺偏角6°-18°,平均11.18°;桡骨高度1.92-8.68 mm,平均5.28 mm.所有患者术后4周、8周、12周、半年复查X射线片.根据末次随访时腕关节标准前后位和侧位X射线片,观察关节面恢复情况,测量尺偏角、掌倾角及桡骨高度.采用Gartland-Werley评分标准评价腕关节功能.结果与结论:①11例患者均获随访,随访时间7-15个月,X射线片示骨折均骨性愈合,愈合时间6-8周,平均6.5周,没有发生感染及内固定失效.术后X射线检查10例关节面平整,1例稍差(<2 mm);②术后掌倾角8°-15°,平均11.55°,与术前比较差异有显著性意义(P<0.05);尺偏角22°-27°,平均23.18°,与术前比较差异有显著性意义(P<0.05);桡骨高度8.01-13 mm,平均11.03 mm,与术前比较差异有显著性意义(P<0.05);③根据Gartland-Werley评分标准评价腕关节功能,优8例,良2例,差1例,优良率91%;④结果表明,Acu-Loc(R)2桡骨远端掌侧骨板系统可为桡骨远端C型骨折提供可靠固定及有效支撑,有效恢复掌倾角、尺偏角以及桡骨高度,是修复桡骨远端C型骨折的一种较好选择.
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新型固定支撑接骨板对胫骨平台后交叉韧带附着点撕脱骨折修复的稳定性作用:前瞻性、开放性、自身对照临床试验
背景:以往研究显示,膝关节后交叉韧带胫骨止点撕脱骨折采用切开复位铆钉固定、空心螺钉固定或采用关节镜下后交叉韧带重建,忽略了后交叉韧带早期张力重建的重要性,因此疗效并不确定.目前在胫骨平台后交叉韧带附着点撕脱骨折固定方法的选择及如何恢复关节的解剖学稳定性问题上尚存在争议.目的:观察新型固定支撑接骨板对胫骨平台后交叉韧带附着点撕脱骨折修复的稳定性作用.方法/设计:研究为前瞻性、单中心、自身对照的临床试验,在中国河北省,沧州市中心医院完成.对纳入试验20例膝关节后交叉韧带胫骨止点撕脱骨折患者经后侧入路暴露骨折断端及损伤的后交叉韧带,直视下行骨折复位,采用新型支撑接骨板固定骨折断端,重建后交叉韧带.固定后随访3,12个月.主要观察指标为固定前、固定后3,12个月的膝关节HSS评分评估固定后患者膝关节功能恢复情况;试验的次要观察指标为固定前、固定后3,12个月Lysholm膝关节评分,X射线,以CT,磁共振检查评估损伤膝关节修复后形态,以及固定后3,12个月患者满意度.试验在北美临床试验注册中心注册(NCT03059368).试验经中国河北省沧州市中心医院伦理委员会批准.研究符合世界医学会制定的《赫尔辛基宣言》的要求.参与者本人对治疗方案和过程均知情同意,并签署知情同意书.讨论:试验设计了一种有利于后交叉韧带早期张力重建的新型固定支撑接骨板固定方法,以此修复胫膝关节后交叉韧带胫骨止点撕脱骨折,以期大限度的恢复膝关节解剖学稳定性,并验证其疗效,从而为膝关节后交叉韧带胫骨止点撕脱骨折治疗提供一定的试验依据,为解决大限度的恢复膝关节解剖学稳定提供一种途径.
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基于DICOM数据三维重建及其对骨科植入物的指导应用
背景:计算机断层扫描输出的为医学数字成像和通信(Digital Imaging and Communications in Medicine,DICOM)格式,而3D打印的输入是以三角网格表示的物体标准模板库(Standard Template Library,STL)模型.如其中涉及的数据处理和格式转换过程正是两种技术结合的关键.目的:探索如何将计算机断层扫描数据高效地转换成一个立体的三维模型.方法:利用Mimics医学图像三维重建软件将股骨骨折患者的医学数字成像和通信格式数据进行处理、编辑并生成物体标准模板库格式的文件,通过调节3D打印机切片软件中的各项参数制作三维立体模型,讨论三维模型在医学领域尤其是骨科领域的应用价值.结果与结论:Mimics软件是连接二维断层扫描图像和三维图像的桥梁,能够将医院内计算机断层扫描输出的二维数据进行编辑、处理,通过3D打印技术制作成三维立体模型.模型能够帮助医生进行日常临床诊疗、改善医患沟通及提高临床医学教学质量,推动医学尤其骨科植入物治疗领域向精细化、个性化、远程化、微创化的数字医学方向发展.
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数字化夹板设计及有限元分析
背景:四肢骨折夹板固定是常用的治疗方法,但存在夹板制作无个体化差异,夹板易松脱,患者不能自我调整等弊端.目的:探索数字化夹板的设计方法及有限元分析.方法:通过前臂CT扫描,体表数据提取,逆向建模,修饰,制作出数字化夹板模型,并建立前臂及夹板有限元模型,赋予相应的材料属性及力学加载,通过有限元分析计算肢体总体、骨骼、软组织及夹板大应力及位移.结果与结论:数字化夹板具有较好的肢体贴服性,对皮肤的压力比较均衡,固定过程中在允许骨折微动的同时较好保持了夹板系统的稳定性.结果表明,通过数字化建模技术可以设计出肢体贴服性强的夹板,并且显示了较好的骨折固定及力学性能.
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剪纸拼接与PS软件设计截骨矫正强直性脊柱炎后凸畸形的对比
背景:强直性脊柱炎胸腰椎后凸畸形的术前截骨设计方法多种多样,但是均有一定误差和局限性,尚无一种便捷、精确、能被广泛接受的方法.目的:比较剪纸拼接和Photoshop(PS)软件两种术前截骨设计对强直性脊柱炎后凸畸形的矫形效果.方法:纳入2009年6月至2015年1月于延安大学附属医院脊柱外科行截骨矫形的39例强直性脊柱炎合并胸腰椎后凸畸形患者,随机分为2组,剪纸拼接组19例采用传统剪纸拼接术前截骨设计,PS组20例采用PS软件行术前截骨设计.所有病例随访12-40个月,对比两组患者术后截骨角度误差和末次随访的矫形效果.结果与结论:①PS组的截骨角度误差显著小于剪纸拼接组(P<0.05);②2组末次随访时脊柱骨盆关键矢状位参数(矢状位垂直轴、全脊柱后凸角、骨盆倾斜角)差异均有显著性意义(P<0.05),PS组显著优于剪纸拼接组;③PS组末次随访的Oswestry功能障碍指数和SRS-22评分显著优于剪纸拼接组,差异有显著性意义(P<0.05),但末次随访时2组目测类比评分差异无显著性意义(P>0.05);④综上,对比传统剪纸拼接截骨设计,PS软件截骨设计具有更小的截骨角度误差和更好的术后脊柱矢状面平衡,能够指导手术医师精准的完成截骨手术,更精确的恢复脊柱矢状面平衡以及水平视角,有效避免矫正过度或者矫正不足.
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东北地区成人腰椎棘突倾斜角度数字解剖学:为椎弓根螺钉置入的参考标准
背景:经后路椎弓根螺钉钉棒系统内固定是各种腰椎手术的主要术式,其成功的关键是椎弓根螺钉的准确置入,但棘突是位置表浅的解剖标志,在术中有较大的参考价值.目的:分析东北地区成人腰椎棘突倾斜情况,并进行解剖分级,同时讨论其作为椎弓根螺钉内固定手术局部解剖学定位标志参考的可行性.方法:对97例东北地区成人腰椎棘突倾斜角度进行测量,并根据倾斜角度进行分型;对各研究对象进行模拟手术,确定椎弓根螺钉的佳置钉角度,测量椎弓根螺钉与棘突、标准矢状面夹角,对二者进行差异性比较.结果与结论:①腰椎各型分布如下:型占75.1%,Ⅱ型占20.9%,Ⅲ型占2.3%,Ⅳ型占1.7%,经比较椎弓根螺钉与棘突、标准矢状面夹角无明显差异;②结果说明,腰椎棘突倾斜角度存在不同程度变异,腰椎手术前应通过相关检查明确变异情况,棘突可做为椎弓根螺钉置钉时倾斜角度的参考.
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中日友好医院分型的L型股骨头坏死仿真三维模型建立
背景:研究报道股骨头前外侧柱的完整性和稳定性与股骨头坏死预后和保髋疗效呈正相关,中日友好医院分型强调前外侧柱的存留对维持股骨头不塌陷极其重要,目前此分型的三维数字化模型建立研究不多.目的:探讨基于中日友好医院分型的股骨头坏死高度仿真三维模型的获取方法.方法:基于正常股骨头患者的CT图像和股骨头坏死患者的MRI图像,采用三维重建技术对正常股骨头及坏死股骨头逆向重建.选择1名健康成年男性志愿者获取CT图像,并选择L1、L2、L3三型的右侧股骨头坏死患者各1例获取MRI图像,采用Mimics 15.0、Geomagic Studio 13、Geomagic Design X、Solidworks 2014、Abauqus6.14软件基于CT和MRI图像建立三维实体模型.结果与结论:建立了基于中日友好医院分型中L型的股骨头坏死高度仿真三维模型,包括髂骨和股骨近端的皮质骨和松质骨、关节软骨、股骨头坏死区、肌肉、关节囊及韧带等部分,可很好重建L型股骨头坏死的结构,可为治疗L型股骨头坏死提供虚拟手术方案,分析应用不同手术方案的生物力学比较,进而选择合适手术措施及方案,提高保髋的成功率.该高度仿真模型的建立,为生物力学分析和手术模拟提供了理想的研究基础.
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构建强直性脊柱炎后凸畸形的三维有限元模型
背景:完整的三维有限元模型不仅可以建立逼真的立体模型,进行术前规划,并且还可以在模型上进行模拟截骨,分析生物力学,以期达到指导临床手术的作用.目的:建立强直性脊柱炎后凸三维有限元模型,为后续的一系列研究提供有效的数字化平台.方法:选取1例30岁强直性脊柱炎后凸病例C1至骶尾骨的CT断层图像,将CT数据输入Mimics 17.0医学三维重建软件中,建立脊柱后凸三维几何模型.再将几何模型导入Geomagic Studio 2013软件中,对三维几何模型进行后续优化图像处理,生成修复后的脊柱后凸几何曲面模型.使用Unigraphics NX 8.5导入建立的脊柱后凸曲面模型,建立钙化的韧带模型,切除部分无用的骶骨模型,后导入ANSYS 15.0有限元分析软件中,设置材料参数,生成完整的强直性脊柱炎后凸三维有限元模型.结果与结论:成功建立了完整强直性脊柱炎后凸三维有限元模型,包括10节点四面体单元398370个,668538个节点.为下一步的生物力学分析提供了可靠的数字化平台.
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三维有限元生物力学分析后交叉韧带断裂后膝关节内翻及外旋时的应力
背景:后交叉韧带损伤合并膝关节周围其他韧带损伤的发生率相对较高,然而这些韧带之间内在动态应力变化情况的报道目前尚属罕见.目的:模拟正常及后交叉韧带完全断裂(Ⅲ度损伤)的膝关节三维有限元模型,计算并分析正常膝关节模型和后交叉韧带完全断裂模型中内侧副韧带、外侧副韧带和前交叉韧带的应力分布及变化情况.方法:采集正常志愿者右膝关节的CT及MRI图像,利用E-feature Biomedical Modeler,ANSYS等软件建立正常膝关节三维有限元模型,模拟正常膝关节屈曲0°、30°、60°时施加内外翻及内外旋力矩,分析后交叉韧带、外侧副韧带、前交叉韧带及内侧副韧带的应力,模拟后交叉韧带完全断裂时分析外侧副韧带、前交叉韧带和内侧副韧带的应力.结果与结论:三维有限元生物力学分析数据显示后交叉韧带断裂后外侧副韧带在膝关节内翻及外旋运动时应力明显增大,前交叉韧带及内侧副韧带的应力变化较小.提示后交叉韧带断裂可能造成膝关节其他韧带的继发损伤,进一步支持了恢复膝关节动态稳定的重要性.
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水对骨组织生物摩擦学损伤多尺度的有限元分析
背景:骨组织是人体含水量较低的组织,很多研究报道了力学性能与水含量的关系,但水含量对骨组织生物摩擦学行为的研究却鲜见报道,且多为实验研究.目的:建立多尺度数值模型,探索水分对骨组织摩擦学行为的影响和损伤机制.方法:骨组织干燥处理后进行纳米压痕、往复滑动摩擦和冲击磨损实验,并建立以球-平面接触的多尺度有限元模型.结果与结论:干燥降低了骨组织黏弹性,在外载下表现出不同的损伤机制,摩擦学性能明显下降.数值分析表明:高载荷条件下,哈佛氏管、同心骨板及间骨板均存在高应力状态,易引发裂纹萌生和磨损剥落.在细观尺度下,干燥削弱了应力的吸收和打断作用,有利于孔隙裂纹延伸.在微观尺度下,骨小管和骨陷窝结构的高应力梯度是组织损伤的重要原因.
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髋关节置换前CT和X射线检查预测坏死股骨头的塌陷:单中心、开放性、诊断性试验
背景:确定股骨头是否发生塌陷及股骨头关节面软骨的塌陷程度,可帮助骨科医生对股骨头坏死患者选择合理的外科治疗方案.目前中国学者常根据关节面软骨塌陷小于或大于2 mm,作为选择姑息性手术和髋关节置换治疗的依据之一.但目前关于置换前股骨头塌陷的预测研究尚无统一结论.目的:试验假设髋关节置换前采用CT和X射线检查,能对坏死股骨头塌陷情况进行有效预测,其测量结果与术中截除的股骨头标本相比高度匹配.方法:研究为单中心、开放性、诊断性试验,在中国河北省,河北医科大学第三医院完成.选择置换前证实为单侧股骨头坏死并行全髋关节置换患者共86例,实验分3组,采用3种方法均测量股骨头高度变化,X射线组置换前1周采用骨盆正位(髋部健侧及患侧)X射线检查方法测量,CT组置换前1周采用双髋关节(健侧及患侧)CT扫描方法测量,标本组术中截除患侧股骨头标本采用直尺及游标卡尺等测量工具直接测量.试验的主要观察指标为3种方法检测股骨头塌陷的敏感度,次要观察指标为3种方法检测股骨头塌陷的特异度、阳性预测值、阴性预测值、阳性似然比、阴性似然比及诊断正确率;X射线及CT检测对股骨头塌陷的诊断一致性分析结果;3种方法检测的股骨头中间、内侧及外侧的高度变化;3种方法观察股骨头形态的变化.试验经中国河北省河北医科大学第三医院伦理委员会批准.研究符合世界医学会制定的《赫尔辛基宣言》的要求.参与者本人对治疗方案和过程均知情同意,并签署知情同意书.讨论:试验以髋关节置换中截除的股骨头标本为基础,结合X射线及CT对股骨头高度数据进行全方位、多角度的测量分析,以期对坏死股骨头塌陷做出准确的预测,并为进一步指导临床医生选择股骨头坏死手术方案提供影像学量化参考依据.
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应用CT三维重建评价发育性髋关节脱位儿童的髋关节形态特征
背景:发育性髋关节脱位患儿的髋关节发育情况一直沿用骨盆X射线平片进行评价,主要观察沈通氏线是否连续及骨骺核的位置,尚缺乏量化和客观的评价方法.目的:应用CT三维重建坐标系构建发育性髋关节脱位患儿的髋关节三维重建数字化模型,精确量化髋关节旋转中心,从而用于准确评价脱位程度.方法:收集2010年12月至2014年12月在华中科技大学附属同济医院行CT检查的单侧发育性髋关节脱位患儿,其中CT影像学资料可获取者有16例,男4例,女12例;平均年龄(4.42±2.59)岁;左侧10例,右侧6例;所有CT资料经过三维重建分析处理构建3D数字化模型,采用逆向工程软件建立三维重建坐标系,并在三维坐标系中采用球体拟合工程逆向求解方法构建髋臼的旋转中心、股骨头的旋转中心以及骨化半径,计算骨化半径比和脱位距离.结果与结论:①健侧髋臼旋转中心点与股骨头旋转中心点重合,其X轴、Y轴和Z轴坐标差异无显著性意义(Px>0.05,Py>0.05,Pz>0.05),患侧髋臼旋转中心与股骨头旋转中心不相重合,差异有显著性意义(Px=0.052,Py<0.05,Pz<0.05);②健侧髋臼与患侧髋臼的骨化半径差异无显著性意义(P>0.05);健侧股骨头与患侧股骨头的骨化半径分别(21.37±4.42)mm和(20.14±3.14)mm,差异有显著性意义(P<0.05);③健侧骨化半径比和患侧骨化半径比分别为0.544±0.069和0.522±0.088,差异无显著性意义(P>0.05);④患侧髋关节的脱位距离为8.64-35.28 mm,平均(19.47±7.84)mm;⑤结果表明,应用CT三维重建可以构建发育性髋关节脱位患儿的髋关节3D数字化模型,并可以据此准确构建髋关节的旋转中心点,进而能够准确测量髋关节脱位距离.
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基于影像学技术股骨头坏死病灶范围、血液供应与病理变化关系:诊断性动物实验方案
背景:目前评价股骨头坏死病灶体积大小的影像学方法有基于X射线的Kerboul角、坏死指数,基于CT、MRI图像三维重建计算股骨头坏死体积等,但各方法的准确度报道不一,尚无一种被广泛接受;同时,并没有研究明确揭示骨坏死病变范围、程度与股骨头血供损害的直接联系.目的:评估各种常用影像技术在不同时期骨坏死病灶评价中的准确性,尝试确立一种更加简便易用的骨坏死病灶临床计算方法.方法:实验为诊断性动物体内实验,在中国大连,大连大学附属中山医院完成.制备激素性股骨头坏死犬模型,通过MRI、CT检查,结合Micro-CT离体标本检测对坏死股骨头病变进行精确评估,结合血管灌注造影及病理检测评价骨坏死发生范围、骨破坏程度与血供变化的关联;同时将结果与临床常用仅基于影像学的骨坏死分期分级标准相比较,以期验证此精确测量方法与传统方法的一致性.实验过程遵循了国际兽医学编辑协会《关于动物伦理与福利的作者指南共识》和本地及国家法规,并遵守《动物实验体内实验研究报告规范指南》(ARRIVE指南).结果与结论:课题拟建立针对骨坏死不同分期采用不同影像学技术测定以获得准确结果的新理念,将使不同技术能力的医疗机构能够应用获得的影像资料给出相对更准确的骨坏死评估结果,使骨坏死病变分期评价更准确,进而患者有望得到针对评估结果的标准化治疗方案.
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MRI形态学指标评价儿童外侧盘状半月板损伤
背景:目前盘状半月板损伤后的形态学变化特征尚不完全清楚,用于评价盘状半月板损伤的形态学指标还有待深入探索.目的:探讨依据形态学指标评价儿童外侧盘状半月板损伤的特异性及敏感性.方法:回顾性分析具有术前完整MRI影像资料并经关节镜手术证实的儿童外侧盘状半月板损伤病例73例(76膝).由一名经验丰富的影像学副主任医师(医师甲)和一名运动医学科主任医师(医师乙)采用双盲法独立分析所有病例的膝关节MRI图像.采用"游离缘内移征、游离缘肥厚征、肥角征"3个形态学征象作为评价外侧盘状半月板损伤的指标.以膝关节镜检查结果作为诊断金标准,计算上述3个形态学指标评价儿童外侧盘状半月板损伤的敏感性、特异性和诊断准确率,并采用Kappa检验评价2名医师诊断结果的一致性.结果与结论:①医师甲依据"游离缘内移征"诊断外侧盘状半月板损伤的敏感性、特异性和准确率为19%,94%和53%;医师乙的相应值为21%,97%和55%;②医师甲依据"游离缘肥厚征"诊断外侧盘状半月板损伤的敏感性、特异性和准确率为52%,100%和74%;医师乙的相应值为57%,97%和75%;③医师甲依据"肥角征"诊断外侧盘状半月板损伤的敏感性、特异性和准确率为26%,97%和58%;医师乙的相应值为24%,100%和58%;④医师甲凭借联合形态学指标诊断外侧盘状半月板损伤的敏感性、特异性和准确率为86%,91%和87%;医师乙的相应值为88%,94%和91%;⑤Kappa评价显示,2名医师采用上述形态学指标评价外侧盘状半月板损伤的一致性好(K值>0.75,P<0.001);⑥结果说明,采用孤立形态学指标评价外侧盘状半月板损伤的特异性较好,但敏感性偏低,而联合应用多种形态学指标可以显著提高诊断的敏感性.形态学指标在儿童外侧盘状半月板损伤的MRI评价中具有一定价值.
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斜位MRI评估无症状成年人股骨颈α角与股骨颈疝窝的相关性
背景:近期研究发现在具有股骨颈疝窝的患者,其股骨颈α角显著增大,但股骨颈疝窝能否作为髋关节撞击综合征的影像学诊断指标尚存在争议.目的:评估无髋关节症状成年人股骨颈α角与股骨颈疝窝的相关性,以及上述指标变异的影响因素,为髋关节撞击综合征的诊断提供依据.方法:自2013年9月至2015年12月招募无髋关节症状的成年人纳入研究,利用斜向MRI测量股骨颈α角,利用MRI检查检测股骨颈疝窝的发生率以及大小.统计分析股骨颈α角、股骨颈疝窝发生率、大小等与年龄、性别、患侧分布的相关性.利用ICC系数评估观察者间以及观察者自身对股骨颈α角测量的一致性.结果与结论:①共105例无髋关节症状的研究对象入组,共计获得185侧符合研究要求的髋部MRI图像,研究对象年龄范围为18-80岁,股骨颈疝窝发生率为21.6%;②股骨颈α角的分布范围为27.6°-65°.共17例研究对象的股骨颈α角≥55°;③股骨颈α角≥55°与股骨颈疝窝发生率以及疝窝大小无相关性(P>0.05),股骨颈疝窝发生与年龄、性别以及患侧分布无相关性(P=0.160,0.157,0.110).股骨颈α角的观察者间一致性为0.523,观察者自身一致性为0.654;④结果提示,当α角临界值为55°时,股骨颈α角增大与股骨颈疝窝的发生及其程度无相关性,与年龄、性别以及患侧分布无相关性.临床发现股骨颈α角增大与股骨颈疝窝需谨慎对待,用于髋关节撞击综合征诊断时需要结合临床症状和其他检查.
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骨性关节炎患者下肢力线改变与疼痛部位的关系:影像学评价
背景:下肢力学轴线角的改变与骨关节炎的发生发展存在着一定的关联性.目的:分析下肢力线的改变与膝骨性关节炎患者疼痛部位的相关性.方法:选取膝骨性关节炎疼痛组患者65例和健康对照组患者30例,均行膝关节正侧位片的拍摄,在PACS影像学系统上分别采集Insal指数(髌骨位置)、股胫关节半脱位程度、股胫内外侧关节间隙比值、股骨角、胫骨角、股胫角这6个影像学指标;将膝骨性关节炎患者疼痛部位分为临床常见的膝前区和膝内侧2个区域.结果与结论:①膝骨性关节炎疼痛组与健康组患者在Insal指数、股胫关节半脱位程度、股胫内外侧关节间隙比值的影像学指标比较,差异存在统计学意义;在股骨角、胫骨角和股胫角的比较,差异无显著性意义;②在膝骨性关节炎疼痛组患者的膝内侧和前区的部位比较上,股胫关节半脱位程度的差异有显著性意义;③结果说明,膝骨性关节炎伴膝关节疼痛患者多存在高位髌骨,股胫关节半脱位程度加重,股胫内外侧关节间隙变窄.其中膝前区疼痛患者的股胫关节半脱位程度较膝内侧更加严重.
