股骨头部分置换术精准微创治疗中老年ARCO Ⅲ期股骨头缺血坏死的有限元分析

目的通过有限元分析,初步评估股骨头部分置换术后股骨与内植物模型的应力分布和位移。 方法选择一名成年健康志愿者,获取股骨全长CT扫描数据,利用Mimics 20.0软件、Geomagic软件及UG NX 12.0软件建立股骨头缺血坏死模型,骨隧道切除股骨头坏死区域后装配设计开发的股骨头假体,模拟单腿站立环境进行有限元仿真模拟,获取股骨与内植物模型的应力分布和位移数据。 结果股骨应力分布主要集中在股骨颈下方和股骨干皮质骨两侧,最大应力为48.25 Mpa,最大位移为10.98 mm。内植物模型的应力主要分布在金属内植物主体结构下方,最大应力为147.2 Mpa,最大位移为9.58 mm。 结论股骨头部分置换后,假体头与股骨头曲率一致,应力传导模式与正常侧髋关节一致,但在假体头与茎部连接处发生应力集中,应重点考虑选择更大强度的材料。     

股骨骨折后残留内/外翻畸形愈合对膝关节生物力学影响的有限元分析

目的探讨股骨中下段骨折后内/外翻畸形愈合对膝关节应力分布与接触面积影响的生物力学研究。 方法选取正常成年男性志愿者,进行下肢CT薄层扫描和膝关节MRI成像,利用Mimics软件将CT和MRI图像配准后进行三维重建,建立一个正常下肢模型。在正常模型的基础上对骨和软组织进行位置调整,分别建立股骨中下段骨折残留3°、5°、10°内/外翻畸形愈合模型。然后在有限元分析软件Abaqus中计算畸形愈合对膝关节内外侧间室von Mises应力与接触面积。 结果成功建立了正常人下肢及膝关节模型,其形态结构基于下肢CT和MRI重建,与真实膝关节高度相似,并在其基础上建立了股骨远端1/3内/外翻畸形愈合模型。正常中立位内侧胫骨软骨的接触面积与最大应力是244.36 mm²,0.64 mpa,外侧则是196.25 mm²,0.76 mpa。与正常中立位相比,随着正常中立位至股骨内翻角度10°,内侧胫骨软骨接触面积与最大应力增大至264.61 mm²,1.16 mpa,相应的胫骨平台外侧逐渐减小至31.32 mm²,0.35 mpa。而随着正常中立位至股骨外翻10°,内侧平台软骨接触面积与最大应力逐渐减小至24.58 mm²,0.27 mpa,外侧胫骨软骨则逐渐增大至215.46 mm²,2.08 mpa。与正常中立位模型对比时,内侧软骨下骨应力,半月板应力大小与分布范围随着内翻程度增大逐渐增大,随着外翻程度增大逐渐减小。外侧软骨下骨与半月板变化趋势则与之相反。 结论股骨内外翻畸形对膝关节间室接触面积和应力分布有明显影响。股骨手术应尽力避免残留内外翻畸形,应早期治疗避免膝关节周围结构损伤,进而延缓膝关节炎的进展。     

胫骨平台核心负重区的概念及其临床意义

胫骨平台骨折是膝关节常见急性创伤之一,目前关于其分型和治疗的研究广泛,微创治疗已经成为胫骨平台骨折的研究热点和主流方向。根据300余例胫骨平台骨折的微创治疗结果,提出核心负重区的概念,即膝关节在运动常态下,如步行和中等强度跑步,胫骨平台的负重区域。对1名男性健康志愿者进行膝关节薄层CT扫描,进行三维有限元建模。结果显示,在行走状态下载荷为体重的2倍,胫骨内、外侧平台核心负重区面积分别为389mm^2和363 mm^2,分别占内、外侧胫骨平台总面积的33.2%和42.9%;在中等强度跑步状态下载荷为体重的4倍,胫骨内、外侧平台的核心负重区面积分别为418 mm^2和406 mm^2,分别占内、外侧胫骨平台总面积的35.6%和48.0%。据此,将胫骨平台骨折分为核心负重区骨折和非核心负重区骨折,两种类型骨折的治疗策略有着显著区别:对于核心负重区骨折,复位要求更高,因骨折累及越靠近核心区,越力求解剖复位;相反,对于非核心负重区,则可以适当放宽复位要求,甚至在部分病例,如单纯撕脱骨折、边缘型骨折、部分胫骨平台Hoffa骨折,可采取保守治疗。总之,在临床诊疗中,骨科医生应重点评估核心负重区的骨折,有针对性的选择复位和固定方法,有的放矢,推动胫骨平台骨折的治疗更加精准化、微创化、个体化。