本文關(guān)鍵詞：基于髕股關(guān)節(jié)三維運動模型的復(fù)發(fā)性髕骨脫位瞬時旋轉(zhuǎn)軸研究

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【摘要】：[目的]目前對于復(fù)發(fā)性髕骨脫位的治療尚難獲得長期滿意的療效,根本原因是既往基于髕股關(guān)節(jié)面匹配程度研究復(fù)發(fā)性髕骨脫位的生物力學(xué)機制理論存在缺陷。作用于髕股關(guān)節(jié)的力矩才是驅(qū)動關(guān)節(jié)運動、產(chǎn)生關(guān)節(jié)面應(yīng)力的掌控者,從瞬時旋轉(zhuǎn)軸的新視角研究復(fù)發(fā)性髕骨脫位的生物力學(xué)機制有可能更科學(xué)。本研究擬創(chuàng)建一種基于多角度靜態(tài)核磁共振掃描圖像來構(gòu)建髕股關(guān)節(jié)三維運動模型的方法,并利用所建動態(tài)模型計算髕骨運動軌跡及髕股關(guān)節(jié)瞬時旋轉(zhuǎn)軸,通過對比分析復(fù)發(fā)性髕骨脫位患者與正常人體髕骨運動軌跡、旋轉(zhuǎn)軸的差異,為研究復(fù)發(fā)性髕骨脫位生物力學(xué)發(fā)病機制提供新的科學(xué)依據(jù)。[材料和方法]從我院收治的復(fù)發(fā)性髕骨脫位患者中隨機選擇一名成年女性(年齡24歲,體重68kg,身高170cm, BMI23.52kg/m2)作為實驗對象,從正常志愿者中隨機選擇1名成年女性(年齡26歲,體重60kg,身高165cm,BMI22.04 kg/m2)作為對照。分別對其右膝關(guān)節(jié)在0°、30°、60°、90°、120°五個屈膝角度進行核磁共振掃描,掃描設(shè)備為西門子3.0T掃描儀,柔性線圈,掃描序列為脂肪抑制二維梯度回波快速小角度激發(fā)T1加權(quán)序列,僅掃描矢狀面,層厚在0.8-1.5mm之間,掃描層數(shù)在90-110層之間,掃描1-2次,掃描時采取側(cè)臥位,右膝關(guān)節(jié)在下。首先將正常個體的掃描結(jié)果以Dicom格式導(dǎo)入Minics軟件,運用3Dlivewire功能進行閾值分割提取髕骨、股骨輪廓,通過3Dcalculation重建出五個屈膝角度的靜態(tài)髕股關(guān)節(jié)三維模型,所得模型通過FEA模塊、Remesh功能進行優(yōu)化后,將上述五個靜態(tài)模型以STL格式導(dǎo)入RapidForm軟件進行同一坐標系的配準,利用三次樣條插值算法,將離散靜態(tài)髕股關(guān)節(jié)模型配準為動態(tài)三維運動模型；據(jù)此動態(tài)三維模型在三維坐標系中的位置計算出髕骨運動軌跡,所得結(jié)果與既往在體研究結(jié)果進行對比以驗證其準確性。在逆向工程軟件中根據(jù)已知髕骨運動軌跡,計算出髕股關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸,用同樣的方法計算出復(fù)發(fā)性髕骨脫患者的運動軌跡及旋轉(zhuǎn)軸,并與正常志愿者結(jié)果進行對比分析。[結(jié)果]1.本研究成功構(gòu)建了髕股關(guān)節(jié)三維運動模型,該模型包含了從屈膝0°到120°的完整運動過程,利用該模型可計算出屈伸膝過程中的髕骨運動軌跡和髕股關(guān)節(jié)FHA,且所得髕骨運動軌跡與既往在體試驗研究結(jié)果相符。2.復(fù)發(fā)性髕骨脫位患者與正常志愿者FHA動態(tài)軌跡矢狀位視圖分別近似“￡”形和“C”形。3.正常志愿者FHA波動幅度小,復(fù)發(fā)性髕骨脫位患者的FHA波動幅度較大。4.復(fù)發(fā)性髕骨脫位與正常志愿者FHA有顯著差異,利用FHA的空間坐標,測量FHA軸與股骨EA線、CA線冠狀面的夾角可將差異量化。5.復(fù)發(fā)性髕骨脫位與正常志愿者的髕骨軌跡、FHA以及FHA同EA(或CA)的夾角存在顯著差異,尤其是在屈膝早期。6.屈膝過程中正常志愿者FHA更接近于股骨CA線。[結(jié)論]1.基于靜態(tài)核磁共振圖像可精確地構(gòu)建髕股關(guān)節(jié)三維運動模型,該模型可用于復(fù)發(fā)性髕骨脫位髕骨軌跡及FHA的計算。2.復(fù)發(fā)性髕骨脫位FHA是可以進行動態(tài)觀察和成功量化的,從FHA的視角研究復(fù)發(fā)性髕骨脫位的生物力學(xué)機制是可行的。3.復(fù)發(fā)性髕骨脫位與正常人FHA存在顯著差異,并且差異可被量化,FHA可作為觀測評估復(fù)發(fā)性髕骨脫位患者的一項定量指標。
【學(xué)位授予單位】：昆明醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：R681.8

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