人工股骨头置换治疗严重股骨转子间骨折的有限元分析

目的　建立股骨转子间骨折、人工关节假体的三维数字模型,应用有限元对人工股骨头置换术后的股骨应力分布进行分析,评价置换术后的初始稳定性。 方法　利用螺旋CT对志愿者的左侧股骨进行断层扫描获取图像数据,经Mimics软件和Unigraphics建模软件处理,重建股骨三维模型。在此基础上,建立股骨转子间骨折、标准柄股骨假体三维实体模型,最后利用有限元分析软件Ansys10.0建立人工股骨头置换术治疗股骨转子间骨折的三维有限元模型,并对该模型进行生物力学分析。 结果　应力分析显示：正常股骨的应力由近端向远端逐渐上升,并于中下段达到最高。同时人工股骨头假体的应力集中于中段,与正常股骨的应力变化基本一致。人工股骨头置换没有改变股骨总体的应力模式,股骨距部位未见明显的应力集中区,依然是由近端向远端逐渐增加,应力峰值区域亦于全长股骨的中下段。 结论　标准柄人工股骨头置换治疗股骨转子间骨折不会引起股骨应力分布的明显改变,可以获得重建后的初期稳定。     

基于CT断层图像重建股骨头缺血性坏死髋关节的三维结构

目的探索通过虚拟现实技术寻求快速准确重建股骨头缺血性坏死髋关节三维结构的方法。方法基于髋关节的64排螺旋CT连续断层二维图像,M im ics软件分别重建髋臼、近端股骨、股骨颈及股骨头病变组织的三维可视化结构。结果 M im ics医学图像处理软件对髋关节CT扫描的D icom格式数据进行三维重建图像结构清晰,可真实再现髋臼和股骨近端的结构,并且能够对病变组织部位予以定位,对病变组织体积进行计算。结论 M im ics软件根据CT扫描所得的D icom原始数据能准确重建股骨头缺血性坏死髋关节的三维立体结构,为股骨头缺血性坏死髋关节骨质的评估及治疗方案的选择提供了客观的依据。     

个体化股骨头导板在髋关节表面置换术中应用的实验研究

目的 探讨个体化股骨头导板在人工髋关节表面置换术中应用的可行性和安全性。方法 2019 年 1-5 月,选取昆明医科大学解剖学教研室提供的17具成人骨盆标本,其中男 9 具、女 8具,年龄40～70岁,身高155～165 cm。每具骨盆标本按侧别分为导板组(左侧)和对照组(右侧)。导板组基于标本CT轴位扫描数据计算出股骨颈的解剖轴线,设计并制作出与股骨颈部表面解剖形态一致的导板,利用导板辅助定位针置入标本。对照组采用传统股骨头假体定位方法置入定位针。术后行X线摄片和CT扫描,观察定位针与股骨头中心、股骨颈解剖轴线的位置关系,判断股骨头定位针有无内外翻和前后倾。测量对比术前股骨颈干角(NSA)和术后定位针柄干角(SSA)、侧方偏移角、水平偏移角,来评价导板辅助手术的准确性。结果 (1)在导板组中,术中股骨头导板与股骨颈部贴附紧密,稳定性好,能够辅助定位针顺利置入。术后CT、X线摄片显示,17例标本定位针均经过股骨头中心、股骨颈解剖中心。相对于股骨颈解剖轴线,正位X线片显示15例外翻、1例内翻、1例平行,侧位X线片显示14例平行、2例前倾、1例后倾。(2)对照组术后CT显示,12例标本定位针经过股骨头中心、股骨颈解剖中心。正位X线片显示,定位针12例经过股骨头中心、股骨颈解剖中心,相对于股骨颈解剖轴线,12例外翻、2例内翻、3例平行;侧位X线片显示,定位针15例经过股骨头中心、股骨颈解剖中心,相对于股骨颈解剖轴线,10例平行、5例前倾、2例后倾。(3)术前NSA和术后定位针SSA、侧方偏移角、水平偏移角,导板组分别为133.1°±3.52°、138.0°±4.1°、5.2°±2.1°、4.6°±2.3°,对照组分别为133.7°±3.4°、144.3°±5.6°、13.0°±1.7°、8.2°±2.9°,两组间比较,术前NSA差异无统计学意义(P＞0.05)。术后导板组SSA、侧方偏移角、水平偏移角均小于对照组,差异均有统计学意义(t=4.307、14.280、3.520,P值均＜0.05)。结论 个体化股骨头导板应用于髋关节表面置换术中,能为股骨头假体的精确定位、定向置入提供辅助作用。     

全髋关节表面置换术后股骨侧应力分布的有限元分析

目的：探讨金属对金属髋关节表面置换术后股骨侧应力分布情况，为临床改良金属对金属髋关节表面置换术手术方案提供生物力学依据。方法：采用64排螺旋CT扫描金属对金属髋关节表面置换术后患者数据，重建金属对金属髋关节表面置换术后有限元分析模型，对该模型进行虚拟加载和仿真计算，比较分析金属对金属髋关节表面置换术后股骨侧的应力分布。结果：髋关节表面置换术后股骨侧应力集中于股骨颈内侧部及假体与股骨颈交界部，以股骨颈内侧部尤为明显。股骨假体覆盖区存在明显应力遮挡。结论：金属对金属髋关节表面置换术后，应力主要集中于股骨颈内侧及假体与头颈交界部，并在股骨假体下骨质部存在应力遮挡，髋关节表面置换术后的应力集中及应力遮挡与股骨颈骨折发生存在一定联系。     

人工股骨头的特殊设计及三维建模

背景：骨水泥型人工髋关节前倾角的调整难度较大,部分地区依靠术中三维导航定向来确保前倾角的准确性,但其高昂的成本使得这一技术的推广前景存在疑问。 目的：设计一种人工股骨头,即具有术中自由调节前倾角、假体柄锁定防止股骨假体脱位、松动的特殊功能,并通过计算机辅助制成三维动态图像,直观展示这种人工股骨头的特殊设计理念。 方法：①根据设计理念采用AutoCAD软件进行绘图,获取人工股骨头设计图纸。②采用3DMAX软件进行三维建模,观察模型的形态及拟真度。 结果与结论：在AutoCAD软件上根据设计要求和设计理念,绘制出人工股骨头设计图纸：①3个锁止孔通道的假体柄,其基底部为刻度盘,旋转刻度盘可改变假体颈的前倾角。②假体颈为齿状圆柱形。使用3D Max软件构建人工股骨头三维模型,其模型的设计、形态及拟真度符合设计要求。说明人工股骨头的三维模型整体结构清晰、设计合理,为人工股骨头的进一步设计提供理论参考依据。     

Mimics软件在个体化全髋关节假体翻修中的应用**

背景：人工髋关节翻修中髋臼骨质缺损常常是难以定位及定量的,因而利用计算机辅助设计与计算机辅助加工技术进行置换前准备可减少髋臼重建的难度及风险。 目的：探讨Mimics软件在个体化全髋关节假体翻修中的应用及意义。 方法：将全髋关节翻修患者髋关节CT扫描图像数据导入Mimics软件,重建髋关节三维模型。测量髋关节假体前倾角、外翻角、颈干角、股骨头直径、髋臼壁厚度/直径以及假体松动破碎情况,对髋臼骨质缺损范围进行定位以及定量,同时通过模拟翻修,设计植骨范围,拟植入全髋关节假体规格。 结果与结论：通过Mimics三维窗口,精确定位该破碎假体,碎片最大纵径预测33.68 mm,距离股骨头假体距离48.93 mm,距离髋臼假体20.14 mm。髋臼选取130.47 mm2可视区域平均阈值339.98,骨质缺损区130.47 mm2可视区域平均阈值-481.25,缺损面积21.41 mm×21.38 mm,根据三维模型评估骨质缺损并分类：AAOS分类ⅠB型,Gross分类ⅡA型,Engh分类Ⅰ型。结果证实,在髋关节翻修中借助Mimics软件可优化置换方案及方式,减少并发症,降低置换风险。 关键词：髋关节翻修;Mimics;三维重建;人工假体;数字化骨科技术 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2012.13.006     

计算机手术导航系统对股骨头表面假体植入精确度的研究

目的研究非影像手术导航系统对股骨头表面假体植入位置的影响。方法25例股骨头坏死患者（共32髋）。其中男性16例，女性9例，年龄（36±7）岁。随机分为2组，计算机导航手术组（导航组）11例（16髋），在导航系统下进行股骨头表面置换术，设定髋最佳植入柄颈角为0°，柄干角为140°；对照组14例（16髋）采用传统手术。术后测定假体植入的角度，进行手术评估。结果术后导航组植入股骨假体柄干角为（140．5±1．7）°，对照组为（135．9±6．5）°，导航组的股骨假体柄颈角为（O．30±1．40）°，对照组柄颈角为（-4．93±4．30）°，两组差异具有统计学意义（P〈0．05）。Harris评分，导航组优14髋，良2髋；对照组优9髋，良4髋，中3髋。导航组无一例发生肢体缩短、旋转、内外翻畸形，对照组2例发生短缩畸形，1例内翻15°畸形。随访（14±4）个月，均无假体松动、脱位。结论在非影像手术导航系统下手术操作可以精确地植入假体，减少假体松动的发生,具有重要的临床价值。     

全髋表面置换术后与正常股骨近端生物力学比较

目的 通过三维有限元方法研究全髋表面置换术后股骨近端骨质区应力分布的变化。方法 采用64排螺旋CT扫描获得正常股骨近端图像数据,重建股骨近端的三维有限元模型,对金属对金属全髋表面置换术后股骨近端和正常股骨近端应力分布进行量化研究,分析术后生物力学环境的变化。结果 髋关节表面置换术后,股骨头近端上、前、后、下方4个区域均出现明显应力遮挡,应力峰值分别为0.60、0.57、0.66、0.79 MPa,遮挡率分别为99.80%、99.16%、98.92%、96.66%。股骨头远端大部分区域出现了应力增加,其中应力遮挡只出现在股骨头远端的后方区域,遮挡率为4.92%。术后股骨颈近端前方区域出现了应力增加,在上、下、后方区域出现了应力遮挡,遮挡率分别为16.48%、22.75%和7.83%;股骨颈远端下方区域出现了应力增加,其余区域出现应力遮挡。大粗隆区出现应力增加9.22%;小粗隆区域和股骨颈基底区出现应力遮挡,遮挡率分别为2.49%、14.44%。结论髋关节表面置换术后股骨近端大部分区域的应力分布和正常股骨相比非常接近,应力传递接近生理状态,可有效避免术后股骨近段明显的应力遮挡,同时保留了骨量,有利于患者正常的生理活动。     

组配式髋表面置换股骨头假体植入后股骨近段应力变化的有限元分析

目的研究组配式髋表面置换股骨头假体植入后,股骨近段及假体周围骨质区应力分布的变化。方法建立正常股骨近段、传统表面髋置换假体(本实验选用Wright假体)、组配式表面髋假体三维有限元模型,关节加载后分析假体植入前后股骨近段应力分布变化,并对股骨近端假体周围区域骨质应力分布进行分区量化研究。结果传统假体沿着杆体周围骨质上有多处的应力集中区域,在股骨颈的下方(4、10区)应力明显增加,股骨头上方假体杯下缘(1、7区)应力遮挡;组配式假体螺钉周围骨质上虽有应力集中,但是数值相对较小,股骨颈下方(4、10区)应力分布接近正常股骨。结论与传统表面髋假体置换相比,组配式假体在股骨颈下方区域有较好的应力分布,接近正常股骨,降低了股骨颈骨折的危险。     

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。     

初次全髋关节置换术前胶片模板测量与评估

目的：通过胶片模板测量进行全髋关节置换术前计划、术后重复测量评估探讨胶片模板测量在全髋关节置换术前计划中的准确性和重要性。方法：2012年3月至2012年8月,收集我科同一位高年资医师行全髋关节置换病例72例（84髋）作研究对象。术前通过胶片模板测量,决定股骨颈截骨位置,计划髋臼、股骨柄、股骨头假体型号以及植入位置,调整双下肢长度;术后通过重复测量对术前计划进行评估和验证。结果：所有病例股骨颈截骨位置与术前计划相差均在5mm范围内,其中相差小于3mm者占84．5％。术前肢体平均短缩10mm（0～35mm）,术后肢体平均短缩3mm（0-11mm）,差异有统计学意义;术后双下肢长度相差在5mm以内者占90．5％。术前模板测量出的假体型号与实际应用的假体比较,髋臼假体完全符合率65．4％、相差1个型号以内的符合率为94．0％;股骨假体完全符合率为83．3％、相差1个型号以内的符合率为96．4％;股骨头假体完全符合率为63．1％、相差1个型号以内的符合率为98．8％。结论：全髋关节置换术前胶片模板测量对于术中假体型号选择具有较好的预测作用,对于假体位置安放以及双下肢长度调整均具有重要意义。     

成人大骨节病与骨关节炎患者髋关节影像学表现的对比研究

目的：研究成人大骨节病髋关节病变的影像学特点,并与骨关节炎患者进行对比。方法：对四川省壤塘县112例（224髋）确诊为成人大骨节病的患者进行髋关节摄片,观察髋关节髋臼侧、股骨侧有无影像学改变,测量髋关节Sharp角、CE角、髋臼指数、头转子间距离、头颈指数和颈干角,并将测量结果与我院40例（80髋）原发性骨关节炎患者进行对比分析。结果：224髋中有22髋（9．8％）出现髋部异常改变,主要表现为髋臼软骨下骨硬化或囊变、股骨头形态不规则伴密度异常、颈干角变小。112例患者Sharp角平均37．92°、CE角平均30．26°、髋臼指数平均43．86、头转子间距离平均1．69cm、头颈指数平均1．80、颈干角平均121．8°。与骨关节炎患者相比,大骨节病组患者颈干角较小,其组间差异有统计学意义（P〈0．05）,但均在正常范围内;其余测量指标两组比较均无统计学差异。结论：成人大骨节病部分患者髋关节在影像学方面具有异常改变,主要表现为髋臼软骨下骨硬化或囊变、股骨头形态不规则伴密度异常、颈干角变小。上述影像学改变与骨关节炎患者相比无明显特异性。     

股骨颈骨折人工髋关节假体置换治疗进展

目的：探讨人工髋关节假体置换在股骨颈骨折中的应用现状及其治疗进展。方法：查阅近年相关文献,并对人工髋关节假体置换的常规术式及其手术时间、术中出血、术后并发症、关节功能评分等进行对比分析。结果：常用术式以双极股骨头置换术和全髋置换术为主;全髋置换术较单、双极股骨头置换术平均手术时间长,术中出血多,术后并发症发生率低,关节功能恢复好;对高龄股骨颈骨折的术式选择存在较多争议。结论：人工髋关节假体置换术可以有效地改善股骨颈骨折引起的疼痛及功能障碍,其术式选择应视患者病情、年龄、全身状况等因素综合考虑。     

股骨颈保留型人工全髋关节置换后的应力分析

背景：股骨颈保留型(Collum Femoris Preserving,C.F.P)假体为意大利骨科医生Pipino与德国LINK公司联合设计开发。该假体手术操作手册中推荐截骨平面是否适合国人股骨结构特点以及所采用截骨方式是否会引起假体以及股骨应力发生变化,目前尚未见研究报告。 目的：通过临床病例回顾和三维有限元模型分析股骨颈保留型人工全髋关节置换的临床疗效以及应力分布变化。 方法：①回顾分析36例股骨颈保留型全髋关节置换及36例普通生物型全髋关节置换患者临床资料,通过Harris评分、目测类比评分、置换前后偏心距变化、IDES-Engh放射学及并发症等指标评价疗效。②建立两种不同截骨平面股骨颈保留型全髋关节置换有限元分析模型,分析股骨转子间窝上1.5 cm及头颈交界处为截骨平面带来的偏心距差异、股骨以及假体应力分布变化。 结果与结论：①头颈交界处为截骨平面的股骨颈保留型全髋关节置换,短期随访临床疗效优良,与普通生物型无明显差别。②有限元分析显示：头颈交界为截骨平面与转子间窝上1.5 cm为截骨平面比较,偏心距增大,假体及股骨所受应力增大,但应力分布相同。中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节;骨植入物;脊柱;骨折;内固定;数字化骨科;组织工程全文链接：     

A radiographic study of hip-joint alignment after prosthetic hip arthoplasty

Postoperative hip alignment was studied on radiographs in cases of total hip arthroplasty (THA) and of Bipolar Head Prosthesis(BHP), both with MX-1. Postoperative anteroposterior-view radiographs of hip joints of patients with a normal hip joint on the unoperated side and without pelvic tilt were used. Thirty-nine THA patients (femoral neck fracture), 26 THA patients (osteonecrosis of the femoral head and osteoarthritis of the hip joint), and 34 BHP patients were selected for this study. Lines and points for measurement of 9 parameters were established on radiographs. The position of the greater trochanter upper edge is 6.5 mm (mean) superior to the femoral head center in the normal hip joint of Japanese, unlike in Caucasians. A femoral head prosthesis should be inserted so that its center and the greater trochanter upper edge are level in order to equalize leg lengths. In BHP cases, the insertion is made so that the greater trochanter upper edge is approximately 4-mm superior to the center of the prosthesis. For further securing of the stem and to equalize leg lengths, stems should be available in 11 diameters from 5-15 mm in 1-mm increments. Postoperative hip alignment in MX-1 THA cases was found to be satisfactory.     

终末期肾病患者行髋关节置换的特征

背景：终末期肾病患者由于长期的骨代谢、内分泌异常及使用激素,常易发生股骨颈骨折、股骨头缺血坏死等疾病。当需行人工关节置换时相对于常规髋关节置换具有不同的特点。 目的：观察生物型或骨水泥型假体行全髋关节置换治疗终末期肾病合并髋关节疾病的情况。 方法：回顾分析中山大学附属第三医院2006年6月至2012年3月间收治15例终末期肾病合并髋关节疾病患者行全髋关节或人工股骨头置换的临床资料,其中男4例,女11例;股骨颈骨折8例(1例为双侧股骨颈骨折),股骨头缺血坏死5例,骨关节炎2例,共16髋。关节置换的方式包括全髋关节置换9髋(生物型5髋,股骨侧为骨水泥型4髋),人工股骨头置换7髋(生物型2髋,骨水泥型5髋)。出院后门诊随访X射线观察假体周围有无透亮区出现和动态变化情况,采用Harris评分和SF-36评分评估关节功能恢复和生存质量改善情况。 结果与结论：置换后随访时间为0.5-4年,呈偏态分布,中位数时间为30个月,Harris髋关节功能评分由置换前的(53.0±5.8)分增加至末次随访的(86.0±3.8)分。SF-36评分由置换前的(65.0±2.4)分增加至末次随访的(83.0±4.9)分。出院前出现5例并发症,2例置换后透析时出现低血压休克,2例肺部感染,1例伤口延迟愈合,经对症治疗后恢复。置换后随访未见假体松动、脱位、假体感染等并发症。早中期随访结果显示,对于合并终末期肾病的髋关节疾病患者髋关节置换可以解除疼痛,改善髋关节功能,有效改善终末期肾病患者的生存质量,但部分患者由于本身终末肾病的进展可能会影响置换后的恢复效果。     

初次全髋关节置换中两种直径股骨头活动度的对比

背景：人工全髋关节置换后脱位是置换后最常见的近期并发症,引起脱位的因素很多。在术者的可控制的因素中,股骨头直径可能是影响脱位发生率的因素之一。一般认为较大的假体头更符合髋关节生物力学特点,能够增加关节稳定性。 目的：观察初次全髋关节置换术中不同股骨头直径对髋关节活动度的影响,以期为临床选择理想直径的股骨头假体提供依据。 方法：收集乌兰察布市中心医院骨科自2009年8月至2012年8月采用28 mm及32 mm直径的股骨头假体行初次全髋置换77例(87髋)患者的病历资料。全部髋关节假体由ZIMMER公司提供,髋关节活动界面为聚乙烯对金属。股骨头假体采用28 mm直径51髋,32 mm直径36髋。手术入路均为后侧入路。术中测髋关节屈髋90°时髋关节内、外旋至脱位的活动度,并在不同直径股骨头假体组间进行对比分析。 结果与结论：全部患者术中未更改术式。将两种直径股骨头组间脱位时度数总和进行统计学分析,发现差异无显著性意义(P > 0.05)。其中股骨颈骨折患者行人工全髋关节置换术中,两种不同直径人工股骨头假体的术中活动度差异无显著性意义(P > 0.05);股骨头缺血性坏死患者行人工全髋关节置换术中,两种不同直径人工股骨头假体的术中活动度差异无显著性意义(P > 0.05)。提示与28 mm股骨头相比,32 mm股骨头未能增加全髋关节置换术中活动度,置换后随访2年两种直径的人工股骨头对于全髋关节置换后脱位无影响。中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节;骨植入物;脊柱;骨折;内固定;数字化骨科;组织工程      

全髋关节置换治疗伴有下肢短缩的陈旧性股骨颈骨折☆

背景：由于多数伴有下肢短缩的陈旧性股骨颈骨折患者经历过长期牵引或失败的内固定手术,髋部已严重骨质疏松,髋关节周围软组织及关节囊挛缩或股骨头缺血坏死,下肢短缩,临床治疗很困难。 目的：探讨全髋关节置换治疗伴有下肢短缩的陈旧性股骨颈骨折的临床疗效。 方法：对35例伴有下肢短缩的陈旧性股骨颈骨折患者施行全髋关节置换。置换前股骨髁上骨牵引、双下肢和骨盆正位片X射线测量,置换中股骨颈截骨水平及软组织松解程度,调整假体头颈长度等对下肢短缩进行纠正。 结果与结论：置换后6例置换前短缩3.0~4.0 cm,置换后仍然1例短缩在1.0 cm,其余5例及29例短缩在2 cm以内者置换后双下肢等长。置换后1年Harris评分较置换前明显提高(P < 0.05)。说明全髋关节置换后功能恢复快而稳定,优良率高,近期随访效果良好,是治疗伴有下肢短缩的陈旧性股骨颈骨折有效方法。