标准截面形状定制型股骨柄假体设计

目的 介绍一种标准截面形状定制型股骨柄假体结构以及自行开发的设计方法。方法首先利用DICOM格式的患者股骨CT图像,重建患者股骨近端模型;根据重建出的患者股骨近端模型构建股骨柄假体匹配段矩形的截面边界,并在矩形截面边界内用简单的线条初步构建出假体的截面轮廓曲线;利用股骨近端模型对初步设计出的股骨柄假体进行验证,并通过调整设计参数使最终设计出的个性化股骨柄假体与患者股骨髓腔相匹配。结果 定制型人工髋关节股骨柄假体采用标准截面形状,便于快速设计出个性化假体,而且设计操作简单。参数化程序设计大大降低了个性化股骨柄假体的设计工作量。结论 标准截面形状定制型股骨柄假体的设计将有助于提高定制型人工髋关节置换手术的成功率,促进定制型股骨柄假体在临床上的应用,进一步提高患者的生活质量。     

基于CT三维重建个性化设计猪股骨髋关节假体与骨髓腔接触率的定量研究

目的基于CT三维重建个性化设计猪股骨髋关节假体与骨髓腔接触率的定量研究。方法选择猪股骨,拍摄实验前正侧位,双斜位片,再运用CT进行横断面扫描,获得CT数据后三维重建。基于CT三维重建数据,运用机器人磨削个性化假体,使其成为与髓腔完全匹配的定制假体。匹配后,拍摄实验后正侧位片,计算定制假体与髓腔接触的骨皮质或者骨松质的表面积以及接触率。结果通过计算,个性化假体近端表面与骨髓腔直接接触率为90.8%,与医疗机器人辅助扩髓组获得的假体表面与骨髓腔直接接触率相近,远较传统手工扩髓组获得的假体近端表面与骨髓腔直接接触率高。结论基于CT三维重建个性化股骨假体与猪股骨髓腔初始固定直接接触率为90.8%,可获得良好的接触率。     

髋关节置换手术定制型髓腔锉的设计与加工

目的 介绍定制型髓腔锉的设计与加工方法。方法 根据相应的定制型股骨柄假体的三维模型设计髓腔锉,在计算机辅助设计（CAD）软件中,通过截除、拉伸及偏移面等操作构建出髓腔锉三维模型。采用计算机辅助制造（CAM）技术加工出定制型髓腔锉。采用本研究的CAD及CAM方法,分别为实验及临床试用设计加工了定制型髓腔锉。结果 实验及临床试用的定制型髓腔锉被用于切削相应的尸体股骨腔及患者股骨腔,植入定制型假体以后,通过分析发现假体与股骨腔匹配较好。结论 采用该研究方法设计加工定制型髓腔锉,将能够提高植入定制型股骨柄假体的成功率,将减少定制型股骨柄假体在患者股骨腔中松动的风险,能够促进股骨松质骨长入假体表面来固定假体。     

基于X线片定制股骨柄假体的设计原理及方法

目的 介绍自编的基于X线片设计定制型股骨柄假体程序系统的设计原理及功能模块。方法 利用图像处理方法提取X线片上一些患者股骨解剖特征点（如小粗隆最高点、股骨头中心及转子间窝等）、2个规划的手术截骨位置点（大粗隆侧截骨边界位置点及截骨线最低点位置点）以及一些设计用关键位置点（如假体远端位置、假体颈干连接段最高点位置等）,以此预测患者股骨近端髓腔,并通过输入设计参数值（如颈干角、前倾角、预留的松质骨厚度、假体匹配段截面圆弧半径及假体过渡段高度等）设计出定制型股骨柄假体。并对设计出的定制股骨柄假体进行匹配区域多个截面的二维截面验证和三维的总体验证。结果 根据验证情况,调整设计参数重新生成股骨柄假体模型点云数据,使设计出的股骨柄假体与患者股骨腔相匹配,达到定制型假体设计要求。结论 介绍的程序系统可用于为患者设计定制型股骨柄假体,设计周期较短,成本较低,有利于促进定制型股骨柄假体在临床上的应用,进一步提高患者的生活质量。     

髓腔解剖交锁与F2L生物型股骨假体全髋置换:中长期随访比较

背景:髓腔解剖交锁股骨假体为圆柱柄,文献报道其临床疗效满意,但也有研究显示有些患者出现大腿痛,骨改建引起的股骨近端骨丢失,以及磨损碎屑相关的骨溶解等。F2L股骨假体为锥形柄,文献报道临床疗效满意,大腿痛的发生率较低。目的:对比观察髓腔解剖交锁与F2L生物型股骨假体全髋关节置换的中长期疗效。方法:1997年11月至2005年1月采用生物型股骨假体行全髋关节置换60例66髋,52例58髋获得随访。其中采用髓腔解剖交锁生物型股骨假体24例26髋,随访10年3个月至15年5个月;采用F2L生物型股骨假体28例32髋,随访8年3个月-11年1个月。通过临床Harris评分和X射线片进行疗效观察。假体的生存率采用Kaplan-Meier分析,以股骨假体的无菌性松动和任何原因所致的翻修为终点。结果与结论:末次随访时髓腔解剖交锁组和F2L组的Harris评分差异无显著性意义(P0.05)。置换后F2L组大腿痛的发生率明显低于髓腔解剖交锁组(P0.05)。髓腔解剖交锁组应力遮挡1度21髋(81%),2度5髋(19%);F2L组应力遮挡0度20髋(62%),1度12髋(38%),两组差异有显著性意义(P0.05)。髓腔解剖交锁组的应力遮挡与F2L组差异有显著性意义(P0.05)。F2L组骨溶解的发生率明显低于髓腔解剖交锁组(P0.05)。Kaplan-Meier分析髓腔解剖交锁股骨假体和F2L假体生存率均为1.0(95%可信区间:0.98-1.00)。提示髓腔解剖交锁股骨假体和F2L生物型股骨假体全髋关节置换长期疗效满意,F2L组大腿痛及骨溶解的发生率显著低于髓腔解剖交锁组。     

扭转力传递的非骨水泥髋关节假体设计、制作及实验分析

背景:人体股骨髓腔具有扭转的解剖结构,如果股骨髓腔的扭转结构被复制到假体的柄体上,当假体插入髓腔并在假体上加载力时,假体将加载的力转换成股骨髓腔对柄体的扭转力并将该力传递到股骨近端。目的:优化股骨近端的力传递,避免假体近端应力遮挡。方法:利用人股骨标本的CT图片重建股骨髓腔的3D模型,将该3D模型作为柄体的设计模型。将定制式柄体模型与标准假体的近端模型拼合,形成定制式假体。采用机器人磨削技术制作定制式假体,并将定制式假体与标本股骨髓腔匹配。利用有限元仿真和实验方法分析假体上加载的力与假体近端扭转微动的关系。结果与结论:仿真和实验结果表明,股骨髓腔与柄体匹配的扭转结构,可有效地将假体上加载力以扭转力的形式传递到股骨近端,假体近端的扭转微动与柄体的微动相关,而柄体的微动可通过改变柄体与髓腔的匹配区大小得到控制。     

中年患者128例生物型全髋置换和骨水泥全髋置换后的随访比较

背景：许多学者均认为骨水泥型全髋置换适合应用于年老且合并较严重的骨质疏松患者,生物型全髋置换适用于较为年轻的患者。 目的：对比中年患者生物型全髋置换和骨水泥型全髋置换的临床效果。 方法：对比分析58例骨水泥型全髋置换者与70例生物型全髋置换者置换后6个月、2年及5年的肢体功能恢复与影像学评估结果以及Harris评分,均为40~60岁中年患者。 结果与结论：生物型假体置换后6个月、2年、5年的Harris评分明显优于骨水泥型假体(P < 0.05),5年生存率也高于骨水泥型假体(P < 0.05)。骨水泥型假体置换后6个月,3例发生自发溶骨性疾病,3例2年后发生假体松动,3例5年后发生线性渗透溶;生物型假体置换2年后2例发生自发溶骨性疾病,置换后5年1例发生假体松动。说明生物型假体较骨水泥型假体更能促进中年患者置换后髋关节功能的恢复,减少并发症的发生,至少在5年的随访过程中获得了更令人满意的临床和影像学结果。关键词：生物型假体;骨水泥型假体;全髋关节置换;Harris评分;人工假体 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2012.17.008     

CAD/CAM/Robotic集成方法设计与制作生物型股骨柄假体

背景:生物型股骨柄假体无菌松动是全髋关节置换失败的主要因素,减少无菌松动的先决条件是增加股骨柄假体在股骨髓腔中的填充率。目的:得到定制式股骨柄假体在髓腔中的填充率,验证计算机辅助设计/计算机辅助制造/工业机器人加工(CAD/CAM/Robotic)集成方法和机器人磨削的有效性。方法:利用CT数据重建股骨髓腔三维模型,在此三维模型基础上设计股骨柄假体的柄体,依据标准直柄股骨柄假体近端模型设计股骨柄假体的其余部分。将设计的股骨柄假体模型导入CAD/CAM/Robotic集成系统生成机器人磨削轨迹,利用该轨迹对股骨柄假体进行磨削加工。将加工好的股骨柄假体与股骨髓腔匹配,分析股骨柄假体在髓腔中的填充率。结果与结论:实验结果表明,定制式股骨柄假体在髓腔中有良好的填充率,髓腔的解剖结构可以阻止股骨柄假体的扭转,获得股骨柄假体在髓腔中的稳定固定。     

不同材质人工全髋关节置换重建成人大骨节病性髋关节功能的比较

背景：既往对Ⅱ、Ⅲ度大骨节病患者行关节清理等来矫正畸形,但常不能收到满意效果。 目的：比较不同材质人工全髋关节置换治疗成人大骨节病性髋关节骨性关节炎的疗效。 方法：回顾性分析2006-03/2010-05哈尔滨医科大学附属第四医院骨科收治的大骨节病性髋关节骨性关节炎患者13例(20髋),均进行人工全髋关节置换治疗,5髋采用骨水泥型假体,15髋采用非骨水泥型假体。 结果与结论：13例患者均获随访,随访时间8~48个月。两组患者置换后第14天和末次随访Harris评分较置换前显著提高,差异有显著性意义(P < 0.05),骨水泥型假体与非骨水泥型假体患者置换后Harris评分相比差异无显著性意义(P > 0.05)。随访期内X射线平片未见异位骨化、假体松动、下沉等现象,无翻修病例。置换后髋痛消失,步态正常,无严重并发症。提示使用不同材质的人工全髋关节置换治疗大骨节病性髋关节骨性关节炎,均可明显缓解疼痛,改善髋关节功能,矫正畸形,提高患者生活质量。     

一种股骨头假体个性化设计方法研究

为解决人工髋关节置换手术后假体无菌松动等并发症,适应假体个性化快速设计和制造的需求,对假体设计方法进行研究.采用医用CT技术、计算机辅助设计和有限元计算分析相结合的方法,依据患者股骨髓腔解剖形状和置换要求设计髋关节假体;用有限元软件ANSYS建立股骨的三维有限元模型,并自主开发计算机程序计算得到股骨的材料参数,在股骨有限元模型中实现股骨材料的非均匀及各向异性描述;用计算机仿真植入了定制髋假体的股骨--假体系统后的接触问题;分析对比股骨在术前术后的应力、应变大小及分布,检验假体设计的合理性;定量地确定股骨在手术后所产生的应力遮挡效应的程度,研究结果表明这种假体设计和分析方法更为合理、可靠,为优化设计假体和评估假体植入后的长期稳定性提供了基本方法.     

基于标准X线片的定制型股骨柄的设计与加工

目的研究基于标准X线片的定制型股骨柄设计与加工的方法。方法开发设计假体的软件，其中包括X线片的扫描，股骨腔的获得，假体设计，匹配程度分析，以及绘制二维加工图。利用CAM技术，可以加工设计出所需要的假体。结果在普通机床上加工出股骨柄假体，临床反映股骨柄假体与患者股骨骨髓腔匹配较好。结论临床结果以及理论分析均表明本文介绍的设计与加工股骨柄假体的方法切实可行。     

定制式人工全髋假体设计制造及临床应用

延长人工关节的有效使用寿命是人工关节研究的关键,而骨吸收和无菌性松动是影响其使用寿命的主要因素。由于人体的绝对个性化特点,标准人工假体与病人骨骼之间的误差使二者难以很好匹配,不能确保人工关节的长期稳定。同时,一些病人骨骼呈先天性畸形或由于骨骼病变造成骨与关节大面积损坏,其骨骼关节与正常情况明显不同,亦不可能选用标准人工假体。计算机辅助设计和制造(Com puter aided design/ Com puter aidedmanufacture,CAD/ CAM)通过对病人骨骼的三维重建,为每一位病人进行特殊设计和制造,提高了假体与病变骨骼的匹配度,提高了人工关节的长期稳定性,有效防止了关节松动。本文对CAD/ CAM定制式人工髋假体的优点、设计制造、临床应用及有待解决的问题进行了介绍     

骨水泥型和生物型股骨假体半髋置换修复高龄股骨颈骨折

背景：高龄患者移位的股骨颈骨折可采用人工股骨头置换修复,但该患者群体骨量往往不佳,采用骨水泥或生物型股骨假体一直存在争论。 目的：对比分析高龄移位型股骨颈骨折患者采用骨水泥及生物型股骨假体半髋置换的效果。 方法：2011年1月至2012年12月采用骨水泥型股骨假体半髋置换修复高龄移位型股骨颈骨折26髋,采用生物型股骨假体治疗同类型患者30髋。对比两组患者手术时间、术中出血量、置换后引流量以及并发症发生情况。置换后采用Harris评分系统进行髋关节临床功能评价。 结果与结论：随访时间20-44个月,两组骨水泥或生物型假体置换后效果均满意,置换后12个月Harris髋关节评分优良率分别为89%和83%,差异无显著性意义。两组术中出血量及置换后引流量差异无显著性意义,但生物型假体组手术时间更短(P < 0.01)。两组患者在随访期内未出现关节松动、下沉、感染及脱位等并发症。表明对于骨量不佳的高龄移位型股骨颈骨折患者,生物型半髋置换能取得与骨水泥型半髋置换同样良好的修复效果。中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节;骨植入物;脊柱;骨折;内固定;数字化骨科;组织工程全文链接：     

成人髋关节发育不良髋臼解剖学特征及临床意义

目的观察成人髋关节发育不良（DDH）终末期骨性关节炎患者的髋臼解剖形态特征,探讨在人工全髋关节置换术（THR）中各型髋臼缺损发生的特点和重建方法。方法回顾性分析2003年3月—2012年9月60例72髋成人DDH终末期骨性关节炎患者行THR患者的临床资料,观察髋臼解剖形态特征;并以髋臼中心为同心圆,Harris窝底为深度磨削髋臼塑形后,观察髋臼缺损的特点。根据缺损大小和对髋臼假体初始稳定性的影响分别行不植骨、骨泥植骨和结构性植骨治疗。结果72髋中,20髋呈浅杯状,其中CroweI型14例、CroweⅡ型4例、CroweⅣ型2例,髋臼缺损〈10％者15髋、10％～30％者5髋;22髋呈浅盘状,其中CmweI型2例、CmweⅡ型16例、CroweⅢ型4例,髋臼缺损〈10％者2髋、10％-30％者16髋、〉30％者4髋;20髋呈贝壳状,其中CroweⅡ型5例、CroweⅢ型17例,髋臼缺损〈10％者1髋、10％-30％者5髋、〉30％者14髋;10髋呈三角状,均为CroweⅣ型,髋臼缺损〈10％者8髋、10％～50％者2髋。髋臼缺损〈10％者,髋臼假体稳定,未植骨;10％-30％者,髋臼假体较稳定,骨泥植骨;〉30％者髋臼假体不稳定,行结构性植骨后假体稳定。结论成人DDH终末期骨性关节炎的髋臼具有浅杯状、浅盘状、贝壳状和三角状4种解剖形态,这些异常解剖形态的发生除与先天性发育缺陷和后天长期的异常力学环境有关,还与股骨头脱位程度有关;在人工THR中,应根据不同形态髋臼缺损发生的特点和对髋臼假体稳定性的影响确定髋臼重建方法。     

定制化胫骨平台系统的构建及应用

为解决传统人工胫骨平台假体个体匹配性差，结构强度与生物活性难统一等问题，提出了定制化复合增强型人工胫骨平台系统的设计制造方法。采用解剖学建模技术设计出外形匹配，内含三维网状构架的复合假体模型，利用快速成型技术制造出假体的树脂原型，并分别通过精密铸造和粉末烧结技术制造出钛合金胫骨平台和大段多孔陶瓷人工骨。结果显示，该方法能快速而精确地制造出形状复杂的人工胫骨平台系统，是实现假体定制化制造的有利保证；通过将金属假体和多孔陶瓷人工骨复合，解决了载重部位大段骨缺损的修复问题。临床应用表明，该假体能与对侧关节匹配运动，通过将机械重建与生物重建相结合可实现受损关节的功能重建。     

骨水泥型人工全髋置换技术的临床疗效分析

目的:通过文献检索和临床验证评价骨水泥型人工髋关节假体的治疗效果。方法:以"全髋关节置换,人工假体;骨水泥"为中文关键词,以"total hip replacement,prosthesis,bone cement"为英文关键词,检索维普数据库和Pubmed数据库1998-01/2009-12相关文献。纳入骨水泥型和非骨水泥型人工髋关节临床应用相关文献;排除重复研究或Meta分析类文献。重点对以下问题进行了探讨:①人工关节置换的分类。②骨水泥髋关节假体材料的发展。③骨水泥髋关节假体材料治疗效果和临床验证结果。④股骨距解剖生理特点及髋关节置换操作注意要点。同时对都匀市黔南州人民医院人工全髋关节置换55例采用骨水泥型人工髋关节治疗效果进行了分析。结果:人工关节置换分为骨水泥型人工髋关节和非骨水泥型人工髋关节。骨水泥型适用于骨质疏松、老年患者。非骨水泥型适用于骨质条件比较好的中青年患者。针对金属与骨水泥界面抗剪强度差问题,第三代骨水泥技术对假体表面粗糙进行了处理,以增加界面抗剪强度,取得了一定的效果。临床验证结果,通过12个月～6年的随访,按Harrisyg评分标准,优39例,良13例,可3例。术后常规予X射线定期复查,出现髋痛3例、假体脱出1例、松动1例、关节脱位1例,无感染和股骨骨折。结论:随着多种新型骨水泥材料逐渐面世,骨水泥的性能必将更加完善,接近或达到自体骨,有望成为理想的骨替代材料。     

定制肿瘤假体断裂因素与假体设计

背景：因肿瘤型假体置换后并发症而再次手术的患者不断增加,其定制肿瘤假体的断裂是原因之一。 目的：总结分析定制肿瘤假体发生断裂的原因,以及其与假体设计的关系。 方法：以“定制肿瘤假体,假体断裂”为中文关键词;“Custom-made prosthesis, Endoprosthesis fatigue fracture”为英文关键词。采用计算机检索2000-01/2010-12相关文章。纳入与有关定制肿瘤假体设计及假体断裂翻修相关的文章;排除重复研究或Meta分析类文章。以14篇文献为主重点进行了讨论。 结果与结论：假体断裂的原因主要有假体设计缺陷,假体材料、加工工艺不合格,放置失误,手术软组织重建困难及缺少骨支撑等方面。通过了解肿瘤假体应力集中部位及应力峰值,可以预测内固定系统的寿命。     

肿瘤型膝关节置换后股骨-假体-胫骨复合体生物力学响应

目的研究肿瘤型铰链式膝关节置换术后股骨-假体-胫骨复合体正常站立状态下的生物力学响应,探讨病人术后发生股骨穿孔的原因,为肿瘤型铰链式人工膝关节假体的优化设计与制造提供理论基础。方法兼顾CT及三维光学扫描数据建立股骨远端骨肉瘤瘤段切除肿瘤膝关节置换后的病人股骨-假体-胫骨有限元模型,并进行相关有效性验证,从而进一步分析人体站立状态下股骨-假体-胫骨复合体的应力分布及应力遮挡现象。结果 (1)在站立加载状态下,相对胫骨,股骨的应力明显更大且集中分布趋势显著,股骨前1/3区域应力较大,呈现应力遮挡效应。(2)由于模型基于临床病人几何及骨质特征建立,股骨应力集中位置与临床中病人股骨穿孔位置接近,表明在施加自身重力状态下可能发生与病人病症一致的股骨损伤行为。结论肿瘤型铰链式膝关节假体植入后,由于假体髓针深入骨髓腔,正常站立状态下亦对骨髓腔产生一定的压力;由此产生的应力遮挡效应以及假体髓针与特定骨髓腔的匹配情况均可能引起股骨应力集中,从而将可能引起股骨开裂,甚至穿破,影响手术质量。建议术前优化假体设计以减轻或避免此类现象,从而减少术后患者的并发症发生率。     

大转子延长截骨结合生物型加长柄翻修人工髋关节

背景:在髋关节翻修过程中移除固定良好的生物型假体柄及骨水泥柄很困难,应用大转子延长截骨能很好的解决这个问题,结合生物型加长柄能降低翻修后并发症。目的:回顾性分析大转子延长截骨结合生物型加长柄翻修人工髋关节的近期效果。方法:选择2008年5月至2013年5月于平顶山市第一人民医院关节骨病科进行人工髋关节翻修的25例患者,其中17例应用单切口双入路行大转子延长截骨,术中股骨重建均采用生物型翻修加长柄。随访12-60个月,记录翻修前后Harris髋关节评分、翻修后并发症,记录截骨长度、假体柄在股骨髓腔内远端固定的长度和截骨处远端至假体末端的长度。结果与结论:17例患者均获随访,平均截骨长度17 cm(15-23 cm),平均假体柄和髓腔接触面长度为6.4 cm(4-11 cm),截骨处远端至假体末端的平均长度为11.5 cm(8-18.5 cm)。至随访结束,患者髋关节Hariss评分从治疗前(39.0±13.6)分提高到治疗后(75.0±14.9)分,差异有显著性意义(P0.01)。2例患者发生假体柄下沉,17例患者大转子延长截骨处均固定良好。提示大转子延长截骨结合生物型加长柄翻修人工髋关节过程中,单切口双入路法松解髋关节周围瘢痕并使髋关节前脱位能保护后关节囊和外旋肌,加强髋关节后侧稳定性,减少翻修后脱位率,近期效果满意,长期效果还需进一步观察。     

解剖型生物固定股骨柄假体的设计特征与临床应用效果

背景:Ribbed解剖型生物固定柄设计符合股骨生物力学特性,具有初始稳定性好、骨长入快及应力遮挡低等优点,获得满意的临床疗效。目的:探讨Ribbed解剖型生物固定股骨柄假体(Ribbed柄)的设计特征及其与临床疗效的关系。方法:对2010年3月至2012年3月因髋关节疾病采用Ribbed柄行全髋关节置换的患者进行回顾性分析。共获完整资料者52例(52髋),男20例,女32例;置换时年龄22-78岁,平均59岁。随访时间2-4年。评估置换前后Harris评分、置换后大腿疼痛率、术中骨折发生率、切口愈合情况、脱位及翻修等。影像学重点评估股骨柄髓腔充填率、股骨柄假体下沉、假体周围放射学透亮线、骨长入、应力遮挡及骨溶解等。结果与结论:术中股骨骨折发生率为6%;所有切口均一期愈合;无髋关节脱位及翻修病例;大腿疼痛率为6%,均于置换后1年消失;末次随访时,平均Harris评分由置换前48分提高到末次随访时96分。置换后X射线片示所有患者股骨髓腔充填满意,平均充填率:正位片上干骺端、中段和远端分别为91%,88%和86%,侧位片上干骺端、中段和远端分别为88%,85%和81%;末次随访时,49髋(92%)为稳定性骨长入固定,3髋为稳定性纤维长入固定,股骨侧及髋臼侧假体周围均未见骨溶解;5髋(10%)发生股骨柄假体下沉,但均小于2 mm;所有患者均出现不同程度的应力遮挡现象,其中1度31髋、2度19髋、3度2髋,无4度应力遮挡发生。提示Ribbed柄设计符合生物学固定要求,具有初始稳定性好、骨长入快及应力遮挡低等优点,可获得满意的临床疗效。