个性化3D打印多孔钛合金加强块重建重度髋臼骨缺损的有限元分析

目的 建立个性化3D打印多孔钛合金加强块重建重度髋臼骨缺损有限元模型,分析个性化3D打印多孔钛合金加强块、螺钉以及骨的生物力学和临床应用安全性。方法 利用1例Paprosky ⅢA型髋臼骨缺损病人的骨盆CT数据建立完整的个性化3D打印多孔钛合金加强块重建重度髋臼骨缺损有限元模型,模拟1倍体重（单足站立）、4倍体重（步行）和6倍体重（慢跑）加载负荷下分析加强块、螺钉以及骨的应力分布。结果 个性化3D打印多孔钛合金加强块的最大应力分布为10.130 MPa（1倍体重）、40.706 MPa（4倍体重）和61.213 MPa（6倍体重）,固定加强块的螺钉最大应力分布为12.424 MPa（1倍体重）、50.250 MPa（4倍体重）和75.860 MPa（6倍体重）,骨面应力分布最大应力分布为10.439 MPa（1倍体重）、42.627 MPa（4倍体重）和64.554 MPa（6倍体重）。结论 有限元模拟术后即刻完全负重站立时所有部件的应力分布均小于其屈服强度,不会发生失效;但是于步行和慢跑加载负荷下,与加强块和螺钉接触骨面的部分区域松质骨会发生失效。因此从有限元分析角度考虑,病人术后即刻可以进行完全负重站立康复锻炼,但是不能进行完全负重的步行或慢跑康复运动。     

3D打印钛金属加强块和Jumbo臼杯重建髋臼骨缺损 早期临床疗效的对比研究

背景:在髋关节翻修术中,骨科医师如何重建严重的髋臼骨缺损是一个挑战.Jumbo臼杯可以很好地重建髋臼骨缺损,但面临软组织撞击.3D打印技术能够精确地匹配和解剖重建严重的髋臼骨缺损,其临床疗效有待于进一步观察.目的:对比分析髋关节翻修术中使用3D打印钛金属加强块和Jumbo臼杯重建髋臼骨缺损的早期临床疗效.方法:回顾性分...     

3D打印辅助重建重度骨缺损翻修患者髋臼旋转中心的疗效

目的 探讨应用个体化3D打印钛合金臼杯重建重度骨缺损髋臼旋转中心病例的早期临床效果.方法 选取2017年1月至2018年12月安徽医科大学附属宿州医院收治的应用个体化3D打印钛合金臼杯重建重度骨缺损髋臼旋转中心的10例患者.其中男4例,女6例;年龄36～67岁,平均(54.71±10.23)岁.术前Paprosky髋臼...     

应用3D打印多孔金属髋臼双动头重建系统重建严重髋臼结构性骨缺损的早期疗效

目的:探讨3D打印多孔金属髋臼双动头重建系统（hip dual-mobility revision,HDR）治疗髋臼严重结构性骨缺损的早期临床疗效。方法:回顾性分析2019年7月至2020年5月接受髋关节翻修术的严重髋臼结构性骨缺损患者17例,男7例、女10例,年龄（67.3±9.3）岁（范围42~80岁）;体质指数（...     

应用3D打印多孔钛合金假体重建下肢长骨骨缺损的临床疗效

目的:探讨应用3D打印多孔钛合金假体重建下肢长骨大段骨缺损的临床疗效。方法:回顾性分析2017年12月至2021年11月应用3D打印多孔钛合金假体重建18例下肢长骨骨缺损患者资料,男12例、女6例,年龄（48.9±22.5）（范围13~79岁）,体质指数（23.1±4.3）kg/m 2（范围17.2~27....     

3D打印钛合金骨小梁金属臼杯联合植骨重建髋臼骨缺损的早期疗效

目的探讨髋关节翻修术中应用3D打印定制钛合金骨小梁金属(titanium trabecular metal,TTM)臼杯联合植骨重建髋臼骨缺损的早期疗效。方法回顾性分析2017年2月至2018年8月南京医科大学附属无锡人民医院使用3D打印TTM臼杯联合植骨治疗全髋置换术后骨缺损患者8例。其中男3例,女5例;年龄64～87岁,平均年龄(78.1±7.0)岁。Paprosky髋臼骨缺损ⅡB型2例,ⅡC型1例,ⅢA型3例,ⅢB型2例。采用3D打印技术,根据髋臼骨缺损形态设计并制作TTM臼杯,结合植骨技术,重建髋臼骨缺损。随访时以Harris髋关节评分评估疗效,摄X线片评价假体位置、稳定性和植骨愈合情况。结果随访18～36个月,平均(25.0±6.1)个月。Harris髋关节评分从术前(36.3±8.5)分提高至末次随访时的(82.8±6.3)分。术后髋关节旋转中心基本位于解剖位置,翻修侧髋关节旋转中心垂直距离与健侧相差(0.5±2.7)mm,水平距离与健侧相差(-2.0±6.1)mm。末次随访假体位置良好,随访期间假体周围未见进行性透亮线,无假体松动、移位及螺钉断裂,植骨愈合良好,无再次翻修病例。结论应用3D打印TTM臼杯联合植骨进行髋关节翻修重建髋臼骨缺损,可恢复髋关节旋转中心,改善髋关节功能,假体初始稳定性好,近期疗效满意。     

3D打印钛合金个性化骨盆假体生物力学的初步有限元分析

目的 通过有限元分析的方法评价3D打印钛合金骨盆假体的生物力学性能. 方法 选取1例男性右侧髂骨巨大软骨肉瘤患者,拟行半骨盆切除人工半骨盆置换术.术前行CT和MRI检查,利用三维图像融合技术判断髂骨周围肿瘤侵袭范围,确定外科边缘及截骨平面,根据截骨后骨盆缺损范围利用计算机辅助设计(CAD)建立患者骨盆有限元模型,经过有限元分析后利用3D打印技术定制个性化钛合金骨盆假体.在Abaqus软件中对已建立的3D打印骨盆假体模型进行有限元分析,测量骨盆假体的yon Mises应力、相对位移和整个有限元模型的应力集中点. 结果 3D打印钛合金骨盆假体的最大yon Mises应力为25.29 MPa,远小于钛合金的屈服强度(950 MPa).应力集中区域为假体与骶骨连接钉孔附近.患者术后3个月逐渐弃拐行走,术后半年假体情况稳定,患者活动正常. 结论 根据有限元模型计算结果,3D打印钛合金骨盆假体可满足生物力学要求,计算结果与患者术后随访结果一致,该方法可为3D打印骨科内置物临床应用提供生物力学依据.     

3D打印垫块重建复杂髋臼骨缺损二例及文献回顾

<正>病例1患者女性,65岁,18年前因左髋疾病在外院行左髋人工关节置换术,13年前开始出现左侧髋关节疼痛,无外伤,疼痛一般,间歇性发病,活动行走时症状加重,休息卧床时症状减轻。近1个月来,患者因髋关节持续性疼痛到上海市第六人民医院关节外科门诊就诊。体格检查:左侧髋关节屈曲挛缩畸形,左髋部外侧见一长约25 cm的手术疤痕,     

3D打印髋臼组件在髋臼松动骨缺损翻修的应用

[目的]探讨个性化3D打印髋臼垫块和臼杯在髋关节翻修中的临床效果.[方法]2015年7月—2019年7月,采用个性化3D打印模型术前规划,术中应用3D打印金属垫块和臼杯翻修治疗30例髋臼松动并骨缺损患者.总结临床资料.[结果]30例患者均顺利手术,无严重并发症.随访时间1.5～4年,平均(2.58±0.92)年,术后3...     

3D打印辅助髋臼金属支架在老年髋臼骨缺损翻修中的应用

目的 探讨3D打印辅助髋臼金属支架在老年髋臼骨缺损翻修中的应用效果.方法 采用3D打印辅助髋臼金属支架搭配骨水泥翻修治疗18例老年髋关节置换术后髋臼骨缺损患者.术前应用3D打印机按1:1比例打印骨盆模型.股骨柄翻修:5例采用生物型股骨假体柄,7例采用骨水泥型股骨假体柄,6例保留原股骨假体柄.结果 患者均获得随访,时间8...     

3D打印多孔钛钢板一体化植入体修复髋臼后壁粉碎性骨折合并骨缺损的初步研究

目的 :探讨应用计算机辅助设计(computer aided design,CAD)结合3D打印技术对髋臼后壁粉碎性骨折合并骨软骨缺损进行修复重建的可行性,评估多孔钛合金支架钢板一体化植入体复合氮化钛生物陶瓷涂层的生物力学性能。方法:基于连续断层CT图像,利用CAD软件来构建具有特定三维内部结构的多孔钛钢板一体化植入体数字模型,以Ti6Al4V粉末为原材料打印出实体并于其关节面复合氮化钛涂层,观察植入体与髋臼匹配和贴附情况;利用Ansys软件进行有限元建模,分析正常组、传统组及植入体组髋臼在相同载荷状态下的应力分布、应力传导及形变位移等情况,验证植入体的生物力学性能。结果:植入体的多孔钛合金支架与髋臼匹配程度良好,钢板形态基本与骨表面贴附,根据Matta复位标准评定为优。有限元分析结果显示:植入体重建后髋臼在Von Mises应力峰值13.38 MPa接近正常组13.11 MPa,小于传统组15.66 MPa;植入体重建后的髋臼在应力分布和传导与正常组基本一致,稍优于传统组;植入体的最大相对位移为0.166 mm,处于可以接受的范围。结论:3D技术制备的多孔钛合金支架钢板一体化植入体复合氮化钛涂层具备优良的匹配度和生物力学性能;解剖重建使后壁头臼应力分布及传导恢复比较理想,接近正常的髋关节,其为临床治疗髋臼后壁粉碎性骨折合并严重骨缺损的病例提供新选择。     

多孔钽金属加强块重建PaproskyⅡ、Ⅲ型髋臼骨缺损并发症的荟萃分析

[目的]利用荟萃分析单个率的方法,对以英文方式发表的相关文献进行分析,总结多孔钽金属加强块重建Ⅱ、Ⅲ型Paprosky髋臼骨缺损并发症的种类及其发生率。[方法]采用询证医学的研究方法,以acetabular defects或Paprosky或tantalum metal词,检索Cochrane Database、Pubmed Medline、Ovid Medline、Embase Database等数据库,检索截止至2018年2月所有以英文发表的文献,共检索到281篇文献。根据检索条件和评价标准,最终筛选出17篇文献,共计641例。采用R软件的Meta程序包对检索结果进行统计分析。[结果]多孔钽金属加强块重建Ⅱ、Ⅲ型Paprosky髋臼骨缺损主要的并发症发生率如下:术区感染(3.59%, 95%CI 0.03～0.07)、假体无菌性松动(1.72%,95%CI 0.02～0.06))、髋关节脱位(3.74%,95%CI 0.03～0.07)和血管神经损伤(1.09%,95%CI 0.01～0.07)。[结论]多孔钽金属加强块重建Ⅱ、Ⅲ型Paprosky髋臼骨缺损主要的并发症发生率较低,术区感染、假体无菌性松动、髋关节脱位和血管神经损伤是较常见的并发症,术者在围手术期应该多加防范。     

3D打印钛合金骨小梁金属臼杯及组件重建Paprosky Ⅱ、Ⅲ型髋臼骨缺损的中期疗效分析

目的:Paprosky Ⅱ型和Ⅲ型髋臼缺损是全髋关节翻修术中常见的缺损。在髋臼侧翻修手术中重建骨丢失时,3D打印钛合金骨小梁组件包括金属臼杯和各种组件是一种选择。本研究的目的是分析使用3D打印钛合金骨小梁臼杯和组件修复Paprosky Ⅱ型和Ⅲ型髋臼缺损的中期结果。方法:2015年1月至2018年12月在郑州市骨科医院...     

髋关节翻修中髋臼骨缺损的处理现状及3D打印的应用

正人工关节置换是治疗终末期髋关节疾病的有效方法之一。人工髋关节置换使患者疼痛缓解、行走及运动能力恢复、生活质量显著提高。然而因人工关节假体使用有一定的年限,且初期假体设计亦尚不完善,术后因应力遮挡、机械因素、骨坏死、骨溶解、术后感染、患者依从性差、过早下床等因素使假体发生脱位、感染、松动~([1-3]),不得不对髋关节进行翻修。不论是哪种因素导致的髋臼骨缺损,缺损部位和程度在翻修术中都对植入物的充分固定、正确对线和稳定韧带产生影响~([1])。     

3D打印定制假体治疗髋臼巨大骨缺损伴骨盆不连续

人工髋关节置换术作为20世纪外科领域最伟大的发明技术之一,已成为治疗末期髋关节病的最主要治疗方法,尤其是对于重度髋关节发育不良、晚期股骨头坏死、严重髋骨关节炎、部分股骨颈骨折患者等,其在缓解疼痛,改善功能,提高生活质量方面有着显著疗效.随着髋关节置换技术的成熟、假体材料工艺的改进,越来越多的患者愿意接受髋关节置换,但这...     

国产个性化3D打印全颞下颌关节生物力学分析

目的 研究国产个性化3D打印的全颞下颌关节假体的应力和位移分布,并对假体进行优化设计。方法 使用Mimics 18.0对头颅进行三维重建,以Hypermesh和LS-DYNA软件建立计算机辅助工程有限元模型。通过加载最大咀嚼力,分别测定关节假体和下颌骨的应力和位移分布。结果 关节窝假体表面的最大接触力为495.7 N,前牙最大咬牙合力为201.12 N。髁突头与升支假体连接部分位移最大,达到0.4152 mm。关节窝表面最大应力为20.66 MPa,略大于材料的屈服强度。下颌骨最大应力集中于髁突颈部后表面,达到122.1 MPa。结论 尽管在一些细节上仍有待改进,但国产个性化3D打印的颞下颌关节假体具有良好的生物力学属性,蕴含着广阔的应用潜力。     

3D打印个性化手术导航模板在成人发育性髋脱位髋臼重建中的应用

目的评估3D打印个性化手术导航模板在发育性髋脱位髋臼重建中的应用价值。方法成人发育性髋脱位患者19例19髋,Crowe分级Ⅲ级14髋,Ⅳ级5髋。术前模拟手术,制定手术方案,所有病例均采用全髋关节置换术,将3D打印个性化手术导航模板应用于髋臼重建中。结果 19例患者中1例失访,18例随访3~60个月,平均随访23.1个月。术前Harris评分为(35.3±3.9)分,随访时评分为(86.75±4.6)分,差异有统计学意义(P0.01)。术后患肢短缩畸形、跛行步态显著改善。3D打印的个性化髋臼重建手术导航模板具有良好的匹配性,术中与髋臼骨面完全贴附。术中按照导航模板的指引,快速地确定了真臼的位置,按导航模板确定的方向及角度打磨髋臼,假体与打磨好的髋臼窝完全匹配。X线片提示所有病例均显示髋臼假体位于真臼位置,与周围骨床结合紧密。结论 3D打印手术导航模板的应用为发育性髋脱位全髋关节置换髋臼重建的精确定位、定向提供一种新的个性化手术方案。     

3D打印技术应用于髋臼骨缺损全髋翻修术1例报告

正随着我国人口老龄化进程的加快、关节假体材料与设计的不断革新,初次髋关节置换数量迅速增长,随之而来的髋关节翻修术也与日俱增。髋关节翻修的常见原因包括假体无菌性松动、感染、聚乙烯内衬磨损、骨溶解、假体周围骨折等[1]。在髋关节翻修术中,骨缺损的处理可谓是最具挑战性的难题。骨缺损以髋臼侧多见,髋臼侧骨性结构缺失过多将直接导致翻修术中臼杯固定不牢靠,假体稳定性难以保证。因此,髋臼骨缺损能否得到有效重建,将直接影响髋关     

应用3D生物打印的软骨支架修复关节软骨缺损

目的通过多喷头3D生物打印机制作软骨支架,按压配方式将支架植入关节软骨缺损区,修复动物模型的关节软骨缺损并观察效果。方法在软骨细胞外基质(extracellular matrix,ECM)中加入适量的丝素蛋白(silk fibrion,SF),并加入交联剂聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)和骨髓间充质干细胞(bone mesenchymal stem cells,BMSCs)来配制生物墨水;用流变仪评估生物墨水的流变性能;使用傅立叶红外变换光谱鉴定生物墨水的蛋白质二级结构;利用装载有软骨生物墨水的加压喷头,打印厚2 mm,直径6 mm的组织工程支架;使用拉力机测量了组织工程支架的压缩模量;通过干失重法评估各个支架降解速率;CCK8及活死细胞染色评价支架上细胞的活力及增殖情况;实时荧光定量PCR评估体外培养28 d后支架上细胞软骨分化情况;按照自体软骨移植术的方式通过压配原理将支架嵌入动物关节软骨缺损区修复关节软骨缺损;用组织学染色及生化检测鉴定3个月后软骨修复效果。结果生物墨水均表现出剪切稀化的流动特性。含有丝素蛋白的生物墨水酰胺Ⅰ区吸收峰移至1623~1627 cm-1处。随着丝素蛋白含量增加,生物墨水的机械强度和降解性能提高,10%和15%打印支架等压缩模量分别达到(19.96±5.66)kpa和(26.87±10.68)kpa。各个生物墨水均无细胞明显细胞毒性。实时定量PCR表明,当丝素蛋白的含量达到10%~15%时,组织块中的骨髓间充质干细胞成软骨分化能力更强。体内研究:3个月后10%和15%的丝素蛋白生物支架sGAG/DNA含量分别为(0.25±0.01)μg/ng和(0.24±0.02)μg/ng,胶原/DNA含量分别为(17.71±0.83)ng/ng和(16.69±2.39)ng/ng,高浓度丝素蛋白打印的组织工程软骨能更好地修复关节软骨缺损。结论在含有10%和15%丝素蛋白生物墨水的3D生物打印支架中,骨髓间充质干细胞的软骨分化和细胞外基质(胶原蛋白和糖胺聚糖)的分泌均优于其他两种支架。不同支架的干细胞成软骨分化能力和细胞外基质分泌的变化,以及对关节软骨缺损的修复效果是由于支架力学性能的差异所致,并可以通过改变丝素蛋白的浓度优化。