组配式人工半骨盆假体在步行周期载荷下的有限元分析

目的：利用有限元方法对步行周期动载荷下组配式人工半骨盆假体重建进行受力分析,明确耻骨连接板对重建骨盆应力分布的影响。方法：建立骨盆三维有限元模型,将时间-髋关节接触力曲线导入有限元计算软件Abaqus 6.7中对载荷进行定义,计算步行周期17％, 36％, 43％, 86％共4个特征时间点的von Mises应力分布云图,明确假体系统不同时相下应力集中的位置。通过计算有耻骨连接板和无耻骨连接板两种重建情况下骨盆应力分布差别,计算特征时间点髂骨固定部件的位移、应力数值;比较横向固定螺钉应力,明确耻骨连接板对半骨盆假体稳定性的影响。结果：在整个步行周期下,假体系统应力及位移峰值均出现在单腿负重期,即步行周期的17％～36％。耻骨板可以使步行周期的17％（患侧站立中相）及86％（健侧站立中相）骨盆环应力分布更为均匀,髂骨固定部件在有、无耻骨板重建的情况下应力峰值平均为148.5 MPa及270.1 MPa（P=0.04）;两种情况下,髂骨固定部件绝对位移平均为9.3 mm及11.7 mm（P =0.03）,耻骨板可以降低髂骨固定部件应力水平50％,降低螺钉应力水平24％。半骨盆假体相对于截骨面的相对位移在两种情况下差别没有统计学意义（P =0.41）。结论：半骨盆假体在整个步行周期中稳定性较好,可以满足日常行走功能要求。耻骨板对于整个半骨盆系统的稳定性起着十分重要的作用,可以有效地降低整个系统的应力峰值。     

骨盆矢状位旋转对人工髋关节摩擦界面的影响

目的探讨骨盆矢状位不同旋转角度及不同策略安装髋臼假体前倾角对人工全髋关节假体摩擦界面应力的分布、髋臼假体对股骨头覆盖的影响。方法选择1位健康成年女性志愿者进行骨盆和股骨上段CT断层扫描以获得影像学图像数据，应用有限元分析的方法建立骨盆及人工髋关节的三维实体模型，模拟在骨盆矢状位后旋0毅、10毅、20毅的状态下人工髋关节髋臼假体内衬内表面和股骨头外表面的应力分布。再模拟以身体冠状位为安装髋臼前倾角的参考平面，观察髋臼假体摩擦界面的应力分布。同时观察髋臼假体对股骨头前方的覆盖情况。结果参照骨盆冠状面安装髋臼假体前倾角，骨盆矢状位后旋0毅、10毅、20毅的三维实体模型有限元分析表明：髋臼假体内衬内表面、股骨头外表面的最大应力依次增加，分别为3.40、6.18、12.23和65.20、117.52、124.94MPa，股骨头前方的裸露面积分别为570.75、589.00、603.79mm2。而参照身体冠状面安装前倾角的髋臼假体内衬和股骨头最大应力变化较小，分别为3.40、3.70、6.00和65.20、100.76、104.37MPa。股骨头前方的裸露面积均为570.75mm2。结论骨盆矢状位旋转对人工髋关节假体的摩擦界面应力分布有一定的影响，髋臼假体对股骨头前后方的覆盖有一定的影响。按照身体冠状面设置的髋臼假体前倾角摩擦界面应力分布相对均匀，且最大应力变化较小，髋臼假体对股骨头前方的覆盖更接近正常骨盆状态。     

大龄儿童先天性髋关节脱位模型髋臼力学变化研究

目的:研究人体正常骨盆和髋臼指数为60°骨盆髋臼模型的生物力学变化。方法:收集5~12岁的大龄儿童新鲜骨盆标本10具分别测量标本几何尺寸并进行标准化,采用应变电测法及特种压力传感器,分别对正常标本和人工破坏后(髋臼指数60°)标本,进行模拟人体在双足站立位,单足站立位两种体位下和四级加载压力下(5kg、10kg、15kg、20kg)进行髋臼的多点测定,同时互相比较。测试结果使用SPSS软件处理并进行t检验。结果:人工破坏后骨盆标本与正常骨盆标本髋臼各点的生物力学变化有显著性和极显著性差异P<0.05;P<0.01。结论:大龄儿童先天性髋关节脱位髋臼各点的应力产生了质变,显著改变了正常髋臼的生物力学曲线。     

髋关节发育不良髋臼假体位置与稳定的三维有限元分析

目的：利用三维有限元仿真的方法,研究全髋关节置换术治疗成人髋关节发育不良时3种不同髋臼假体位置与髋臼假体初始稳定的相关性,为临床手术操作提供参考依据。方法采用专门的生物力学有限元网格划分器,从髋关节发育不良的CT扫描数据中,建立高度仿真的个性化髋骨三维有限元模型,并模拟在真臼位置安放髋臼假体的解剖位重建、将髋臼内壁打磨穿透内移的中心化重建、和在真性髋臼上方假臼高位重建3种常见的临床手术方案,模拟不同臼杯假体位置对全髋关节置换术后髋臼假体稳定的影响。结果髋臼假体在真臼位置安放的解剖重建,出现应力集中和大剪切应力的可能性最小,穿透内移安放的模拟应力分布略高于真臼重建,而在假体上移高位安放的模拟则出现预测应力大幅增加。结论成人髋关节发育不良全髋关节置换术中应尽可能在真臼位置重建和安放臼杯假体,以达到最优的应力分布和稳定性。     

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。     

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。     

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。     

骨盆恶性肿瘤右半骨盆切除自体骨重建术的围手术护理

骨盆恶性肿瘤由于位置特殊,治疗难度大,手术切除是其主要治疗方法。内半骨盆切除及肿瘤切除人工骨盆重建等保肢手术技术要求高、难度大且术后并发症多。我院于2008年6月对1例骨盆软骨肉瘤的患者行右半骨盆切除＋自体骨髋臼重建＋肿瘤型半髋置换术,经过精心护理及康复训练,效果满意,现将护理经验总结报告如下。     

新型人工半骨盆的研制与临床应用的初步报告

目的：研制新一代的人工半骨盆并临床应用。方法：应用计算机三维重建、个体化设计及数控制造技术研制新一代的人工半骨盆,应用椎弓根螺钉固定假体,将新型人工半骨盆置换入人体。结果：临床应用1例髂骨软骨肉瘤术后复发患者,手术顺利,随访3个月,患者恢复良好,X线检查未见异常。患侧髋关节活动及下肢感觉、运动等正常,可持拐下地。结论：计算机三维重建、个体化设计及制造技术研制人工半骨盆,增加了假体固定后的可靠性和稳定性,有较好临床应用前景。人工半骨盆的外形和功能“仿生”及生物力学上的稳定性,仍是人工半骨盆研究的重点。     

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。     

A finite element analysis of the pelvic reconstruction using fibular transplantation fixed with four different rod-screw systems after typeⅠresection

Background The pelvis often needs to be reconstructed after bone tumor resection. A major challenge here for the orthopedic surgeons is to choose a method that gives the best performance which depends upon its biomechanical properties. In this study, a 3-dimensional finite element analysis （FEA） was used to analyze the biomechanical properties of reconstructed pelvis using fibula transplant fixed by four commonly used rod-screw systems.
Methods A total pelvic finite-element model including the lumbar-sacral spine and proximal femur was constructed based on the geometry of CT image from a healthy volunteer. Three-dimensional finite element models of different implants including fibula, rod and screw were simulated using ways of solid modeling. Then various reconstructed finite element models were assembled with different finite element implant model and type Ⅰ resected pelvic finite element model. The load of 500 N was imposed vertically onto the superior surface of L3 vertebral body, and the pelvis was fixed in bilateral leg standing positions. FEA was performed to account for the stress distribution on the bones and implants. The pelvis displacement of the different rod-screw fixation methods and the maximum equivalent stress （max EQV） on all nodes and element were figured out to evaluate the advantages and disadvantages of different reconstructive methods.
Results Stress concentration in the fibula transplant was extremely high in the reconstructed pelvis, but could be substantially decreased by internal fixation, which partially transferred the stress from the fibula to the rod-screw systems. High stress concentration was also found in the implants, especially in the connection sites between screw arid rod. Among the four methods of fixation, a double rod system with L5-S1 pedicle and ilium screws （L5-S1 HR） produced the best performance： least stress concentrations and least total displacement.
Conclusion According to the stability and stress concentration, the method of L5-S1 HR fixation     

天鹅型记忆接骨器治疗肱骨骨折和骨不连的三维有限元分析

目的：研究天鹅型记忆接骨器（SMC）治疗骨折和骨不连及其产生的动态记忆应力促进骨愈合的生物学基础。方法：利用计算机仿真三维有限元技术,对SMC固定肱骨的生物力学行为进行模拟,接骨器有限元模型共划分了3487个单元,节点数为5397,单元采用20节点四面体三维砖块单元;肱骨有限元模型共划分5783个单元,节点数9863,单元采用10节点四面体三维单元,结果：接骨器固定肱骨后其内表面受拉力,外表面受压力,变形最大的加压部第一结构主应力最大值分别为224．5MPa和－34MPa,远小于其极限应力与疲劳极;其维持轴向的动态记忆持骨力为125．05N,纵向动态记忆加压力196N,被固定肱骨应力分布均匀,各节点所受应力主要为正应力。结论：SMC有良好的耐疲劳与重复使用性,其固定后产的动态记忆加压应力场,有利于固定肱骨的稳定并促进骨愈合。     

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。     

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。     

骨盆周围肌肉作用力影响骨盆环应力分布的实验研究

目的：利用三维光弹性实验研究骨盆周围肌肉作用力对骨盆环应力分布的影响。方法：应用光敏材料E－51环氧树脂制作骨盆模型共4套,模型加载,模拟骨盆周围4组肌群收缩作用力,测量分析骨盆的应力分布。结果：当人体双腿站立时,应力集中在I2,S4,P5等处;随着骨盆负重增大,髂骨和耻骨的应力变化不大,骨盆环应力分布均匀。结论：人体骨盆环应力分布复杂骨盆周围肌肉收缩使负重的骨盆环应力均衡化。