组配式人工半骨盆假体置换术后骨盆静态生物力学三维有限元分析

目的研究分析正常骨盆及术后重建骨盆健侧与组配式人工半骨盆假体在不同体位下应力分布情况,从静态生物力学角度为组配式人工半骨盆假体置换术的合理性及安全性提供依据。方法采用CT薄层扫描采集原始数据,分别建立正常骨盆和组配式人工半骨盆假体置换术后骨盆及假体的三维有限元模型,并分别在双脚站立、患侧单脚站立及坐位3种静力状态下进行生物力学加载,分析正常骨盆及术后骨盆和假体在不同体位下应力分布情况。结果在正常骨盆和重建后骨盆两种模型中,不同体位相同载荷下健侧骨盆应力值相差不大,在骶骨正中面上部、骶髂关节、坐骨大切迹上缘骨皮质及坐骨结节处达到最大值,其应力最大值远小于健侧骨盆的疲劳强度;患侧组配式半骨盆假体不同体位时应力最大值均出现在髋臼杯上方CS内固定器与髋臼杯连接部内侧,所受最大应力均远低于其疲劳强度;组配式半骨盆假体重建后骨盆不同体位时应力的分布规律与正常骨盆基本一致。结论组配式人工半骨盆假体置换术对健侧骨盆影响较小;静态不同体位下健侧半骨盆及组配式人工半骨盆假体的最大应力值均明显小于各自的的疲劳强度,健侧骨盆和组配式人工半骨盆假体安全性好;采用组配式人工半骨盆假体重建后的骨盆符合人体正常生物力学规律。     

垂直应力影响骨盆环应力分布的实验研究

目的：应用三维光弹力学实验，研究垂直应力对骨盆环应力分布的影响。方法：我敏材料E－51环氧树脂制作人体骨盆三维光弹模型共8具（16个髋关节）。骨盆模型加模型垂直作用力，模型应力冻结，测量和分析骨盆环的应力分布及应力改变。结果：双腿站立及垂直应力下，等色线条纹集中在骶髂关节和髋臼附近，垂直应力主要通过骶髂关节，髂骨弓状线处，髋臼穹顶及骶骨传导，随着垂直应力的增加，骶髂关节，髂骨弓状线处，髋臼穹顶及骶骨等部位的应力明显增大（P＜0．05）；耻骨上支的应力也增大（P＞0．05）。结论：垂直应力作用下，骨盆环的应力分布复杂，骨折易发生在骶髂关节，髂骨，髋臼穹顶骶骨等部位，耻骨上支传导部分垂直应力；治疗垂直不稳定型骨盆骨折时应复位及内固定上述损伤部位。     

内固定治疗耻骨联合分离17例临床分析

目的观察骨盆重建钛板内固定加高强度可吸收线捆绑治疗耻骨联合分离的疗效。方法 耻骨联合上横弧形切口,开放复位,骨盆重建钛板内固定加高强度可吸收线捆绑治疗。结果 17例全部随访,随访时间6—18个月,平均12个月,优良率100％,患者均恢复耻骨联合正常间隙,最大限度保留了骨盆的完性性和稳定性。结论 骨盆重建钛板内固定加高强度可吸收线捆绑治疗耻骨联合分离是一种较理想的方法。     

骨盆后环微创螺钉的钉道设计及骨盆三维有限元分析

目的 收集测量骨盆后环解剖数据,设计微创螺钉的钉道,并通过建立骨盆有限元模型,进行三维有限元分析,为后续骶骨骨折及微创螺钉的研究设计打下基础。方法 测量20例健康志愿者骨盆数据,初步筛选确定骨盆后环微创螺钉的设计数据,并建立骨盆有限元模型,进行三维有限元分析,分别进行静态和动态力学加载,进行骨盆有限元模型验证。结果 完成健康志愿者骨盆CT数据测量后,对骨盆进行三维重建,并选择A、B、C 3条髂骨钉钉道,获取钉道A、B、C相关数据,测量结果显示:B、C钉道长度和宽度大于A钉道,钉道进钉点与软组织的距离较A钉道短。建立正常骨盆有限元模型后,静态力学加载结果显示,在施加500 N的外旋载荷下,骨盆受到的最大Von Mises应力为582.05 Pa;骶髂复合体处的受力为107.38 Pa;应变分布显示,在500 N的外旋载荷下,应变分布最大的部位在同侧骶髂关节软骨,对侧骶髂关节软骨和耻骨联合的应变次之。位移分布显示,在500 N的外旋载荷下,位移分布最大的部位在同侧髂骨,沿着同侧对侧方向,位移分布呈梯度降低。同侧髂前上棘处的位移最大为0.35 cm。动态力学加载结果显示,髂前上棘在Z轴方向的位移是1.5 mm,在X轴方向的位移是1.8 mm,在Y轴方向的位移是-0.2 mm。耻骨联合在Z轴方向的位移是0.8 mm,在X轴方向的位移是1.0 mm,在Y轴方向的位移是0.03 mm。Y轴,即沿冲击方向的位移最大。等效应力在耻骨支、坐骨、髂前上棘、骶骨、髋臼等骨折易发生处应力相对较大。随着冲击力的增加,骨盆受到的应力随着时间增大,冲击力下降,其应力也呈下降趋势。冲击力、应力、骨盆位移的最大值在10 ms处,即达到峰值力时候的冲击时间。在4 000 N和5 000 N的冲击力作用下,骨组织的应力超过了200 MPa,超过了其平均屈服强度,提示此时可能会出现骨盆骨折。结论 通过数据测量及分析,得出B/C钉道作为主钉道,A钉道作为辅钉道的设计合理;建立的骨盆有限元模型可作为后续骶骨骨折及内固定模型研究及对比研究的基础。     

应用2种内固定方法对骨盆后环应力传导的生物力学比较

目的：比较应用微创可调式接骨板联合单枚骶髂螺钉与2枚骶髂螺钉固定骨盆后环对骨盆应力分布的影响。方法选取5具防腐成年男性骨盆标本,保留 L4至双侧股骨近端1／3,剔除软组织,保留完整的耻骨联合、双侧骶髂关节及周围韧带、双侧髋关节、双侧骶结节韧带、双侧骶棘韧带,黏贴应变片。将标本置于 BOSE 生物力学试验机,模拟双足站立中立位,垂直加载负荷至520 N,记录完整骨盆的应变值。制作 Tile C 型骨盆骨折模型,耻骨联合用钢板固定,后环骨折复位后依次应用2种方法进行固定。分别记录2种内固定方法固定骨盆后环时的应变值。结果完整骨盆在垂直负荷下,同一标本两侧对应位点的应变值差异无统计学意义（P ＞0．05）,应变集中位点沿骶股弓走行分布。与完整骨盆的应变值相比,2种方法固定的骨盆后环,除位点5、6、10、11外,其余位点差异无统计学意义（P ＞0．05）。在500 N垂直负荷下,应用微创可调式接骨板联合单枚骶髂螺钉固定的骨盆各位点应变值更接近完整骨盆的应变值。结论完整骨盆在垂直负荷下的传导与骶股弓走行大致相同。应用微创可调式接骨板联合单枚骶髂螺钉固定骨盆后环比单纯使用2枚骶髂螺钉能更好地恢复力学的传导。     

基于有限元法的Vancouver B1型股骨假体周围骨折内固定力学分析

目的 基于有限元方法,对Vancouver B1型股骨假体周围骨折内固定后的稳定性及生物力学状态进行分析研究.方法 收集30名中老年健康志愿者左侧股骨CT图像数据以及股骨假体、锁定钛板的外形数据并进行三维重建.模拟人工髋关节置换术后假体周围骨折锁定板内固定手术,近端分别采用钛缆捆扎、锁定螺钉单层皮质固定及两者组合,施加模拟完全负重及部分负重的载荷,观察最大位移及峰值应力情况.结果 对于近端钛缆捆扎与锁定螺钉单层皮质固定两种方式,在模拟完全负重及部分负重压力载荷作用下的骨折位移,锁定板、假体及股骨上的应力峰值差异均无统计学意义,也即钛缆捆扎和锁定螺钉单层皮质固定后生物力学状态无明显区别.但若将两者组合使用,则可增加内固定稳定性,并且降低锁定板应力峰值,与单独使用两种内固定方式的结果差异均有统计学意义(P＜0.05或P＜0.01).结论 对于Vancouver B1型股骨假体周围骨折切开复位锁定板内固定手术,钛缆捆扎结合锁定螺钉单层皮质固定是首选的内固定方式.     

基于CT图像研究骨盆及韧带的损伤

目的为了探究骨盆及韧带的生物力学及顺产时骨盆、韧带最大受力点,采用有限元的方法 ,建立女性骨盆模型,对骨盆施加不同的腹压,模拟顺产对盆底产生的影响。方法构建包括骶骨、尾骨、骶髂关节、髂骨、耻骨联合、骶髂关节韧带、骶棘韧带、骶结节韧带、耻骨弓韧带、耻骨上韧带的女性盆底有限元模型。在Abaqus 17.0中对施加0.5、1、1.5、3、5、8KPa腹压的骨盆模型进行有限元分析,得出相应的力,然后以等值线图的方式生成应力和位移云图。结果在顺产状态下,位移最大的是尾骨尖、上关节突、S1椎体上缘、应力最大的是坐骨大切迹、髋臼、骶翼。结论通过对骨盆及韧带进行相关有限元分析,初步确定了顺产时骨盆及韧带的损伤部位是骶骨、尾骨、坐骨大切迹和骶髂关节韧带,可为临床工作提供一些参考。     

3D打印技术辅助治疗髋臼肿瘤1例报告及文献复习

目的：采用3D打印钛合金骨盆假体对1例转移性髋臼肿瘤患者进行骨盆重建,探索治疗髋臼肿瘤的新方法。方法：对1例转移性髋臼肿瘤患者行骨盆CT扫描,采用Mimics 14.0软件进行三维重建,制备1∶1比例3D打印骨盆光固化树脂模型,根据术前规划的截骨范围设计并制备3D打印个体化截骨导板,骨盆假体外形设计以患者健侧半骨盆镜像图像为基础。设计并制造3D打印钛合金骨盆假体,术中采用截骨导板对骨盆进行截骨,并根据术前设计位置植入骨盆假体进行骨盆重建。结果：术后12个月内对患者进行多次随访,复查骨盆X线片。骨盆X线显示假体位置良好,无移位,达到对骨盆的解剖重建。术后12个月随访记录,健康调查简表（SF-36）评分为75.35分,肌肉骨骼肿瘤协会（MSTS）评分为11分,髋关节Harris评分为52分。术后患者恢复了下肢基本功能,在支具辅助下可以站立及正常行走。结论：本研究中3D打印骨盆假体达到了对患者骨盆的精确重建,改善了患者术后运动功能。     

耻骨联合分离程度对髋臼与股骨头之间应力影响的研究

目的 评价耻骨联合分离程度对髋臼与股骨头之间应力的影响.方法 8具完整骨盆及近侧1/3股骨标本,用夹具将其固定于双足站立骨盆中立位,在LDS-500试验机上加载至体质量的5/6,维持2min.用压敏片依次测量正常骨盆、耻骨联合分离1.0、2.0、2.5、3.0cm时髋臼前壁、后壁和负重顶区的应力和应力分布变化.结果 耻骨联合完整时负重顶区应力为(0.71±0.21) MPa,分离2.0cm时为(1.14±0.24) MPa,分离2.5cm时为(1.25±0.28) MPa,分离3.0cm时为(1.31±0.23)MPa,耻骨联合分离≥2.0cm时负重顶区平均应力显著增加(P<0.05).结论 耻骨联合分离≥2.0cm时显著改变了髋臼与股骨头之间的应力和应力分布;变化最显著的部位是髋臼后壁.     

计算机辅助骨盆肿瘤切除和功能重建的围手术期护理

目的：探讨计算机辅助设计（computer—aided design,CAD）骨盆肿瘤切除边界、重建骨盆和髋关节的围手术期护理。方法：总结2006年11月-2009年6月8例骨盆恶性肿瘤患者,按照CAD方案精确切除骨盆肿瘤组织,采用外形匹配的同种异体髂骨加内固定或同种异体髂骨加个性化假体修复肿瘤切除后骨缺损、重建骨盆结构,记录围手术期的护理方法和相关并发症。结果：8例患者均顺利完成手术,术后护理过程中发现1例出现切口内积血,1例出现脑脊液漏,分别予以清创术和切开修补硬脊膜治疗。结论：精心的围手术期护理能够为计算机辅助骨盆恶性肿瘤切除和重建术患者的康复创造有利条件,减少术后并发症的发生率,提高患者生存质量。     

组配式半骨盆假体置换术后围术期康复干预对患肢功能的影响

目的探讨围术期康复治疗对骨盆恶性肿瘤半骨盆切除、组配式半骨盆+全髋关节置换术后的患肢功能的影响。方法 2004年9月—2007年5月采用半骨盆切除、组配式半骨盆假体+全髋关节置换术治疗骨盆恶性骨肿瘤8例。术后根据肿瘤切除范围、人工假体置换术后稳定性和骨盆髋周动力肌修复后的平衡程度,决定术后患肢体位、患髋活动范围、是否使用髋部支具,同时指导患者分阶段、渐进地进行患肢足踝、膝、髋关节的主被动训练,下床负重时间和步态调整。结果随访8～30个月,平均13个月。术后8个月患肢功能评定:优2例,良6例。ISOLS评分:15～26分,平均19.5分。结论①术后患者的合理体位和良好的支具保护能有效的防止髋关节早期脱位;②患肢各关节的分阶段有序的主动训练能提高骨盆和髋周肌肉肌力及其平衡度,对术后患者行走和步态有重要意义。     

组配式半骨盆假体置换术后早期系统康复训练的临床应用

目的：探讨髋臼周围肿瘤切除半骨盆假体重建后早期系统康复锻炼的应用及对患者术后功能影响。方法选取2004年1月至2013年1月四川大学华西医院骨科行骨盆肿瘤切除组配式半骨盆假体重建患者共42例,依据MSTS评分标准,测量患者术后1、3、6、12月的术后功能。结果随访时间12～86月,平均随访36月。术后并发症发生率30.95％,髋关节脱位发生率7.14％。术后1、3、6、12月 MSTS 评分分别为14.47、19.71、20.95、21.31分。术后1、3、6月功能逐渐好转,MSTS评分呈递增趋势,3个时间点的MSTS评分比较,差异有统计学意义（P＜0.05）;术后6、12月功能改善不明显,2个时间点的MSTS评分比较,差异无统计学意义（P＞0.05）。结论组配式半骨盆假体治疗骨盆肿瘤疗效满意,术后早期功能恢复至关重要,超过6月后肢体功能改善不明显。     

标准步态下骨盆三维有限元模型构建及其生物力学意义

目的:构建包含骨盆肌肉及头臼作用力的标准步态下骨盆三维有限元模型.方法:选择标准成年男性志愿者行骨盆CT扫描成像得到骨盆每层横截面图像,运用Mimics软件行三维重建,利用有限元分析软件PATRAN 2005R2构建髋臼三维有限元模型,并将标准步态中肌肉收缩力及头臼作用力也设计到该模型中.结果:所构建髋臼模型共划分为113 028个结点、137 524个单元,模型模拟了骨盆皮质骨、松质骨、关节软骨以及股骨头结构的材料特性. 所建模型结构完整,空间结构测量准确度高,单元划分精细,重点突出,尤其肌肉及头臼作用力加载模拟形象、逼真,客观反映髋臼真实解剖形态结构和生物力学特点.结论:构建的髋臼三维有限元模型为正常髋臼或异常髋臼力学研究提供可循模型.     

行走中股骨生物力学特性的有限元分析

目的：利用有限元的方法,模拟人体最佳边界条件,探寻行走过程中股骨的生物力学情况。方法根据股骨CT数据进行三维重建,并且网格化。利用计算机仿真软件AnyBody模拟正常人平地行走时的动作,导出股骨在整个运动过程中受到的肌肉力。利用Geomagic studio和Hypermesh软件完成目标模型与AnyBody模型的坐标匹配,将肌肉力加载在股骨上。在有限元分析软件Abaqus上计算步态过程中股骨受到的von Mises应力、应变的大小及其集中部位。结果在站立相中期,股骨受到的应力最大,为27．70 MPa,应力集中在小转子稍下方偏后侧。股骨在对侧承重期的受到的应力最小;在摆动相,应力集中在股骨中下段的内侧,为3．52 MPa。最大应变出现在站立相中期,大小为0．39 mm,位于股骨头;在摆动相,应变最大位于股骨中段,大小为0．12 mm;对侧承重期股骨的局部应变最小。结论人体行走过程中,在站立相中期,股骨的小转子稍下方偏后侧局部受到的应力最大,而最大应变集中出现在股骨头。     

不同步态位相跟、距骨应力分布的三维有限元分析

目的:建立跟、距骨骨性结构的三维有限元模型,对其在不同步态过程中的应力分布进行分析.方法:应用CT扫描技术和计算机图像处理系统,建立跟、距骨的三维有限元模型.利用跟、距骨有限元模型模拟跟、距骨在步态过程中3个位相(落地相、中立相、起步相)时的受力状况,并进行有限元计算.结果:建立了跟、距骨骨性结构的三维有限元精细模型,同时获得了跟、距骨在3个位相时的应力分布和应力增高区.跟、距骨在不同位相的应力分布明显不同,从落地相到起步相应力逐渐增高.结论:本研究建立的三维有限元模型可用于跟、距骨的生物力学研究.跟、距骨的应力增高区对临床研究有重要意义,可提示导致跟、距骨骨折及骨性关节炎的好发因素.     

Stress analysis of three-dimensional finite element model of malunion calcaneus during gait

Ithasattractedagreatresearchattentiontotheanatomicalreconstructionofcalcaneusfollowingintra artic ularfracturesinrecentyears .Themainfeaturesofthecal caneusfollowingintra articularfracturesarethedisruptionoftheposteriorfacetofthesubtalarjoint,reductionofBoёhlerangle ,increaseinwidthanddecreaseinlengthofcalcaneusbody .Thepresentstudytrytosimulatethedis ruptionoftheposteriorfacetbyfiniteelementmodelandanalyzethestressdistributionofcalcaneusandtalusduringgait.MATERIALSANDMETHODS　　Dataa…     

组配式半骨盆假体置换术中髋关节旋转中心定位及临床意义

目的 探讨髋臼周围肿瘤切除组配式半骨盆假体置换术中髋关节旋转中心的定位及临床意义。方法 2004年1月至2014年1月我院行骨盆肿瘤切除组配式半骨盆假体重建患者42例,以国际肌肉骨骼肿瘤协会评分（MSTS评分）评估术后功能,并分析患者术后并发症、生存率及复发率等效果。测量假体髋关节旋转中心的位置,以理想旋转中心的位置作参照,在水平方向上将其分成内移组、正常组和外移组,在纵轴方向上将其分为上移组、正常组和下移组等亚组,并分析假体髋关节旋转中心的偏移与患者术后1月、3月、6月和12月功能的关系。结果 共随访分析42例患者,男性25例,女性17例。年龄12~69岁,平均年龄38岁。随访时间12~86月,平均随访36月。术后并发症发生率31.0%,髋关节脱位发生率7.1%。3年生存率69.4%、5年生存率43.7%。术后1月、3月、6月功能逐渐好转,MSTS评分呈递增趋势,3个时间点的MSTS评分比较,差异有统计学意义（P<0.05）;术后6月、12月功能改善不明显,差异无统计学意义（P>0.05）。髋关节旋转中心定位在纵轴方向及水平方向上均不影响患者术后功能（P>0.05）。结论 将假体固定在最易牢固固定、软组织可充分覆盖、髋周肌肉易于重建和股骨偏心距得到一定程度恢复的位置,组配式半骨盆假体治疗骨盆肿瘤疗效满意,髋关节旋转中心的位置与术后功能的关系仍需要进一步的证据加以明确。     

扁平足第二跖纵弓疲劳损伤的生物力学机制

目的 研究扁平足和正常足的第二跖骨与足底腱膜的过劳性损伤生物力学机理,对比分析步态周期中扁平足与正常足疲劳损伤的危险性,为制定临床防治措施提供定量化理论依据。方法 采用生物力学实验和计算医学手段,通过有限元方法和疲劳损伤理论分析,开展了步态周期中扁平足和正常足疲劳行为的计算机定量模拟,并通过足骨应力集中部位测定及足弓变形X线片测量来验证模型的可靠性。结果 建立了扁平足弹性足弓有限元模型,计算得到步态周期各个阶段扁平足第二跖骨和足底腱膜的动态应力峰值分别约为28．77MPa和12．53MPa,扁平足的第二跖骨动态应力比正常足增加了8％～21％,扁平足的足底腱膜动态应力比正常足增加了21％～51％。足底腱膜发炎或部分切除后扁平足和正常足的张拉应力都发生了转移,最大相对量转移发生于足底长韧带,最大绝对量转移发生于第二跖骨底,但扁平足的最后应力始终超过正常足0．26～5．32MPa。结论 无论扁平足或正常足,其应力集中部位均发生于第二跖骨和足底腱膜,但扁平足的疲劳应力峰值始终高于正常足。足底各类软组织中,足底腱膜承受的张拉应力最大,足底腱膜发炎或外科部分切除导致腱膜张拉应力转移,加剧了足底固有肌和长韧带的劳损,同时也增加了第二跖骨疲劳骨折的危险性。扁平足的足踝内旋,足弓塌陷,以及mu囊炎引发的第二跖骨槌状畸变,均可增加过劳性损伤的发病率。     

半骨盆切除加人工半骨盆置换治疗骨盆肿瘤

目的探讨半骨盆切除加人工半骨盆置换保肢治疗骨盆肿瘤的手术适应征、疗效及术后并发症的处理。方法对2例骨盆肿瘤患者采用半骨盆切除加人工半骨盆置换保肢治疗,观察人工半骨盆置换的效果。结果2例中1例成功,可扶拐做家务劳动;1例失败,最终行髂股离断术。结论半骨盆切除加人工半骨盆置换保肢治疗骨盆肿瘤恢复了骨盆的解剖形态,可获得满意的肢体长度和外形,具有良好的效果。