目的通過(guò)比較雙側(cè)膝關(guān)節(jié)的形態(tài)學(xué)參數(shù),評(píng)估利用鏡像法逆向重建膝關(guān)節(jié)假體的有效性。方法以健側(cè)為模板提取參數(shù),基于逆向工程思路重建膝關(guān)節(jié)假體。實(shí)驗(yàn)共收集雙側(cè)CT分析區(qū)域數(shù)據(jù)正常的脛骨18例、股骨69例,進(jìn)行三維重建,利用Geomagic Control 2015進(jìn)行配準(zhǔn),分別計(jì)算雙側(cè)膝關(guān)節(jié)的脛骨、股骨的偏差體積和面積及軟件處理偏差,分析雙側(cè)膝關(guān)節(jié)的形態(tài)學(xué)差異,驗(yàn)證鏡像法結(jié)合逆向工程技術(shù)設(shè)計(jì)個(gè)性化假體的可行性。結(jié)果偏差分析結(jié)果顯示,超過(guò)85%區(qū)域差異小于1 mm,雙側(cè)膝關(guān)節(jié)存在高度的相似性。用Geomagic進(jìn)行曲面優(yōu)化前后股骨表面積無(wú)顯著差異（P=0.197）,脛骨表面積也無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P=0.798）。股骨相似程度為（0.3427±0.9956）mm,脛骨的相似程度為（0.4165±1.0714）mm。結(jié)論雙側(cè)股骨遠(yuǎn)端及脛骨近端的關(guān)節(jié)面區(qū)域存在較高的相似性,可以利用健側(cè)的股骨關(guān)節(jié)面原位逆向建模數(shù)據(jù)擬合的方法設(shè)計(jì)個(gè)性化假體。 

【文章來(lái)源】：中國(guó)臨床解剖學(xué)雜志. 2020,38(03)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

建模與分析流程圖

本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，所測(cè)偏差位點(diǎn)的偏差值分布區(qū)間存在集中趨勢(shì)，主要集中于0～1.5 mm，為使研究更精密細(xì)致，統(tǒng)計(jì)分析偏差小于1 mm的區(qū)域占總分析區(qū)域的比例，結(jié)果超過(guò)80%的股骨樣本，偏差小于1 mm的區(qū)域占分析區(qū)域的90%以上。75%左右的脛骨樣本，偏差小于1 mm的區(qū)域占90%以上（圖4）。因此，股骨的相似性更強(qiáng)。關(guān)節(jié)面區(qū)域的偏差程度為本實(shí)驗(yàn)觀測(cè)的重點(diǎn)，因此須找出較大偏差存在的位置及并分析其成因，同過(guò)觀測(cè)偏差色譜圖，如圖5～6可以看出，最大偏差值呈現(xiàn)集中分布的趨勢(shì)，往往集中在一個(gè)點(diǎn)或者一片區(qū)域，觀測(cè)原始斷層數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，偏差位置圖像質(zhì)量較差，在建模過(guò)程中產(chǎn)生了較大的偶然誤差。偏差大于1mm的區(qū)域主要分布于股骨與脛骨的骨骺端，這是人體在長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，骨為適應(yīng)人體的運(yùn)動(dòng)習(xí)慣發(fā)生的適應(yīng)性變化。關(guān)節(jié)面區(qū)域偏差主要分布于關(guān)節(jié)面邊緣，而假體設(shè)計(jì)主要提取關(guān)節(jié)面的軌道參數(shù)，所以偏差對(duì)假體設(shè)計(jì)的精度影響不大。

隨著醫(yī)學(xué)影像技術(shù)和逆向重建技術(shù)的發(fā)展，個(gè)性化假體的設(shè)計(jì)成為可能�？筛鶕�(jù)患者膝關(guān)節(jié)特征，利用重建技術(shù)的靈活特性?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)制作不保留后交叉韌帶的解剖型假體。Zimmer公司以其使用較為廣泛的NexGen型假體為模版，設(shè)計(jì)出可供個(gè)性化定制的Persona全膝關(guān)節(jié)假體[13]。但是由于膝關(guān)節(jié)的嚴(yán)重病變，關(guān)節(jié)影像數(shù)據(jù)與重建假體所需參數(shù)差異較大，增加了精準(zhǔn)設(shè)計(jì)的難度。本課題基于人體雙膝關(guān)節(jié)解剖特征高度相似的特點(diǎn)，利用健側(cè)膝關(guān)節(jié)參數(shù)，通過(guò)逆向重建技術(shù)快速重建假體，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得出此方法具有較高的科學(xué)依據(jù)可應(yīng)用于臨床。膝關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)面內(nèi)骨折是臨床難題[14]，尤其嚴(yán)重的關(guān)節(jié)面內(nèi)粉碎性骨折，需要外科手術(shù)進(jìn)行內(nèi)固定治療，以恢復(fù)其關(guān)節(jié)面形態(tài)和骨折對(duì)線(xiàn)，影像下復(fù)位具有極高的難度，且難以保證重建術(shù)后獲得較穩(wěn)定的關(guān)節(jié)面結(jié)構(gòu)。關(guān)節(jié)面復(fù)位不良會(huì)使關(guān)節(jié)面局部應(yīng)力增加，出現(xiàn)創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎等不良后果，導(dǎo)致退行性變。臨床常用健側(cè)二維影像透視對(duì)比法指導(dǎo)骨折的治療，而二維信息無(wú)法全面反映關(guān)節(jié)特征。目前，國(guó)內(nèi)外尚無(wú)有關(guān)成人膝關(guān)節(jié)三維解剖模型雙側(cè)對(duì)稱(chēng)性研究，其對(duì)于個(gè)性化膝關(guān)節(jié)假體設(shè)計(jì)及關(guān)節(jié)內(nèi)骨折的復(fù)位治療有重要意義。圖4 偏差小于1 mm的頻率分布


本文編號(hào)：3222062