全髋关节置换术对股骨近端骨重建的影响

目的 采用Wolff骨重建理论分析全髋关节置换（total hip arthroplasty,THA）对股骨近端骨重建进程的影响。方法 根据骨重建控制方程,利用Python语言编写骨重建程序。在ABAQUS软件中分别建立术前股骨模型与术后股骨及假体有限元模型。对比THA手术前后骨重建进程,分析假体植入对THA术后中远期股骨力学性能的影响。结果 假体植入后,股骨近端应力持续降低,受力点由股骨头转移到假体,出现明显的应力遮挡现象。应力遮挡区域内骨丢失现象严重。股骨干皮质骨变薄,应力遮挡有所缓解。假体底端内侧受挤压,应力显著高于外侧,此处骨质分布不均。结论 THA术后股骨近端内侧出现明显的应力遮挡,导致骨丢失,造成假体松动;假体底端两侧应力水平存在差异,引起骨质分布不均,导致假体与股骨配合不紧密,造成术后患者大腿中段的疼痛。     

基于边光滑有限元法的骨重建力电效应

目的 针对骨重建压电效应仿真分析时传统有限元法(finite element method, FEM)数值解精度差的问题,提出了一种基于边的光滑有限元法(edged-based smoothed FEM, ES-FEM)模型。方法 基于三角形背景网格构建光滑域,依托梯度光滑技术获得光滑应变梯度与光滑电场梯度,在光滑伽辽金弱形式的框架下构造系统离散方程。结果 采用上述模型能反映压电效应下骨重建过程中骨密度变化和电势分布,相比于FEM,ES-FEM能够在一定程度上提高骨重建仿真结果的精度。结论 提出的边光滑有限元模型能够更准确地模拟出骨重建过程,该方法对骨重建压电效应问题的准确预测为骨类疾病临床研究提供有效的理论依据。     

股骨近端形态改变在全髋关节置换术中的策划和处理

目的分析股骨近端形态改变的原因，指导术中操作，减少并发症发生，提高手术疗效。方法2000年1月至2008年1月对30例伴有股骨近端形态改变的患者行全髋关节置换术。术前根据Berry分类系统，按照导致畸形的原发病因、畸形存在的部位、畸形的几何形态进行多重分类，对应进行影像学检查，设定手术方案。术后以Harris评分、放射学改变、步态、肢体长度、Trendelenburg征评定治疗效果。结果患者均得到随访，时间5个月至8年。平均3年4个月。Harris评分由术前平均48．3分恢复到术后平均89．4分。术后患者双下肢等长，Trendelenburg征均阴性，截骨端骨愈合率达91％、1例出现骨不连。结论根据术前详细分析股骨近端形态改变的原因，制定相应的手术计划，可有效的避免术中操作不当或不利，减少术中、术后并发症的发生，提高手术疗效。     

全髋关节置换术治疗高龄股骨粗隆间骨折

目的：探讨全髋关节置换术治疗高龄股骨粗隆间骨折的疗效。方法：用全髋关节置换术治疗高龄股骨粗隆间骨折24例：结果：24例手术均顺利,术后随访48～96个月,平均55个月。按Harris评分标准,优良率为92％,无脱位、假体松动,无感染,无异位骨化,无DVT发生。结论：全髋关节置换术治疗高龄股骨粗隆间骨折是一种较好的方法,患者可早期负重行走,减少并发症,提高生活质量。     

全髋关节置换术治疗成人发育性髋关节发育不良的难点及处理策略

发育性髋关节发育不良（developmental dysplasia of the hip, DDH）是成人继发性髋关节骨关节炎的最常见病因之一,早期干预不及时或治疗不当常引起髋关节严重畸形,晚期致残率较高。全髋关节置换术（total hip arthroplasty, THA）是治疗晚期成人DDH较有效的方法,但是由于髋臼和股骨近端解剖形态病理性异常使THA手术难度较大。本文就DDH的分型、手术难点及处理策略等结合近年来相关文献报道进行综述,以期为THA治疗成人DDH提供一定的理论依据。     

非骨水泥全髋关节置换术中股骨内侧皮质骨的应力公布

目的　股骨近端术中骨折是影响非骨水泥全髋置换术的重要因素 ,本研究探讨股骨髓腔扩大后 ,不用锤打入假体柄 ,可减少术中股骨近端骨折的危险。方法　应用圆桶状应力仪 ,比较 6件扩大股骨髓腔后插入假体柄 ,股骨解剖试件内侧和前内侧应力分布情况。另比较 8件股骨试件 ,分别用锤打入和恒速机械负荷打入假体柄 ,测量各假体柄应力分布情况。在机械负荷打入假体柄中 ,模拟股骨周围的软组织 ,用力学试验机将假体柄恒速打入。结果　用股骨环轴定位测量 ,最大应力首先出现在股骨内侧和前内侧。最大应力的大小、方向和位置 (张应力或压应力 )各股骨…     

股骨偏心距重建对人工全髋关节置换术后功能的影响

目的　分析重建股骨偏心距对人工全髋关节置换术后关节功能的影响。 方法　作者选择2005年01月至2008年01月间行初次单侧人工全髋关节置换术患者68例,随访时间9~24个月,平均19.2个月。手术均采用髋关节前外侧入路,使用Zweymüller双锥形螺旋臼及SL-PLUS矩形直柄（颈干角135°,股骨头假体的直径均为28 mm）。对比术前术后双髋关节正位X线片,测量股骨偏心距、髋外展肌力臂及双下肢长度,记录手术前后髋关节活动度及Harris评分,应用SPSS13.0统计软件分析股骨偏心距与其他指标的相关性。 结果　①股骨偏心距与髋外展肌力臂具有正相关性（r=0.534,P<0.001）。②髋关节术后活动度、Harris评分与股骨偏心距均存在明显回归相关关系（r=0.403,0.344,P<0.001）。③股骨偏心距重建与否对下肢长度的影响存在显著性差异（x2=4.23,P<0.05）。 结论　在人工全髋关节置换术中,重建股骨偏心距可增加髋外展肌力,改善髋关节的活动功能及稳定性。     

股骨近段CT扫描与全髋关节置换的术前计划

背景：做好全髋关节置换前假体型号预测的前提是对股骨近段的充分了解和精确测量,但X射线片仅提供一个平面图像,不能了解股骨近段横断面的情况,而股骨上段CT扫描可以提供更多信息。 目的：观察股骨近段CT扫描在全髋关节置换前计划中的作用。 方法：对61例进行初次全髋关节置换的患者行股骨近端CT扫描,选取股骨小转子最突出处上方2 cm股骨颈平面(T20)、股骨小转子最突出点处的股骨转子区平面(T0)和股骨干髓腔最狭窄处平面(N)的横断面CT影像。测量股骨颈平面髓腔长径、宽径、内侧径;小转子平面髓腔长径、内侧径;股骨峡部平面髓腔长径、宽径、皮质厚度。 结果与结论：股骨颈T20长径40.8~63.3 mm,平均(49.6±5.1) mm;T20宽径13.3~29.1 mm,平均(22.4±3.4) mm;T20内侧径7.2~14.6 mm,平均(10.6±1.6) mm。股骨转子区T0长径20.5~40.2 mm,平均(28.7±4.4) mm;T0内侧径4.3~13.0 mm,平均(8.1±1.7) mm。股骨峡部N长径8.2~22.4 mm,平均(14.1±3.1) mm;N宽径6.1~17.9 mm,平均(10.2±2.9) mm;N皮质厚度2.7~12.7 mm,平均(7.5±1.8) mm。提示股骨近端CT扫描可以提供更多的影像信息和更精确的测量数据,对全髋关节置换前计划有所帮助。     

人工全髋关节置换术对天然股骨生物力学行为的影响

目的研究人工全髋关节置换术后股骨的变形及应力改变,同时研究关节置换术对股骨振型及固有频率的影响。方法选取1名正常男性青年进行股骨段CT扫描,构建正常股骨和术后股骨的有限元模型,对其进行步态情况下的生物力学行为分析、模态分析。结果 (1)关节置换术后假体柄部有明显的应力集中,并产生了应力遮挡;(2)术后股骨的峰值应力增大到原来的4.36倍;(3)约束模态的固有频率明显高于自由模态;(4)振型阶次越高,术后股骨与正常股骨固有频率的差距越大;(5)股骨的振型主要为弯曲和扭转,且置换前后振型变化不大。结论假体的植入改变了股骨原有的力学结构特性。在假体设计方面,必须考虑到股骨的振动特性,避免共振带来的假体松动。     

全髋关节置换术治疗成人发育性髋关节发育不良体会

目的探讨成人发育性髋关节发育不良的治疗方法。方法对我科于2004年1月～2005年12月9例9髋成人发育性髋关节发育不良病人应用全髋关节置换，男4例，女5例，年龄27～48岁，Crowe分期Ⅰ期4髋；Ⅱ期3髋；Ⅲ期1髋；Ⅳ期1髋。Harris髋关节功能评分在62～24分，平均42．6分。结果本组病例切口均一期愈合，无感染及血管神经损伤、脱位、深静脉血栓形成等并发症发生。7髋术后肢体恢复等长，2髋患肢较健侧短5～10mm。Trendlenburg征术前全部阳性，术后阴性8髋，阳性1髋。髋关节Harris评分为80～87分，平均85．6分。结论全髋关节置换是治疗成人发育性髋关节发育不良一种有效方法。     

一种新型髋关节假体柄的生物力学设计

目的 基于一种新型髋关节假体柄设计,分析其在站立、行走、跑步和坐姿工况下的应力分布差异。 方法 基于人体 CT 数据,建立 7 组不同柄植入后的髋关节模型,利用有限元分析方法计算不同工况下假体柄和股骨应力情况。 结果 与植入传统假体柄相比,站立时新型假体柄植入后假体柄应力峰值降低 23%、股骨应力降低72%。 7 种假体柄结果显示,假体柄高度为 86. 5 mm 的新型设计最符合患者需求。 多工况结果显示,患者处于坐姿,柄承受应力最小,使用寿命更长。 结论 新型假体柄有助于延长假体使用寿命,减小骨损伤风险。 髋关节假体模型为后期柄的设计及患者术后康复提供科学理论支撑。     

The evaluation of two references for restoring proximal femoral anatomy during total hip arthroplasty

The morphologic features of the proximal femur are used in preoperative planning prior to total hip arthroplasty (THA). In this study we evaluated two references that have been widely used during THA to restore the normal anatomy of the proximal femur: (1) the distance from the lesser trochanter to the center of femoral head and (2) the anatomic relationship between the greater trochanter and the center of femoral head. We used digital photographs to compare 200 cadaveric femora in individuals who died prior to 40 years of age. Preoperative measurement of the distance from lesser trochanter to the center of femoral head from the contralateral hip is accurate to predict the measurement on the operated hip with correlation coefficients (r²) of 0.87. The ratio between femoral head diameter and distance from the lesser trochanter to the center of femoral head was consistent and reliable between genders and sides with an average value of 1.01 ± 0.12. Thus, when the distance from the lesser trochanter to the center of femoral head is not discernible, this ratio can be used as a guide to determine proximal femoral geometry. Conversely, only 59% of the specimens had femoral head centers within 5 mm of the tip of greater trochanter. The correlation between sides of the relationship between the greater trochanter and the center of femoral head was moderate (r² = 0.46). Therefore, this relationship should not be used as the sole method to determine the normal anatomy of proximal femur. Clin. Anat. 23:312–318, 2010. © 2010 Wiley‐Liss, Inc.     

术前测量预估DDH患者全髋置换术后股骨柄前倾角方法

目的根据生物型股骨柄设计原理,通过比较全髋置换术(total hip arthroplasty,THA)术前不同CT平面测量所得股骨前倾角与术后股骨柄前倾角,找到术前测量预估发育性髋关节不良(developmental dysplasia of the hip,DDH)患者THA后股骨柄前倾角方法。方法选取2007年9月～2013年5月在上海交通大学医学院附属第九人民医院行初次THA符合DDH诊断的患者21位(28髋),术前及术后均行CT扫描,术前选取头下平面、小粗隆平面和小粗隆平面上1 cm及2 cm 4个平面的前后皮质角平分线与股骨远端内外侧髁最大时后缘连线的夹角,以及大、小粗隆顶点中间平面后侧皮质切线与小粗隆中心上2 cm平面前侧皮质切线的角平分线与股骨远端内外侧髁最大时内外侧髁后方连线夹角(分别记为股骨前倾角1～5)。术后选取股骨柄假体最长水平层面,测量假体前后对称轴线与股骨远端内外侧髁最大时后缘连线的夹角作为术后股骨柄前倾角。同时测量髋臼杯假体前倾角、股骨假体矢状位矢状倾斜角度。比较术前各个股骨前倾角与术后股骨柄假体前倾角并进行相关性分析。结果股骨前倾角1～5分别为17.70°±10.54°、35.59°±7.21°、31.09°±7.98°、24.71°±9.11°、21.94°±10.10°。股骨柄假体前倾角为20.52°±10.90°。术后假体柄前倾角与股骨前倾角1～4之间差值分别为2.82°±6.27°、-15.08°±7.99°、-13.80°±15.68、-4.19°±5.69°、-1.42°±4.07°,髋臼假体前倾角为25.60°±11.65°,术后复合前倾角为46.11°±13.28°,假体矢状倾斜角为1.13°±1.53°。术前股骨前倾角1～4与术后假体前倾角均有统计学差异(P0.05),股骨前倾角5与术后假体前倾角无统计学差异;术前各前倾角与术后假体前倾角相关系数分别为0.829、0.681、0.689、0.853、0.928。结论股骨前倾角5与术后股骨柄前倾角具有高相关性,可作为替代股骨柄前倾角的有效方法。     

股骨柄髓外设计对髋关节接触力影响的骨肌多体动力学研究

目的 探讨全髋关节置换(total hip arthroplasty, THA)假体股骨柄颈干角、偏心距和前倾角等设计参数对髋关节接触力的影响。方法 基于AnyBody软件建立THA骨肌多体动力学模型,参数研究股骨柄颈干角在±10°、偏心距在±20 mm和前倾角在±10°内变化时单因素或多因素对髋关节接触力的影响规律。结果 偏心距减小20 mm,最大髋关节接触力增加26.08%。颈干角增加10°,最大髋关节接触力增加5.99%。前倾角增加10°,会减小步态周期0%～24%时髋关节接触力,峰值减小19.16%;但会显著增加步态周期38%～70%时髋关节接触力,峰值增加67.78%。结论 在进行股骨柄髓外个性化设计时,在重建患者解剖参数的基础上,可以适当增加股骨柄的偏置距离,减小颈干角和前倾角,以避免增加髋关节受力。     

用便携式步态分析仪评估全髋关节置换术手术效果

目的通过比较全髋关节置换(total hip arthroplasty,THA)病人手术前后的步态变化,评估THA手术和康复效果。方法应用IDEEA便携式步态分析仪(Mini Sun公司,美国)测试7例THA患者手术前以及手术后25周自然行走时的步态,获得单腿支撑(single leg support,SLS)和双腿支撑(double-leg support,DLS)时间、SLS/DLS、跨步长、落腿强度等步态参数,并采用SPSS 16.0和Excel 2010对数据进行统计学分析。结果 THA患者术后健侧腿SLS比术前明显下降(P0.05);半数以上THA患者患侧腿SLS术后比术前降低,健侧腿DLS、SLS/DLS术后比术前明显下降,患侧腿术后落腿强度比术前增加。结论健侧腿SLS可作为评估THA手术效果的一个敏感性指标。应用便携式步态分析系统定量反映受试者的步态,是一种无创、可方便用于临床评估手术效果的方法。     

膝关节置换术后长期胫骨近端力学性能的预测

目的 分 析 膝 关 节 单 髁 置 换 术 ( unicompartmental knee arthroplasty, UKA) 和 全 膝 置 换 术 ( total knee arthroplasty, TKA)后长期胫骨近端力学性能的变化,探究 UKA 和 TKA 的失效原因。 方法 建立健康、UKA、TKA胫骨近端有限元模型,利用 Wolff 骨重建理论结合有限元法预测胫骨近端的密度分布和应力分布。 结果 UKA 外侧踝平均应力基本不变,但呈增大趋势,平均密度增加 2%,内侧踝平均密度减小 13%,平均应力均减少 11%。 TKA外侧踝平均密度减少 1. 5%,平均应力减少 14%,内侧踝平均密度减少 1. 4%,平均应力减少 19%,假体末端平均密度增加 10%,平均应力增加 15%。 结论 UKA、TKA 假体的植入会造成应力遮挡现象,可能是产生术后假体松动的主要原因。 TKA 假体末端应力增大,可能导致 TKA 的失效。 UKA 非置换侧平均应力随着骨重建的进行不断增大,可能就导致 UKA 中远期对侧骨关节炎恶化。 研究结果可以为降低 UKA、TKA 并发症发生概率提供数据支持。     

正常步态周期中髋臼周围区域的应力分布及其在THA髋臼重建中的指导

目的 研究健康成人步态周期中髋臼周围内外应力分布基本规律,探求这些规律对全髋关节置换（total hip arthroplasty, THA）髋臼侧重建的临床指导作用。方法 采用CT 扫描获取1名男性和1名女性健康中年志愿者骨盆与股骨近端数据并构建三维模型。通过基于CT值计算材料弹性模量的非均匀材料赋值方案及其收敛性分析为各个有限元网格单元独立赋值。根据正常步态行走中髋关节接触力在步态周期中的动态变化施加载荷条件。以模型内外节点的Von Mises应力为标准进行结果判断。结果 在正常步行中,从男、女志愿者髋骨外表面看,应力主要从髋臼后上方沿髂翼后外侧经坐骨大切迹传递至耳状面,应力最大值出现在坐骨大切迹附近;从男、女志愿者髋臼上、中、下3个剖面看,应力在髋臼后上方的骨皮质与骨松质均有分布,而在髋臼的前柱与后柱,应力则主要分布于骨皮质上。结论 根据健康成人髋臼周围正常步态应力传递与分布规律,选择更合适大小的髋臼假体以及更精确地控制髋臼假体的安放位置有助于获得更符合正常步态应力分布的髋臼重建方案。     

髋臼内陷技术对成人DDH全髋关节置换术髋臼杯生物力学影响的有限元分析

目的 探讨髋臼内陷技术对成人发育性髋关节发育不良(developmental dysplasia of the hip, DDH)髋关节置换术后髋臼假体的生物力学效应。方法 获取1名成人单侧DDH患者双侧髋关节CT图像数据,进一步构建患侧半骨盆有限元模型。在此基础上,建立臼杯不同内陷水平的有限元模型,对比分析原位组和不同水平内移组之间的生物力学差异。结果 在模拟拔出试验中,原位组最大抗拔出载荷强度为1 166 N;相比原位组,4 mm和8 mm内移组抗拔出载荷强度分别增加了45.8%和57.1%;原位组髋臼假体在步态周期站立位相载荷工况下臼杯-骨界面最大微动为166.4μm,内移4 mm及8 mm组相对原位组分别减少了46.2%和62.1%。对于臼杯植入后髋臼周围即刻应力分布,不同组别之间的差异并不显著;而在步态周期站立位相载荷工况下,原位组髋臼周围平均应力及峰值应力均最小,平均应力随内移程度的增加而增大,内移4 mm组峰值应力最高。结论 相较原位植入假体,髋臼内陷技术可以提高假体初始稳定性,稳定性和内移程度成正比。但内移程度不足导致骨覆盖面积不足时,臼杯-骨界面边缘应力显著增加,可能会导致假体相关并发症风险的升高。     

步态水平对髋关节假体周围骨重建的影响

目的 针对髋关节置换术后患者步态运动水平变化,研究假体周围骨密度（bone mineral density, BMD）变化率的变化趋势,揭示置换初期、长期运动变化对骨重建的影响规律。方法 基于自适应骨重建理论,建立股骨-假体有限元模型,以术后初期、长期步态水平作为重建参数计算假体周围BMD分布,采用Gruen分区方法量化BMD的变化。结果 术后初期,恒定步态组与变化步态组BMD存在明显差异,最大差异发生在低步态组中,造成大转子区域BMD减小41%;步态运动提高促进假体近端、中端BMD变化,显著影响发生在大转子区域,造成BMD增加47%;术后长期阶段,步态运动提高促进假体中端、末端区域BMD恢复,BMD增加2%～9%。结论 研究结果为髋关节置换后患者康复过程提供指导。     

人工髋关节脱位失效的生物力学分析与推理(附专家点评)

目的研究人工髋关节置换术后脱位失效力学机理以及在术后各时间段引发脱位的具体原因,提出对临床中发生的脱位事件进行失效诊断的具体方法。方法通过建立脱位模型对脱位过程的生物力学机理进行研究,分析脱位失效与临床、产品设计和患者三方面因素的关系。结果提出脱位分析推理路线图,开发并验证专门用于脱位分析的软件工具。结论髋关节脱位失效临床案例分析表明,该人工髋关节脱位分析方法与工具能够帮助判断具体脱位事件的产生原因,确定假体设计、术中植入位置与脱位事件之间的关系。同时可在术前确定假体最佳植入位置并分析脱位发生的可能风险,对假体设计也有指导作用。