本文選題：全膝關(guān)節(jié)置換 + 假體��； 參考：《昆明醫(yī)科大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：[目的]研究基于CT及MRI二維圖像數(shù)據(jù)準(zhǔn)確構(gòu)建出膝關(guān)節(jié)三維有限元模型的可行性,并通過計(jì)算機(jī)虛擬人工膝關(guān)節(jié)置換術(shù)進(jìn)行假體匹配,采用有限元方法分析探討假體型號(hào)不匹配時(shí)人工膝關(guān)節(jié)假體接觸表面的應(yīng)力變化,為人工關(guān)節(jié)假體的選擇提供依據(jù)。[方法]1.對(duì)1名正常男性青年分別進(jìn)行雙膝關(guān)節(jié)MRI掃描和雙下肢全長(zhǎng)CT掃描獲取二維圖像。將圖像以DICOM格式導(dǎo)入Mimics軟件中,重建出包含骨、軟骨、半月板、韌帶、肌腱的膝關(guān)節(jié)三維數(shù)字化模型。2.選取全套Depuy人工膝關(guān)節(jié)假體,通過激光掃描獲得假體的點(diǎn)云圖像數(shù)據(jù),將所選擇的假體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)以STL文件導(dǎo)入Imageware逆向工程軟件建立人工膝關(guān)節(jié)全膝置換假體幾何模型。通過計(jì)算機(jī)測(cè)量,在三維模型上尋找臨床上最佳的截骨角度和假體置入位置,選擇型號(hào)匹配的膝關(guān)節(jié)假體按照全膝關(guān)節(jié)置換操作標(biāo)準(zhǔn)對(duì)三維模型進(jìn)行虛擬截骨和假體的安裝。通過對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分,材料屬性定義,計(jì)算膝關(guān)節(jié)動(dòng)態(tài)坐標(biāo)系,加載載荷及邊界條件,建立三維動(dòng)態(tài)有限元模型。3.用計(jì)算機(jī)虛擬膝關(guān)節(jié)假體型號(hào)不匹配的模型,實(shí)驗(yàn)組A用3號(hào)股骨假體裝配2.5號(hào)脛骨假體(FT),實(shí)驗(yàn)組B用3號(hào)股骨假體裝配4號(hào)脛骨假體(FT)。對(duì)照組用3號(hào)股骨假體裝配3號(hào)脛骨假體(F=T)。通過ABAQUS軟件計(jì)算并分析膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后0°-120°屈曲時(shí)三維動(dòng)態(tài)有限元模型假體接觸的生物力學(xué)特性,比較不同組間假體接觸的最大等效應(yīng)力。4.數(shù)據(jù)結(jié)果采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行分析,以雙因素?zé)o重復(fù)試驗(yàn)的方差分析比較兩種因素對(duì)聚乙烯墊片最大等效應(yīng)力的影響。檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。[結(jié)果]1.膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后在垂直受力屈曲運(yùn)動(dòng)過程中,在00-90°范圍內(nèi)股骨相對(duì)于脛骨滾動(dòng)的同時(shí)發(fā)生了向后方的滑動(dòng)并外旋；在90°-120°范圍內(nèi)股骨內(nèi)側(cè)髁向內(nèi)后方滑動(dòng),外側(cè)髁向上發(fā)生了抬離并內(nèi)旋。2.膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后在垂直受力屈曲運(yùn)動(dòng)過程中,隨著屈曲度數(shù)加深,應(yīng)力逐漸向聚乙烯墊片內(nèi)側(cè)后方集中,接近120°時(shí)在后緣形成相對(duì)較高的峰值應(yīng)力。3.在0°-120°屈膝過程中,實(shí)驗(yàn)組(FT, FT)與對(duì)照組(F=T)之間聚乙烯墊片內(nèi)側(cè)最大等效應(yīng)力比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P0.05)。4.在0°-80°屈膝過程中,實(shí)驗(yàn)組(FT, FT)與對(duì)照組(F=T)之間聚乙烯墊片外側(cè)最大等效應(yīng)力比較差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P0.05),當(dāng)屈膝超過80°后,股骨外側(cè)髁發(fā)生抬離。5.在屈膝0°-40°時(shí),實(shí)驗(yàn)組A(FT)與對(duì)照組(F=T)聚乙烯墊片內(nèi)外側(cè)最大等效應(yīng)力差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P0.05)；在屈膝0°-40°時(shí),實(shí)驗(yàn)組B(FT)與對(duì)照組(F=T)的聚乙烯墊片內(nèi)側(cè)最大等效應(yīng)力比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P0.05),聚乙烯墊片外側(cè)最大等效應(yīng)力比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P0.05)；在屈膝40°-80°之間時(shí),實(shí)驗(yàn)組(FT, FT)與對(duì)照組(F=T)聚乙烯墊片內(nèi)外側(cè)最大等效應(yīng)力差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P0.05)；屈膝超過80°時(shí),實(shí)驗(yàn)組(FT, FT)與對(duì)照組(F=T)聚乙烯墊片內(nèi)側(cè)最大等效應(yīng)力比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P0.05)。[結(jié)論]1.基于CT及MRI二維圖像并結(jié)合有限元法能夠建立出有效的膝關(guān)節(jié)三維動(dòng)態(tài)有限元模型,該模型可以用于膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后生物力學(xué)研究。2.膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后隨著屈曲度數(shù)加深,聚乙烯墊片內(nèi)側(cè)后方接觸應(yīng)力增加,更容易發(fā)生磨損。3.人工關(guān)節(jié)置換術(shù)后膝關(guān)節(jié)在0°-40°范圍之內(nèi)屈曲時(shí),選用的股骨假體型號(hào)小于脛骨假體型號(hào)時(shí),會(huì)導(dǎo)致聚乙烯墊片內(nèi)側(cè)最大等效應(yīng)力增加,有增加聚乙烯墊片磨損的風(fēng)險(xiǎn),但股骨假體型號(hào)大于脛骨假體型號(hào)時(shí),應(yīng)力增加不明顯。4.膝關(guān)節(jié)屈曲超過90°時(shí),股骨與脛骨假體型號(hào)不匹配會(huì)導(dǎo)致聚乙烯墊片內(nèi)側(cè)后緣最大等效應(yīng)力增加明顯,可能會(huì)導(dǎo)致脛骨平臺(tái)聚乙烯墊片產(chǎn)生分層磨損。5.當(dāng)股骨假體與脛骨假體不型號(hào)匹配時(shí),在膝關(guān)節(jié)反復(fù)的屈伸運(yùn)動(dòng)中,可能會(huì)導(dǎo)致脛骨平臺(tái)聚乙烯墊片遠(yuǎn)期磨損增加,減少假體使用壽命,且股骨假體型號(hào)小于脛骨假體型號(hào)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)更高。6.當(dāng)股骨假體與脛骨假體型號(hào)匹配使用時(shí),利于延長(zhǎng)假體使用壽命。
[Abstract]:Objective : To study the feasibility of 3D finite element model of knee joint based on CT and MRI two - dimensional image data .
3 . In the course of 0 擄 - 120 擄 flexion movement , there was no significant difference between the experimental group ( FT , FT ) and the control group ( F = T ) .
When the knee was 0 擄 -40 擄 , the difference was statistically significant between the experimental group B ( FT ) and the control group ( F = T ) . There was no significant difference in the effect force between the experimental group B ( FT ) and the control group ( F = T ) ( P0.05 ) .
There was no significant difference between the experimental group ( FT , FT ) and the control group ( F = T ) when the knee was 40 擄 -80 擄 ( P0.05 ) .
When the knee joint flexion exceeds 90 擄 , the maximum equal effect force on the medial side of the polyethylene insert is increased , and the wear of the polyethylene insert is increased .

【學(xué)位授予單位】：昆明醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：R687.4

【參考文獻(xiàn)】

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1 謝詩涓;白波;熊鶯;劉琦;吳梅詳;;股骨髁旋轉(zhuǎn)力線在三維重建圖像中的測(cè)量[J];廣州醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào);2008年04期

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本文編號(hào)：1841452