本文關鍵詞：全膝關節(jié)置換術中脛骨截骨厚度對脛骨截面生物力學影響的分析

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【摘要】：目的在關節(jié)外科領域,人工全膝關節(jié)置換術已經(jīng)成為治療膝關節(jié)疾患的常用手段,特別是對晚期嚴重病變的膝關節(jié)來說,已經(jīng)是常規(guī)的手術方法。人工全膝關節(jié)置換術后患者在很大程度上能夠緩解疼痛,恢復功能和提高生活質量。目前在全膝關節(jié)置換術中,依據(jù)病變程度、軟組織平衡、屈伸間隙平衡和醫(yī)生經(jīng)驗等多種因素來決定脛骨的截骨厚度,因此術中的截骨厚度是具有差異的,這個差異大約有4mm。以往有研究表明距離脛骨平臺遠近的不同,關節(jié)面的強度是不同的。而脛骨截面強度的大小、假體-脛骨間的生物力學變化、軟組織情況以及術后活動等多種因素與假體的松動下沉關系密切,假體的松動下沉又直接影響假體的壽命和手術的遠期效果。因此獲得不同截骨厚度及不同活動狀態(tài)下脛骨截面的生物力學情況,以考察脛骨截骨面的生物力學變化,為臨床膝關節(jié)置換術脛骨截骨厚度和探索延長術后假體壽命提供理論基礎。方法1數(shù)據(jù)采集和三維重建正常青年志愿者7位,男2例,女5例,年齡23-26歲,既往無下肢關節(jié)疾病及外傷史,對其左下肢行ct薄層掃描,將所得數(shù)據(jù)存儲為dicom3.0格式并導入三維重建軟件mimics10.0中,通過標記方位、設定閾值、區(qū)域增長、創(chuàng)建輪廓線、填補空洞、重建等步驟重建左下肢骨性三維模型。2模擬手術截骨將重建好的下肢三維模型導入逆向工程軟件geomagicstudio12.0中,尋找出膝關節(jié)中心、踝關節(jié)中心、脛骨機械軸和脛骨截骨基準平面。在截骨基準平面的基礎上,沿著脛骨機械軸往下分別按照0mm、5mm、7mm、9mm四種厚度進行截骨。3脛骨近端材料屬性賦值將截骨后脛骨模型先后導回三維重建軟件mimics和有限元分析軟件ansys中,分別對模型進行面網(wǎng)格劃分和體網(wǎng)格劃分,劃分后寫出prep7文件、nodes文件和elements文件備用。在mimics中利用均勻賦值法對模型進行10種材料賦值。4脛骨截面的生物力學分析將賦值好的脛骨模型重新導入ansys中,對模型進行單位統(tǒng)一、施加自由度約束、施加載荷、求解等步驟對截骨后脛骨模型進行有限元分析。本實驗對不同生活狀態(tài)下單個膝關節(jié)受力情況進行生物力學分析。結果1成功重建了下肢三維骨性模型,模型清晰,逼真,能夠真實反應下肢骨的骨性標志和形態(tài)。并模擬全膝關節(jié)置換術,對脛骨近端進行了不同厚度的截骨2成功的對脛骨模型進行了10種材料屬性的賦值,能夠較好的反應脛骨真實的生物力學特性。3脛骨截骨面的有限元分析結果顯示在相同活動狀態(tài)下,隨著截骨厚度的增加,脛骨截骨面的最大應力和位移呈增長趨勢。在同一截骨厚度下,隨著活動強度的增強,脛骨截面的最大應力和位移總體上呈增長趨勢。其中脛骨截骨面在截骨9mm和上樓這一活動狀態(tài)下的位移和應力達到最大。結論在實施全膝關節(jié)置換術時,脛骨截骨厚度增大,其截面的應力及應變也增大;術后膝關節(jié)活動強度的增強也會導致脛骨截面的應力應變增大。因此,術中應避免過多截骨、術后應避免高強度的活動,以減少脛骨平臺的應力及應變,從而有利于假體的長期壽命。
【學位授予單位】：重慶醫(yī)科大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：R687.4

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