磁共振影像膝关节三维有限元模型的建立

目的探讨在膝关节磁共振影像的基础上建立膝关节三维有限元模型的可行性,观察对半月板建模的效果。方法根据MR扫描图像,利用图像处理和转换技术,运用ANSYS有限元程序,建立包括半月板的膝关节三维和多平面有限元模型。结果建成后的模型具有良好的形态,半月板具有较真实的形态位置。结论基于磁共振扫描建立的膝关节三维有限元模型能逼真地反应膝关节的真实几何结构,尤其对半月板能进行真实模拟。     

骨盆三维有限元模型的建立及意义

目的 旨在建立可靠的骨盆三维有限元模型,并对其进行分析与验证,为临床骨盆损伤模拟仿真提供生物力学依据. 方法选择正常志愿者1例,行骨盆多排螺旋CT扫描,Mimics 9.1重建三维图像,Freeform软件对模型进行修饰,以.iges格式导入有限元软件Ansys 9.0中,添加骨盆韧带等结构,构建正常骨盆有限元模型,加载后分析各部位应力. 结果建立了高精度骨盆三维有限元模型.模型共有221 139节点、143 115个单元.皮质骨、松质骨、耻骨联合、关节软骨为solid 32(固态32)单元,全部韧带为link(连接)单元.加载后行有限元分析结果表明骨盆稳定,韧带添加合理,仅在坐骨大切迹部位存在应力相对集中现象,结果贴近实际,与其他生物力学试验结果一致.结论 利用Mimics和Freeform建立正常骨盆有限元模型,具有较高真实性和精确度,能满足临床骨盆损伤模拟仿真分析的需要.     

经皮胫骨上端穿刺减压术

经皮胫骨上端穿刺减压术济南军区总医院骨病科（２５００３１）刘晓平，于秀淳我们自１９９１年以来，采用经皮胫骨上端穿刺减压术治疗膝关节骨性关节炎２５５例（３４５膝），随访２２５例（３０５膝），效果良好。病人与方法本组２５５例患者中，男性８０例，女性１７５...     

人工全膝关节置换术后胫骨侧有限元模型的建立

目的建立膝关节置换术后胫骨侧假体的数字几何模型,为进行相关力学分析奠定基础。方法将正常成人胫骨上段CT扫描数据导入图像工作站、以Mimics10.0与ANSYS11.0软件处理建立数字化模型,以ProE软件建立6种不同柄体形状的胫骨假体以及高分子聚乙烯垫、骨水泥的数字模型,将上述模型进行组装。结果通过该技术可以成功建立膝关节置换术后胫骨及6种不同形状胫骨假体数字模拟。结论本研究模型更加真实地模拟了膝关节置换术后的胫骨侧实际情况,为进一步力学分析奠定良好基础。     

AORI Ⅰ、Ⅱ型胫骨平台骨缺损对胫骨假体稳定性影响的有限元分析

[目的]通过有限元分析研究AORI Ⅰ、Ⅱ型胫骨平台骨缺损对胫骨假体稳定性的影响,为临床选择合适的重建方案提供依据。[方法]将志愿者膝关节CT扫描,膝关节假体采用EinScan-S激光扫描仪进行三维扫描获得模型的点云,然后在Mimics 17.0、Geomagic2002软件建立三维模型。在CERO4.0、Hypermesh13.0装配,按照AORI分型制作出胫骨平台缺损面积分别为10%、20%、30%、40%的有限元模型。在abaqus6.1中加载压力载荷和扭转载荷,分析各模型中胫骨假体最大应力和最大位移的变化。[结果]在压力载荷作用下,AORI Ⅰ型骨缺损模型中,10%模型与20%模型之间比较差异无统计学意义(P0.05),30%模型、40%模型比较差异有统计学意义(P0.05)。AORIⅡ型骨缺损模型中,10%模型、20%模型、30%模型差异无统计学意义(P0.05),但与40%模型比较差异均有统计学意义(P0.01)。在扭转载荷作用下,AORI Ⅰ、Ⅱ型骨缺损中,10%模型、20%模型、30%模型之间比较差异无统计学意义(P0.05),均显著小于40%模型(P0.01)。无论是压力载荷还是扭转载荷,胫骨假体—骨界面微动的最大位移量,30%模型显著大于10%模型、20%模型(P0.05),而30%模型、40%模型比较差异亦有统计学意义(P0.01)。[结论]胫骨平台骨缺损面积的大小会显著影响胫骨假体的稳定,20%~30%的缺损可进行骨重建,40%及以上的骨缺损,在骨重建的同时应增加延长杆以加强假体的稳定性,避免骨重建的失败。     

胫骨上端金属异物并致骨囊肿一例

患，女，4l岁。双膝弹丸存留20余年，右膝关节疼痛20余天入院。查体：右膝关节肿胀，浮髌试验阳性，内外侧间隙无压痛，右胫骨上端外侧压痛明显，内外翻应力试验阴性，麦氏征阴性，前后抽屉试验阴性，lachman征阴性。X线片示：右膝关节周围软组织异物，右胫骨平台外侧陈旧性外伤并局部囊肿形成。CT示：右膝关节退行性变，右胫骨平台外侧异物，并致关节液下渗成为囊性区。诊断为胫骨上端金属异物并骨囊肿。     

活动平台单髁膝关节置换三维有限元模型的建立

[目的]建立活动平台单髁膝关节置换三维有限元模型,并验证其有效性,作为行进一步生物力学分析的基础。[方法]对1名健康成年男性志愿者左膝关节CT和MRI平扫,以Dicom格式保存数据。利用Mimics 17.0行影像学处理及三维重建,得到正常膝关节各结构STL三角网格模型,再利用Rapidform 2006行曲面拟合生成实体模型,经Abaqus 6.10建立正常膝关节有限元模型,设定边界条件及载荷,计算载荷分配、接触应力与接触面积,与文献结果对比进行验证。然后利用Abaqus 6.10在经过验证的正常膝关节模型基础上建立活动平台单髁膝关节置换三维有限元模型,行网格划分及赋值,设定边界条件和载荷,计算胫骨内外侧间室载荷分配及应力,与文献结果对照验证模型的有效性。[结果]在经过验证的正常膝关节模型基础上成功建立了活动平台单髁膝关节置换三维有限元模型,包含了膝关节的主要结构,整个模型共218 043个单元和229 524个节点,于股骨施加1 000 N垂直压缩载荷,计算胫骨内外侧间室载荷分配及应力,与既往文献中研究结果相比较为接近。[结论]本研究所建立活动平台单髁膝关节置换三维有限元模型具有创新性及有效性,可用于进一步生物力学模拟和分析。     

人体踝关节三维有限元模型的建立

目的建立正常人踝关节的三维有限元模型,作为该部位进一步有限元分析的基础.方法采用活体踝关节为标本,应用CT扫描技术及图形数字化方法获取踝关节的三维坐标,输入有限元分析软件,并通过确定材料特性参数和网格化,建立踝关节的三维有限元模型.结果建立的三维有限元模型几何形状与材料特性的还原性良好,可以满足有限元分析的需要 .结论采用CT扫描资料建立的三维有限元模型切实可靠,实体建模法将有限元模型的几何特征和边界条件的定义与有限元网格的生成分开进行,减少了模型生成的困难.     

颅上颌复合体三维有限元模型的建立

目的:建立颅上颌复合体三维有限元模型,为分析其生物力学性质提供一个标准数学模型。方法:选择牙列完整、咬合关系正常,磨牙为中性关系,牙周组织健康,无颞颌关节病的成年健康男性志愿者一例做为建模素材,通过螺旋CT扫描技术,主要采用PRO/ENGINEER 2001和ANSYS8.0软件建立颅上颌复合体三维有限元模型。结果:探索出一条建立颅上颌复合体三维有限元模型的新方法,建立了三维坐标系下的可从任意视角观察的健康人颅上颌复合体三维重建生物医学模型和三维有限元模型,由129750个单元和207056个节点组成。结论:该模型有较好的力学和几何学相似性,为临床探索正畸正颌外科手术的生物力学机制提供了研究手段。     

胫骨骨道定位对前交叉韧带单束重建的影响

[目的]探讨胫骨骨隧道定位对前交叉韧带单束重建术后临床疗效的影响.[方法]将60例前交叉韧带断裂患者随机分为对照组和观察组.对照组胫骨骨隧道内口采用外侧半月板游离缘的切线与前后髁间突连线的交点定位;观察组选择原前内侧束和后外侧束中间位置定位.术后矢状位MRI测量胫骨骨道位置、胫骨纵向位移、后交叉韧带指数、膝关节功能评分进行分析评价.[结果]对照组和观察组胫骨骨道分别位于胫骨平台全长的前(38.67±4.23)％和(34.21±2.46)％.胫骨纵向位移为(11.14±2.64)mm和(14.34±2.23)mm,上倾角为(56.2±4.3)°和(44.6±5.2)°,后交叉韧带指数为(3.97±0.45)和(4.78±0.78);两组比较差异均有统计学意义(t检验,P＜0.05).术后1年,对照组与观察组IKDC膝关节主观评分分别为(79.63±4.67)分和(89.76±5.21)分;Lysholm评分分别为(85.61±4.92)分和(92.54±3.22)分,两组比较差异有统计学意义(t检验,P＜0.05).[结论]前交叉韧带单束重建能使患者的关节稳定性与功能均得到显著改善.膝关节MRI测量可较客观、准确地反映胫骨的骨道定位情况.理想的胫骨骨道在矢状位MRI上位于胫骨平台的前(34.21±2.46)％.     

胫骨亚高位截骨外固定治疗中老年膝关节骨性关节炎

目的 评价胫骨亚高位截骨外固定治疗中老年膝关节性关节炎的疗效。方法 选择伴有膝内翻畸形的中老年膝关节节骨折性关节炎２７例共５３膝,采用轻前入路,胫骨 结节水平骨膜下∩形截骨,矫正畸形,于胫骨平台下及踝上穿斯氏针,安装外固定器固定。结果 术后平均随访６．４,优３３膝（６２．３％）,良１７膝（３２％）,可３膝（５．７％）。结论 胫骨亚高位截骨外固定治疗伴膝内翻的中老年膝关节性关节炎,保留了胫骨高位截骨     

微创LISS钢板治疗胫腓骨骨折疗效观察

目的分析AO微创内固定系统(LISS)治疗胫腓骨骨折疗效。方法手术治疗92例胫腓骨骨折患者,LISS钢板组47例,解剖钢板组45例,观察两组骨折复位、膝关节功能恢复情况。结果患者均获随访,时间6~24个月。两组骨折愈合时间、内翻角比较差异无统计学意义(P0.05);LISS钢板组后倾角、膝关节自由活动度分别为10.7°±2.9°、128.3°±18.5°,均大于解剖钢板组的8.3°±1.7°、102.4°±17.6°(P0.01);LISS钢板组膝关节功能评分为(98.4±20.3)分,高于解剖钢板组的(80.3±18.9)分(P0.01);LISS钢板组并发症发生率为4.26%,低于解剖钢板组的20.00%(P0.05)。结论 LISS钢板治疗胫腓骨骨折安全可靠,膝关节恢复良好。     

胫骨高位截骨对胫骨近端解剖形态的影响

[目的]测量胫骨高位截骨术后胫骨近端解剖形态,并与术前比较,探讨其变化的临床意义.[方法]2001～2005年,35例(59膝)因膝关节内侧室骨性关节炎接受胫骨高位截骨术患者的完整影像学资料,在术前、术后标准正侧位X线片中测量胫骨角;胫骨后倾角度;胫骨近端关节面外移;关节线高度.所得资料采用配对t检验进行统计学分析,以P＜0.01为差异有显著性意义.[结果]胫骨角术前平均为99.1°±4.3°,术后平均为91.1°±3.8°;胫骨后倾角度术前平均为8.9°±2.6°,术后平均为5.0°±2.3°;胫骨近端关节面外移术前平均为(46.2±3.6)%,术后平均为(53.1±3.9)%;关节线高度术前平均(41.2±3.6)mm,术后平均(38.0±3.2)mm.手术前后差异均有显著性意义(P＜0.01).[结论]胫骨近端解剖形态在胫骨高位截骨术后会发生明显变化,如胫骨角变小,后倾角度变小,胫骨近端关节面外移,关节线高度相对下降等,将对转行全膝关节置换术产生不良影响.     

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目的　探讨磁共振三维重建成像在胰头癌可切除性判断中的价值。方法　对2 0 0 0年1月至2 0 0 4年7月间诊断为胰头癌的4 3例病人进行磁共振成像及磁共振三维重建成像检查,并与术中探查结果及手术方式对照。结果　4 3例胰头癌病人根据肿瘤和周围血管的关系分为5级:0级11例,Ⅰ级13例,Ⅱ级15例,Ⅲ级1例,Ⅳ级3例,结合手术结果术前预测肿瘤能否切除正确率达95 .4 %。结论　磁共振三维重建成像结果对预测胰头癌病人手术可切除性、病变程度估计及指导临床治疗有重要价值。     

胫骨骨干端延长后对膝关节内压力的影响

[目的]活体内测量胫骨骨干端延长后膝关节内压力的变化。[方法]16只周龄为8周的健康新西兰幼兔的左腿放置双侧外固定架,于胫骨中段截骨后以每天分2次共0.8mm的速度延长30%,16只动物平均分为2组,分别于延长结束时(8只兔子,周龄13周)及随后的5周(8只兔子,周龄18周)测量膝关节内压力。压力的测定是通过两侧超膝关节牵引器内装的压力感应器与跨膝关节固定的关节牵引距离测定器实现的。当牵引器逐渐牵引关节时,关节牵引的力量和距离就通过与测定器相连的显示器纪录下来。[结果]延长侧膝关节内压力在30%胫骨骨干端延长结束时,较对侧正常关节有显著的升高(44.4±7.8N对27.2±4.0N),并维持至随后的5周后(44.3±6.5N对31.3±3.0N)。[结论]30%胫骨骨干端延长能升高膝关节内压力,有造成关节软骨损伤的风险。     

Bone mineral density of the proximal tibia following uncemented arthroplasty

Bone mineral density (BMD, g/cm2) was measured using dual-photon absorptiometry (DPA) in selected areas of the proximal tibia following uncemented PCA knee prosthesis. In nine patients with 14 alloplastic operations, measurements were taken at 3-6-month intervals for the first 3 1/2 years after operation. There was a significant increase in BMD of about 15% during the first 6 months after operation. The following year it remained increased, although not significantly, compared with the initial values, then gradually diminished. Increased bone density after arthroplasty may be explained mainly by stimulation of bone formation from weight bearing due to improved walking ability. Stress shielding of the proximal part of the supporting tibial bone did not seem to occur.     

Novel implant for peri-prosthetic proximal tibia fractures

BackgroundRepair of peri-prosthetic proximal tibia fractures is very challenging in patients with a total knee replacement or arthroplasty. The tibial component of the knee implant severely restricts the fixation points of the tibial implant to repair peri-prosthetic fractures. A novel implant has been designed with an extended flange over the anterior of tibial condyle to provide additional points of fixation, overcoming limitations of existing generic locking plates used for proximal tibia fractures. Furthermore, the screws fixed through the extended flange provide additional support to prevent the problem of subsidence of tibial component of knee implant.MethodsThe design methodology involved extraction of bone data from CT scans into a flexible CAD format, implant design and structural evaluation and optimisation using FEM as well as prototype development and manufacture by selective laser melting 3D printing technology with Ti6Al4 V powder.ResultsA prototype tibia implant was developed based on a patient-specific bone structure, which was regenerated from the CT images of patient’s tibia. The design is described in detail and being applied to fit up to 80% of patients, for both left and right sides based on the average dimensions and shape of the bone structure from a wide range of CT images.ConclusionA novel tibial implant has been developed to repair peri-prosthetic proximal tibia fractures which overcomes significant constraints from the tibial component of existing knee implant.     

膝关节骨关节炎患者胫骨前后轴的测量与临床意义

目的 测定健康人膝关节胫骨前后轴（anterioposterior axis,AP轴）的解剖学标志,比较膝关节骨关节炎患者合并内翻或外翻畸形的情况下,胫骨前后轴的位移趋势,并判断如果以胫骨结节内1/3作为旋转定位参考点情况下,胫骨假体相对于胫骨前后轴的旋转匹配程度.方法 选择32位膝关节骨关节炎患者,共62个膝关节进行膝关节旋转中立位CT扫描,并以10个正常膝关节作为对照,分别测量在胫骨平台层面及髌腱附着点层面,胫骨AP轴与髌腱交点内侧宽度平均比例;胫骨AP轴与PCL中点-髌腱内缘连线角度及其与PCL中点与髌腱内1/3连线之间的角度.结果 在髌腱附着点层面,正常膝关节胫骨AP轴和PCL胫骨附着点中点与髌腱内侧缘连线成角约0.57°±5.63°,胫骨AP轴与髌腱交点内侧比例为0.54%±18.63%;在膝关节骨关节炎合并内翻或外翻畸形情况下,胫骨AP轴与髌腱交点内侧所占比例明显增加（P＜0.05）,合并内翻或外翻畸形的骨关节炎膝关节,胫骨AP轴和PCL中点与髌腱内缘连线夹角增加,PCL中点与髌腱内1/3连线和胫骨AP轴的角度在外旋8.左右.结论 健康人胫骨AP轴总体为PCL中点与髌腱内侧缘连线,骨关节炎合并内翻或外翻畸形情况下,胫骨AP轴相对于PCL中点与髌腱内侧缘连线呈外旋趋势,如果以胫骨结节内1/3作为胫骨假体旋转定位参考点,胫骨假体相对于胫骨前后轴具有外旋倾向.