腕骨运动学研究进展

腕骨运动学的研究可以追溯到十九世纪晚期,当时的研究虽然取得了一些成就,但科学证据不足,大多为经验性研究。随着X射线的发现,国内外学者对腕骨运动学的研究又进入一个新的历史时期。这个时期的研究大都是基于尸体,使用平面X光片,其质量虽然较高,但仅局限于二维模型,在研究运动学的过程中,存在许多在当时条件下无法克服的不足。随着影像学和计算机技术的发展,出现了CT,MRI等现代化的设备,为腕骨运动学的研究提供了新的技术手段,又一次极大地推动了腕骨运动学的发展。现主要就腕骨运动学实验研究的进展综述如下。     

正常腕骨三维运动学的在体研究

目的探讨正常腕关节在屈伸、桡尺偏运动时各腕骨的三维运动学。方法选健康志愿者10名,在各种体位下行腕关节CT扫描后,在自行开发的外科手术模拟系统内三维重建,计算出各腕骨的质心、转动惯量轴,在桡骨建立参照坐标系,用有限螺旋轴表达各腕骨相对于桡骨远端的旋转及平移运动。结果腕关节在冠状面运动时各腕骨有较大的非平面运动,腕关节在矢状面运动时各腕骨运动主要为屈伸运动,非平面运动较小。远排腕骨运动学相近,可视为一个整体;近排腕骨运动相差较大。结论腕关节在屈-伸和桡-尺偏时各腕骨的运动是三维的,并不是传统的横排和纵列的单一运动模式。该研究的结果与过去文献资料报道相似,为在体研究腕骨三维运动学分析提供了一定的理论及技术参考。     

腕骨运动学的研究现状

腕骨运动学的研究仅有100多年的历史，由最初在尸体上的研究过渡到最近几年才发展起来的活体研究。基于尸体上的研究植入不透X线的标记物或者经皮针状物，应用双平面的放射照相术，低频率磁场技术以及从CT图像进行骨的三维重建来跟踪每块腕骨的运动轨迹得到腕骨三维运动信息。基于活体上的研究主要应用CT扫描图像进行骨的三维重建及先进的配准技术来分析腕骨运动学。两种研究方法的结果大部分是一致的，即远排列腕骨为一功能整体，近排列腕骨各骨之间的活动度较大。在尸体上的研究创立了腕骨运动学的基础。活体上的研究与尸体上的研究相比，仅发现了近排腕骨间的较大非平面运动，而且有比较大的个体之间差异。由于这两种方法各存在其局限性，至今仍没有确立腕骨运动学的一个单一模型。本文综述了有关正常腕骨运动学的研究进展。     

手腕骨解剖计算机辅助模拟系统的构建

目的 构建人体腕骨解剖计算机辅助模拟系统(3DCACAS),实现腕骨三维分割、腕骨解剖、诊断分析、手术设计、疗效评价和三维测量.方法 系统基于Windows XP,使用Microsoft Visual C++开发平台,借助OpenGL辅助开发工具.采用优化的Marching Cube(MC)算法,以CT数据进行三维重构,OpenGL工具进行三维显示与控制.采用基于空间的方法进行三维局部分割.通过像素叠加进行三维量化处理.结果 建立了人体手腕骨解剖计算机辅助模拟系统,功能包括图像三维真实感显示、三维分割、三维测量以及腕骨手术内置固定钢板辅助设计.结论 3DCACAS的建立,为研究手腕骨运动学改变、诊断腕关节疾病的病理变化及腕骨手术术前计划提供了参考.

Abstract：

Objective To design and construct a 3-dimensional carpal anatomy computer-aided simulation system (3DCACAS) which can realize three-dimensional segmentation and anatomical dissection of the carpal, diagnose and analysis, surgical design, outcome evaluation and 3D measurement. Methods The software ran on Windows XP operating system, was developed with Microsoft Visual C + + platform and was in virtue of OpenGL. In the system, optimized Marching Cube(MC)was used in 3D reconstruction. 3D display and control was designed by OpenGL. 3D arbitrary region segmentation was realized by spatial segmentation and pixels superimposition was used in 3D measurement. Results A computer-aided surgical simulation system for carpal anatomy was developed. Its functions included 3D reality display of images, 3D segmentation, 3D measurement and computer-aided surgical design of internal fixation of the carpus. Conclusion The construction of 3DCACAS provides a reference for studying carpal kinematics, diagnosing pathological changes of carpal ailment and planning surgeries around the carpus.     

腕舟骨骨折三维运动学在体实验研究

目的 在体研究腕舟骨腰部骨折后屈-伸、桡-尺偏运动时的三维运动学变化,为临床诊治提供理论指导.方法 对10例腕舟骨腰部骨折成年志愿者的双侧腕关节,分别在中立位、掌屈及背伸各15°、30°、45°、60°,桡偏10°、20~及尺偏10°、20°、30°、40°位置进行螺旋CT成像扫描.在基于计算机的手术模拟系统中进行三维定量分析.在桡骨远端关节面的中心点建立三维直角坐标系统,测量腕舟骨骨折后远、近端骨块的三维运动学数据.并与健侧腕舟骨的测量数据进行比较分析.结果 腕舟骨骨折后,近端骨折块与健侧比较,旋转、位移改变不明显,远端骨折块则变化较大.腕关节桡偏10°、背伸30°时,远近端骨块质心间距离最小.结论 在舟骨腰部骨折的治疗中,腕关节取桡偏10°、背伸30°位置时,骨折断端间距离较小,复位满意,为舟骨骨折的治疗提供了一定的理论参考.     

计算机辅助下颌骨截骨的三维显微结构模型建立

目的 探索计算机重建下颌骨三维显微结构模型及下颌角截骨手术的三维仿真操作方法 ,以减少手术操作中的组织损伤. 方法 利用螺旋CTA数据重建包含血管神经束的下颌骨三维模型并进行测量分析,使用Freeform雕刻刀及其布尔运算的切割方法 对模型进行保护血管的手术模拟.结果 利用计算机辅助技术可以精确的重建包含下牙槽动脉的下颌骨三维模型:血管从下颌孔进入下颌支.依照下颌支外缘弧度走行,下颌孔距下颌支前缘距离为(19.13±0.66)mm,孔距下颌支后缘距离为(18.96±0.64)mm,下颌角的角度为(109.70±4.67)°,下颌支的安全截骨范围和角度是平行下颌支外缘(12.62±0.28)mm宽、与下颌底成角(22.30±4.67)°;根据模型与数据,Fredorm可以模拟安全的下颌角截骨的手术操作. 结论 下颌骨显微结构的三维模型重建和测量分析技术,是增加手术安全性的一条新途径.     

月骨摘除及豆状骨植入腕骨的应力研究

目的：为腕月骨摘除后，应用带蒂豆状骨植入与腕骨间融合术联合治疗腕月骨缺血性坏死，提供生物力学依据。方法：选用１０只离体上肢标本，在摘除月骨前、后及植入豆状骨以后，行舟骨－头状骨（ｓｃａｐｈｏｉｄ－ｃａｐｉｔａｔｅ Ｓ－Ｃ）融合及舟骨－大多角骨－小多角骨 （ｓｃａｐｈｏｉｄ－ｔｒａｐｚｏｉｄ－ｔｒａｐｅｚｉｕｍ Ｓ－Ｔ－Ｔ）融合，在持续缓慢加载下，采用电阻应变片测定各腕骨的应力。结果：（１）腕骨完整时，头状骨及月骨的应力最大；（２）月骨摘除后，腕骨的应力变化无一定规律性；（３）豆状骨植入后，豆状骨的应力最大；（４）行Ｓ－Ｃ或Ｓ－Ｔ－Ｔ融合后，豆状骨的应力减小。结论：实验结果证实，为了减少豆状骨植入后承受的应力，行局限性腕骨间融合是有效的。     

鼻整形假体的数字化三维模拟与辅助设计

目的建立一种计算机三维模拟与辅助设计系统,在术前真实地向患者预演术后效果,帮助整形外科医生为患者设计和制备个性化的假体.方法应用螺旋CT扫描数据和图像处理技术重构患者面部三维立体模型,将患者鼻部的三维曲面按患者期望的形态进行变形处理,模拟手术后效果并与术前进行比较.结果通过计算机辅助设计得到患者理想的个性化鼻假体外形,同时测出改变前后的形态与数值的精确变化.结论本系统为加强患者、术者的术前交流以及术前设计提供了有效和便利的手段,十分有利于术前对于假体外形、大小以及位置的正确测算,尤其对于置入假体的手术更为需要.将数字化原型设计与整形外科相结合,可以达到理想的手术效果.     

面部整形外科计算机辅助三维手术模拟技术的历史与进展

随着科学技术不断的发展，计算机技术在整形外科的术前手术方案设计、手术操作过程模拟及术后效果模拟等方面充当了难以替代的角色。从早期的二维平面设计技术到三维模拟技术，整形外科已跨入了一个新的计算机技术时代。[第一段]     

近排腕骨切除术

由于逐年、连续的文献报道，尤其是和部分腕骨融合术的临床疗效的比较研究，使得近排腕骨切除术（proximal row carpectomy，PRC）摆脱了从提出以来受到的一些质疑，渐为临床公认，并和部分腕骨融合术一起成为晚期腕关节退变的主要治疗方法．该技术日渐成熟，但仍然有一些观点没有得到统一．比如腕骨切除的细节、上物力学研究和临床疗效不符合的原因、     

Mathematical analysis of computed carpal models

The computed carpal models from digital computed tomography (CT) data obtained in this study compare favorably to natural anatomy. A new application of algebraic analysis of this data provides mathematical markers from which to calculate the position and orientation of each carpal bone. When the origin of the spatial coordinates of a carpal bone is transferred to the centroid of the bone, the data can be treated as three-dimensional pattern vectors describing its surface. It is then possible to calculate vectors that are the principal axes of the geometry. These axes provided references that were used to calculate position and orientation of the carpal bones in three wrist specimens. Comparisons of volumes, surface areas, and sizes and proportions of five computed images of each carpal bone from two of these wrists demonstrate the reliability of the technique. The analysis of CT scans of ceramics with known boundaries allows an estimation of its accuracy. The technique is well suited to the future study of normal wrist kinematics and pathological conditions.     

Scaphoid dislocation with hamate fracture and proximal migration of distal carpal row

Scaphoid dislocation is a rare injury. Traditionally it has been classified into isolated dislocation and dislocation associated with axial carpal disruption. We present a unique case of scaphoid dislocation associated with proximal migration of the entire distal carpal row as a single unit and hamate fracture with no axial carpal disruption. This injury complex has not been previously described in the literature. The purpose of this case report is to emphasize that in absence of axial carpal dissociation with scaphoid dislocation, a careful evaluation of injury to other bones should be done and treated accordingly to maximize the chances of favourable outcome with reconstructive surgery.     

Scaphoid dislocation with hamate fracture and proximal migration of distal carpal row

Scaphoid dislocation is a rare injury.Traditionally it has been classified into isolated dislocation and dislocation associated with axial carpal disruption.We present a unique case of scaphoid disloca...     

Effects of a scaphoid waist osteotomy on carpal kinematics

The effects of a scaphoid osteotomy on the kinematics of the carpal bones were determined in five cadaveric wrist specimens. Minute radiographic markers were inserted into the distal radius and selected carpal bones through limited arthrotomies between the intercarpal ligaments. Simultaneous biplanar radiographs were obtained in neutral and the extreme wrist positions of extension, flexion, radial deviation, and ulnar deviation, both before and after a scaphoid waist osteotomy. The positions of each of the carpal markers and their corresponding carpal bones were digitized for each wrist position , and a computer-assisted motion analysis was performed for each specimen before and after transverse scaphoid waist osteotomy. Following the osteotomy, there was a tendency for the scaphoid osteotomy to collapse into a dorsally angulated or "humpback collapse" deformity during each extreme wrist position. There was also multiplanar osteotomy site motion as well as complex collapse deformities of the midcarpal joint associated with loss of the mechanical tie-rod function of the scaphoid. These findings reveal the importance of the scaphoid in maintaining normal kinematics and the inherent instability of these fractures with loss of scaphoid integrity.     

应用Herbert螺钉内固定治疗腕舟骨骨折

目的介绍用Herbert螺钉内固定治疗不稳定型腕舟骨骨折及腕舟骨骨折骨不连的疗效.方法 1992年12月至1996年12月,用Herbert螺钉内固定治疗不稳定型腕舟骨骨折20例,腕舟骨骨折骨不连14例.结果不稳定型腕舟骨骨折失访5例,15例术后平均随访12.8个月,骨折全部愈合;腕关节活动范围在106°～128°之间.腕舟骨骨折骨不连14例术后平均随访18.3个月,骨折愈合率为85.7%.结论 Herbert螺钉治疗腕舟骨骨折具有对骨折端的加压作用、固定稳固、可经关节面置入、无需取出等优点.