国人正常股骨远端三维模型及骨形态测量研究

目的:利用计算机辅助设计技术建立国人正常股骨远端计算机三维模型并行骨形态测量研究,探讨此方法对国产假体设计的指导意义。方法:对2001-06/2002-07正常成人自愿者120位(主要来自北京及周边地区)正常成人膝关节CT扫描输出的股骨远端原始数据进行三维重建,测量相关参数;同时对6例尸体膝关节CT扫描并用前述方法三维重建测量,对所得的相关数据进行分析、对比,了解三维重建后的误差,分析误差原因。结果:股骨髁宽度平均为70.46mm,股骨内、外侧髁倾角分别为(82.57±3.36)°,(79.86±4.33)°,股骨髁宽相对于股骨髁前后径比值在1.12～1.23;膝关节三维重建后测量的参数较手工测量偏小,其中半径参数平均误差在1.33～2.64mm,长度线性参数平均误差在0.73～1.31mm。结论:建立了国人股骨远端相关参数指标正常参考值,计算机辅助设计技术为股骨远端复杂表面几何大体形态学研究提供一种良好的手段。     

国人股骨远端形态测量在全膝关节置换与假体设计中的意义

背景：详细了解国人的膝关节形态,从而实现国人个性化、性别差异化全膝关节置换,并设计研究符合国人特征的膝关节假体,已越来越受到业界关注。目的：通过CT断层扫描及三维重建测量正常成年国人股骨远端的解剖形态并比较其性别差异。方法：对70名正常成年国人双侧膝关节行CT扫描,男、女各35名,年龄21-60岁,通过三维重建或使用Picasa 3.0图像处理软件对其进行拼贴及重叠曝光等处理。在经过处理的图像上分别测量股骨远端前髁角、后髁角、滑车沟角的大小,股骨远端横径与外侧髁高度及两者之间的比值。结果与结论：①国人股骨远端后髁角女性大于男性(P<0.05);国人股骨远端前髁角男性大于女性(P<0.05);国人滑车沟角性别间无明显差异。②国人男性的股骨远端横径、股骨远端外侧髁高度及股骨面率(横径/外上髁高度)均大于女性(P<0.05)。结果可见国人股骨远端的形态与西方人种不同,存在性别差异。在全膝关节置换中假体的选择及其放置、股骨远端假体在设计时应体现出这些差异,使之与国人的膝关节形态相匹配。     

计算机辅助设计膝关节股骨远端三维B样条曲线的科研教育

背景：上海理工大学医疗器械与食品学院生物医学工程专业开设了《科研基础实训》,希望通过这门课程使学生可以利用AUTOCAD计算机辅助设计软件并结合课程书写相关学术论文。目的：培养学生的科研基础能力,为进一步实现个性化人工膝关节的设计和生产提供数据基础。方法：膝关节计算机断层扫描二维图像由上海市闵行区中心人民医院提供,要求同学们利用AUTOCAD软件对患者的计算机断层扫描二维图像进行轮廓提取,并且能得到膝关节股骨远端的三维B样条曲线,从而为人工膝关节的个体化设计制造做好准备,以更好地适应国内医学界对个性化膝关节置入的需求,更好地为膝关节置换患者服务。结果与结论：同学们对获得的人体膝关节股骨远端计算机断层扫描文件图像进行了图像处理,利用计算机辅助设计等图像处理软件对膝关节股骨远端进行了二维轮廓的矢量化和二维轮廓提取,建立了基于患者股骨远端计算机断层扫描断层胶片股骨远端二维图像轮廓的三维数据,为临床医学中膝关节的个性化设计提供了一种有效的手段。     

股骨下端三维有限元模型反应其真实几何结构的意义

目的:建立股骨下端的三维有限元模型,以期为膝关节三维有限元的建立和研究,提供方法学和研究平台。方法:根据螺旋CT扫描图像,利用Ansys有限元软件的由下向上的点、线、面、体的建模原则,对股骨下端的三维有限元模型进行重建。结果:建立了股骨下端的三维有限元模型。结论:建立了股骨下端的三维有限元模型,该模型能逼真地反应股骨下端的真实几何结构。     

股骨远端亚髁锁定钢板治疗股骨中下段骨折临床观察

目的:探讨股骨远端亚髁锁定钢板治疗股骨中下段骨折的临床疗效。方法:选取2013年12月~2016年12月我院收治的股骨中下段骨折患者68例,随机分为对照组和观察组各34例。对照组行逆行交锁髓内钉治疗,观察组行股骨远端亚髁锁定钢板治疗。比较两组手术用时、术中出血量、治疗前后膝关节功能评分、骨折初愈时间以及术后并发症发生率。结果:两组骨折初愈时间比较无显著性差异(P0.05);治疗前组膝关节功能评分比较无显著差异(P0.05);治疗后观察组膝关节功能评分明显高于对照组(P0.05);观察组手术用时、术中出血量及术后并发症发生率低于对照组(P0.05)。结论:股骨远端亚髁锁定钢板治疗股骨中下段骨折,可明显减少术中出血量,降低术后并发症发生率,促进膝关节功能康复,安全有效。     

应用股骨髁上交锁髓内钉治疗股骨远端骨折27例

目的探讨股骨髁上交锁髓内钉治疗股骨远端骨折时的临床价值.方法对27例新鲜股骨远端骨折病例采用股骨髁上交锁髓内钉进行内固定.结果所有病例随访12～48个月.无植入物松动、断裂.1例因骨缺损不愈合,二期行植骨后融合,其余在4～8个月内获骨性愈合.改良膝关节功能评分优18例,良7例,可2例,优良率93%.结论股骨髁上交锁髓内钉治疗股骨远端骨折具有操作简单、创伤小、并发症少和稳定性高的优点,适合在基层医院推广.     

股骨远端骨折患者延续性康复护理管理效果研究

目的:探讨延续性康复管理对股骨远端骨折患者膝关节功能恢复及生活质量的影响。方法:股骨远端骨折患者78例随机分为2组各39例,对照组围手术期给予常规护理和出院电话随访,观察组则在完成常规护理的同时执行延续性康复护理管理计划,为患者提供更系统的康复期护理支持。在出院后1个月、2个月、3个月各时间点对2组膝关节活动度(ROM)进行评价,同时通过WHO推荐的生活质量(QOL-BREF)测定。结果:2组患者出院后各时点的膝关节ROM值及QOL-BREF评分均有随出院时间延长而提高的趋势(均P0.05),而观察组各时间点上述评分均高于对照组(均P0.05)。结论:延续性康复管理可有效促进关节活动度的改善及生活质量的提高,对股骨远端骨折患者术后康复具有重要价值。     

逆行髓内钉治疗股骨远端骨折40例报告

股骨远端的骨折发生位置靠近膝关节,有的骨折线涉及膝关节面,治疗不当会影响膝关节功能,除单纯无移位骨折外,应予以手术治疗.作者2001～2004年,采用逆行髓内钉治疗股骨远端骨折40例,效果满意,现报告如下.     

三维有限元模型评价股骨正常站立位的生物力学特性

背景：目前建立股骨有限元模型的方法较多,但重建所得的模型普遍存在精确性较差和效率较低的问题。目的：寻求一种快速、精确建立股骨三维有限元模型的方法,并对股骨在正常站立位下的生物力学特性进行分析以指导临床工作。设计、时间及地点：三维有限元建模,于2008-06在天津医科大学总医院骨科生物力学实验室完成实验。对象：天津医科大学总医院志愿者1名,男性,30岁,应用X射线排除股骨病变及损伤等情况。方法：在Mimics中重建符合Dicom 3.0标准的CT图像数据生成空间模型,并结合应用有限元软件ANSYS生成最终的三维有限元模型。主要观察指标：沿髋关节合力方向对模型施加350N载荷,观察股骨的Vonmises应力分布。结果：应用Mimics建立了更为精确的三维有限元模型,同时缩短了建模时间。在350N载荷作用下股骨的最大位移发生在股骨头,股骨干和股骨颈各有一个应力集中区域。结论：应用Mimics建模快速、精确。髋关节载荷传导主要通过股骨颈内侧的压力骨小梁区传递至股骨干的中下1/3交界处,提示此区域容易发生疲劳性损伤。     

基于逆向工程个性化三维仿生膝关节股骨和胫骨部分的精确建模

膝关节置换后,要求患肢达到负重、伸屈及旋转活动,稳定性好,这就要求假体的几何形状要与人体相匹配并使其植入后与人体运动规律相一致,才能使假体与周围保留的软组织协调运动,这一切都得依赖于精确的膝关节假体设计与制造。文章利用三维镭射扫描和计算机辅助设计技术对人膝关节进行扫描并对所输出的点云数据进行处理,利用逆向工程软件Geomagic和计算机辅助设计软件UG进行膝关节三维实体模型重建,得到了非常精确的膝关节三维模型。为人体复杂的各类骨关节的三维设计提供了一种新的思路。     

正常成人坐骨股骨间隙的MRI测量研究

目的 测量正常成人坐骨股骨间隙（IFS）和股方肌间隙（QFS）宽度,为临床诊断坐骨股骨撞击综合征（IFIS）提供理论依据。方法 招募113名正常成人志愿者,男63名,女50名,进行髋关节MR扫描,并根据年龄将其分为≤ 48岁组（50名）和>48岁组（63名）。测量双侧髋关节的IFS、QFS宽度和坐骨结节间距,比较不同侧别、年龄和性别间的差异,并分析坐骨结节间距与IFS和QFS宽度的相关性。结果 正常成人左、右侧IFS宽度为（2.55±0.60）cm和（2.56±0.60）cm,QFS宽度为（1.75±0.45）cm和（1.75±0.48）cm,差异均无统计学意义（P均>0.05）。男性IFS和QFS宽度[（2.66±0.65）cm和（1.85±0.46）cm]均大于女性[（2.43±0.51）cm和（1.60±0.42）cm],坐骨结节间距[（9.79±0.84）cm]小于女性[（11.64±1.15）cm],差异均有统计学意义（P均<0.01）。≤ 48岁组IFS、QFS宽度[（2.69±0.66）cm和（1.88±0.48）cm]均大于>48岁组[（2.44±0.53）cm和（1.64±0.41）cm],差异有统计学意义（P均<0.01）。坐骨结节间距与IFS、QFS宽度间均呈轻度负相关（r=-0.141、-0.159,P均<0.05）。结论 正常成人双侧IFS、QFS宽度无差异,男性大于女性,且随年龄增长而减小。     

个体化股骨假体的计算机辅助设计实践及模拟力学实验

背景:由于人体的绝对个性化特点,标准人工假体与患者骨骼之间的误差使二者难以很好匹配,不能确保人工关节的长期稳定.目的:利用已开发的计算机辅助设计和制造程序,建立个体化股骨假体的三维模型.并通过模拟对比力学实验.验证个体化股骨假体是否优于普通型股骨假体.设计、时间及地点:开放性实验.于2006-09/2007-05在吉林大学第一临床医院骨科研究所和吉林大学生物力学研究所完成.材料:成人新鲜股骨尸体骨.方法:取成人尸体股骨做全长CT扫描,得到CT二维图像.将其输入计算机.利用开发的边缘识别和三维轮廓提取软件对二维图像进行处理,识别髓腔内外轮廓,提取髓腔内外轮廓及假体轮廓数据,建立股骨和个体化股骨假体的三维模型.利用SolidWorks软件建立普通生物犁和骨水泥犁假体三维模型,在此平台上模拟Il缶床手术置换骨水泥型、生物型和个体化定制型3类股骨假体.主要观察指标:分别模拟单足和双足站立状态,测量3种股骨假体的应力分布、界面应力和初始微动情况.结果:对最初设计的软件中边缘提取算法进行了改进,采用Canny算子,得到了更好的边缘检测结果.改进后的软件运行稳定,计算结果町信,符合预期要求.设计的个体化股骨假体的假体应力、股骨上应力、界面应力及初始微动均显著低于生物型和骨水泥型股骨假体(P＜0.01).结论:开发的计算机辅助设计程序运行准确可靠,可完成假体的计算机辅助设计,在此平台上设计的个体化股骨假体具有优于普通股骨假体的生物力学特性.     

股骨髁远端骨折的手术治疗

股骨远端骨折常存在严重的软组织损伤、骨折粉碎、骨折延伸到膝关节和股四头肌伸膝韧带的损伤，并且股骨髁上区域由于皮质薄、髓腔宽，采用内固定手术可能比较困难，这些因素导致多数病例不论采用何种方法结果都不满意。目前还没有一种方法能够完全治疗这类骨折存在的所有问题。     

国人正常胫骨近端面积参数测量及特性分析

背景:人工全膝关节置换所选假体的形状、尺寸是否与膝关节相匹配,将明显影响手术及术后长期效果.由于缺少对中国人群体质参数的研究,中国关节外科领域缺少膝关节特性数据和国产化膝关节假体.目的:获取中国人群正常胫骨近端不同截面面积参数正常参考值.方法:纳入82例中国成人正常膝关节135膝,男85膝,女50膝,年龄47.2(19～82)岁;按照性别、年龄和侧别进行分组,利用原始CT扫描图像资料重建膝关节,并在工作平台上对胫骨进行旋转、切割,测量计算不同截面的总面积.结果与结论:测得各膝关节胫骨近端截面的总面积为(3 232.33±405.19)mm2,并分析得出男性截面面积平均值明显大于女性(p<0.01);而不同侧别、不同年龄段、不同截骨高度及不同的截骨后倾角之间截面面积差异无显著性意义(p>0.05).结果说明进行全膝关节置换及设计中国人膝关节假体时应该注意到性别差异.实验初步获得了胫骨近端不同截面各面积参数正常参考值,从而为国产人工膝关节假体设计以及全膝关节置换临床操作提供了一定参考依据.     

股骨远端形态与动力髁螺钉的适配性研究

目的:通过股骨髁形态和股骨曲度的测量分析,探讨股骨远端形态与动力髁螺钉的适配性.方法:男女性股骨标本各30根,测量内侧髁、外侧髁、髁间窝高度及股骨髁干角.X线摄片30位正常成年志愿者股骨,进行冠状面上角度测量.结果:男性股骨内侧髁高、外侧髁高、髁间窝高各值均大于女性,股骨髁干角女性大于男性(P＜0.01 ～ P＜ 0.05).股骨干与股骨远侧段之间的夹角、股骨干与股骨近侧段之间的夹角存在显著的性别差异(P＜0.01).拟合股骨标本和动力髁螺钉,两者男性存在轻度不合适4例,明显不合适2例,女性分别为7例和2例.结论:动力髁螺钉设计应有性别差异,术中应根据股骨的曲度对钢板进行预弯曲.     

股骨远端微创锁定内固定钢板固定参数的三维数字化测量

背景：有研究表明股骨远端微创锁定内固定钢板治疗股骨远端骨折具有较好的疗效,但其设计参数多为参照西方人种数据,且其产品规格有限。目的：对成年中国人中远端股骨微创锁定内固定钢板手术相关解剖CT数据进行数字化测量。方法：选自内蒙古医学院第二附属医院影像科非膝关节疾患的成人CT连续扫描数据15例,利用Mimics10.01软件进行三维重建,在三维立体图形中测量股骨远端宽;股骨外侧髁前后径;股骨外侧髁基底部宽;股骨外侧髁干角;自股骨大转子下缘5cm至外上髁每隔5cm划分为1段,共分为5段,分别测量每段中部股骨内外侧皮质及髓腔横径。结果与结论：成年中国人中远端股骨微创锁定内固定钢板固定后,股骨远端左右侧宽分别为（84.80±1.27）mm和（84.60±1.40）mm;股骨外侧髁前后径分别为（67.36±1.41）mm和（66.27±1.42）mm;股骨外侧髁基底部宽分别为（42.53±3.42）mm和（42.98±1.25）mm;股骨外侧髁干角分别为（7.58±0.69）°和（7.66±0.79）°,左右侧别间差异均无显著性意义。     

股骨远端髁间凹陷的形态观察及其临床意义

目的探讨股骨远端髁间凹陷的形态学特点和规律性,用于指导股骨远端手术中的定位、定向操作。方法取86侧干燥成人股骨骨骼标本,对股骨远端进行形态观察并测量股骨外髁前后径(X1)、髌面前切迹深(X2)、髌面切迹前后径(X3)、髁间窝深(X4)、外髁高(X5)、髌面下切迹深(X6),计算股骨髁髌面前切迹深指数(X2/X1)、股骨髁髌面下切迹深指数(X6/X5)、髁间窝深指数(X4/X1),分析各指标间的相关性。结果 X1:(57.5±4.7)mm;X2:(6.3±2.3)mm;X3:(23.1±2.9)mm;X4:(28.1±3.0)mm;X5:(35.8±4.8)mm;X6:(8.7±1.1)mm;X2/X1:0.109±0.040;X6/X5:0.246±0.033;X4/X1:0.488±0.028,股骨外髁前后径与髁间窝深指数和股骨髁髌面前切迹深指数无相关性(r=0.103,P=0.343;r=0.118,P=0.281),外髁高与股骨髁髌面下切迹深指数呈负相关(r=-0.572,P=0.000)。结论股骨远端髁间凹陷的形态具有一定的规律性,可用于指导股骨远端手术中的定位、定向操作,有利于微创手术。     

个体化股骨假体的计算机辅助设计实践及模拟力学实验（英文）

背景：由于人体的绝对个性化特点,标准人工假体与患者骨骼之间的误差使二者难以很好匹配,不能确保人工关节的长期稳定。目的：利用已开发的计算机辅助设计和制造程序,建立个体化股骨假体的三维模型。并通过模拟对比力学实验,验证个体化股骨假体是否优于普通型股骨假体。设计、时间及地点：开放性实验,于2006-09/2007-05在吉林大学第一临床医院骨科研究所和吉林大学生物力学研究所完成。材料：成人新鲜股骨尸体骨。方法：取成人尸体股骨做全长CT扫描,得到CT二维图像。将其输入计算机。利用开发的边缘识别和三维轮廓提取软件对二维图像进行处理,识别髓腔内外轮廓,提取髓腔内外轮廓及假体轮廓数据,建立股骨和个体化股骨假体的三维模型。利用SolidWorks软件建立普通生物型和骨水泥型假体三维模型,在此平台上模拟临床手术置换骨水泥型、生物型和个体化定制型3类股骨假体。主要观察指标：分别模拟单足和双足站立状态,测量3种股骨假体的应力分布、界面应力和初始微动情况。结果：对最初设计的软件中边缘提取算法进行了改进,采用Canny算子,得到了更好的边缘检测结果。改进后的软件运行稳定,计算结果可信,符合预期要求。设计的个体化股骨假体的假体应力、股骨上应力、界面应力及初始微动均显著低于生物型和骨水泥型股骨假体（P〈0.01）。结论：开发的计算机辅助设计程序运行准确可靠,可完成假体的计算机辅助设计,在此平台上设计的个体化股骨假体具有优于普通股骨假体的生物力学特性。     

早期系统康复治疗对股骨远端骨折术后效果的影响

目的评价早期系统康复治疗对股骨远端骨折患者术后效果的影响。方法选取58例手术治疗的股骨远端骨折患者,根据术后有无系统的康复治疗将其分为康复组(30例)和对照组(28例)。康复组术后采取早期系统康复治疗和训练,对照组进行常规术后康复治疗。比较2组术后1、3个月后膝关节活动度(ROM)。结果 2组在治疗1、3个月后膝关节ROM较治疗前均得到明显提高(P<0.01,P<0.05),且康复组高于对照组(P<0.01);康复组治疗3个月膝关节ROM较治疗1个月明显提高(P<0.05),而对照组差异无统计学意义(P>0.05)。结论膝关节ROM的恢复在早期1个月内是恢复的关键时期,早期系统康复治疗对恢复膝关节ROM,改善其功能有着重要作用。更多还原     

股骨远端解剖锁定钢板内固定治疗老年股骨髁上骨折

股骨髁上骨折是老年外伤中常见的膝关节周围骨折,大多为粉碎性骨折而且移位明显,保守治疗难以达到对位满意效果,手术也较困难,术后功能康复一般较差。本科对2010年5月至2012年1月收治的15例老年股骨髁上骨折患者切开复位后应用股骨远端锁定钢板内固定,术后规范化康复锻炼,获得较理想的疗效。报告如下。