本文關(guān)鍵詞： 股骨滑車(chē)發(fā)育不良 髕股關(guān)節(jié)炎 有限元分析 生物力學(xué) 影像學(xué)診斷　出處：《吉林大學(xué)》2017年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：股骨滑車(chē)發(fā)育不良是指股骨滑車(chē)溝前部幾何形態(tài)和深度存在的解剖學(xué)異常。股骨滑車(chē)是構(gòu)成髕股關(guān)節(jié)的主要結(jié)構(gòu)之一,該結(jié)構(gòu)異常可直接導(dǎo)致髕骨與股骨滑車(chē)近端不能穩(wěn)定銜接,引起髕股關(guān)節(jié)解剖結(jié)構(gòu)異常,影響該關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性,加速關(guān)節(jié)磨損,誘發(fā)髕股關(guān)節(jié)炎。髕股關(guān)節(jié)炎是一種以膝關(guān)節(jié)疼痛、功能障礙為主要臨床表現(xiàn)的膝關(guān)節(jié)疾病,具有很高的發(fā)病率。隨著人口老齡化,髕股關(guān)節(jié)炎的發(fā)病幾率逐漸上升,髕股關(guān)節(jié)炎的預(yù)防和治療,將是一個(gè)漫長(zhǎng)的、具有較高社會(huì)負(fù)擔(dān)、經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)的過(guò)程。因此,如何從根本上解決髕股關(guān)節(jié)炎的發(fā)生應(yīng)該是目前研究的熱點(diǎn)。本研究的目的,是將股骨滑車(chē)發(fā)育不良作為導(dǎo)致髕股關(guān)節(jié)炎的一種獨(dú)立因素進(jìn)行研究,在建立三維有限元模型的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)闡述其致病的生物力學(xué)基礎(chǔ),根據(jù)所研究的結(jié)論,從力學(xué)角度模擬、探討髕股關(guān)節(jié)炎的治療方法,最后分析相關(guān)的臨床資料,探討滑車(chē)發(fā)育不良致結(jié)髕股關(guān)節(jié)炎的發(fā)病率,分型以及治療方法。第一部分:股骨滑車(chē)發(fā)育不良的生物力學(xué)基礎(chǔ)。本研究利用有限元方法建立股骨滑車(chē)發(fā)育不良的模型,分析加載過(guò)程中關(guān)節(jié)骨骼及軟骨的應(yīng)力變化,并施加虛擬手術(shù)治療,術(shù)后再次對(duì)比分析關(guān)節(jié)周?chē)膽?yīng)變及應(yīng)力情況,以明確股骨滑車(chē)發(fā)育不良的生物力學(xué)基礎(chǔ)特性。通過(guò)影像掃描獲取明確診斷C型股骨滑車(chē)發(fā)育不良病人的MRI及CT影像資料,利用有限元分析技術(shù),在三維逆向工程軟件MIMICS中建立膝關(guān)節(jié)三維模型,使用Geomagic Studio軟件對(duì)已建立的模型進(jìn)行優(yōu)化、修飾,導(dǎo)入Abaqus軟件,賦予模型各個(gè)部件材料屬性,給予力學(xué)加載。首先分析該模型各屈曲角度下(30°,60°,90°,120°)股骨外髁軟骨力學(xué)性能,對(duì)股骨、脛骨及軟骨應(yīng)力、應(yīng)變分析;然后對(duì)所建立的模型進(jìn)行虛擬手術(shù)(內(nèi)側(cè)髕股韌帶重建術(shù)),并分析相對(duì)應(yīng)屈曲角度股骨外髁軟骨力學(xué)性能、應(yīng)力及應(yīng)變情況。結(jié)果表明,在股骨滑車(chē)發(fā)育不良的膝關(guān)節(jié)中,屈曲30度時(shí)髕骨與股骨外髁軟骨接觸的位置應(yīng)力、分布比較均勻,未出現(xiàn)明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象。但隨著屈曲角度的增加(60°-120°),股骨外髁軟骨與髕骨接觸位置的應(yīng)力集中現(xiàn)象逐漸明顯,易導(dǎo)致髕股關(guān)節(jié)炎的發(fā)生。虛擬手術(shù)后力學(xué)環(huán)境穩(wěn)定,股骨外髁的最大應(yīng)力分布明顯下降,應(yīng)力、應(yīng)變明顯降低,應(yīng)力分布均勻。在加載過(guò)程中,髕股關(guān)節(jié)未發(fā)生半脫位現(xiàn)象,髕骨運(yùn)行軌跡更為平穩(wěn),減少了髕股關(guān)節(jié)的磨損。第二部分:股骨滑車(chē)發(fā)育不良致髕股關(guān)節(jié)炎的臨床研究。本研究對(duì)2015年度,因膝關(guān)節(jié)慢性疼痛于本院就診并行mri檢查的病例進(jìn)行統(tǒng)計(jì),測(cè)量患者的股骨滑車(chē)溝角度(≥155.8°);內(nèi)外側(cè)滑車(chē)關(guān)節(jié)面比例(≤2/5):滑車(chē)溝深度(≤4mm);偏頗角(外側(cè)面傾斜度)(≤11°);脛股關(guān)節(jié)上方3cm、滑車(chē)前方的骨性突起。對(duì)患病人群的構(gòu)成比、發(fā)病年齡、結(jié)構(gòu)分型、及影像指標(biāo)進(jìn)行分析。結(jié)果表明,2015年度本機(jī)構(gòu)股骨滑車(chē)發(fā)育不良的發(fā)病率(36.31%),明顯高于國(guó)外報(bào)導(dǎo)的發(fā)病率(16.5%)。從中選出300例髕股關(guān)節(jié)炎病例,參照國(guó)內(nèi)、外文獻(xiàn),我們選定5項(xiàng)mri診斷指標(biāo),并對(duì)所選取樣本進(jìn)行測(cè)量和分型,總結(jié)各型所占比例。結(jié)果表明,所選定的診斷指標(biāo)可以很好的用于股骨滑車(chē)發(fā)育不良的影像學(xué)診斷、分型。通過(guò)有限元模型的虛擬手術(shù),我們發(fā)現(xiàn)手術(shù)后髕股關(guān)節(jié)在不同角度屈伸運(yùn)動(dòng)中髕股關(guān)節(jié)力學(xué)環(huán)境較為平穩(wěn),應(yīng)力分布較為均勻。以此為理論基礎(chǔ),根據(jù)骨骺閉合時(shí)間、關(guān)節(jié)軟骨損傷程度和關(guān)節(jié)炎輕重程度,我們結(jié)合滑車(chē)發(fā)育不良的分型提出幾種手術(shù)設(shè)想:采取軟骨下骨及骨骺板近端滑車(chē)成型術(shù)及骺板近端截骨術(shù),加深滑車(chē)后;打磨、修除滑車(chē)溝前方乳頭樣突起;同時(shí)采取韌帶重建術(shù),使髕股關(guān)節(jié)的股骨滑車(chē)應(yīng)力分布更為均勻,期待骨骺在正常應(yīng)力作用下促進(jìn)骨生長(zhǎng)。矯正股骨滑車(chē)溝的幾何形態(tài),改變骨性結(jié)構(gòu)的力學(xué)穩(wěn)定性,同時(shí)修復(fù)相關(guān)韌帶,使股骨滑車(chē)力學(xué)分布更為均勻。其最終的結(jié)果是使患者避免關(guān)節(jié)置換或推遲初始膝關(guān)節(jié)置換時(shí)間。結(jié)論:1.股骨滑車(chē)發(fā)育不良可導(dǎo)致髕股關(guān)節(jié)的生物力學(xué)穩(wěn)定性發(fā)生改變,誘發(fā)髕骨及股骨關(guān)節(jié)軟骨和軟骨下骨的急性損傷或慢性勞損,導(dǎo)致關(guān)節(jié)軟骨發(fā)生病理改變,從而引發(fā)髕股關(guān)節(jié)炎。2.臨床資料表明,本組股骨滑車(chē)發(fā)育不良的發(fā)病率高于文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)。3.有限元方法證實(shí),韌帶重建手術(shù)可以改善ftd的膝關(guān)節(jié)的力學(xué)環(huán)境,明顯降低應(yīng)力集中現(xiàn)象。4.我們的測(cè)量指標(biāo)結(jié)果與經(jīng)典值一致,可很好地用于股骨滑車(chē)發(fā)育不良的影像學(xué)診斷、分型。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：R681.8

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本文編號(hào)：1471292