【摘要】：目的:1.對膝關(guān)節(jié)畸形的三維模型進(jìn)行數(shù)字化分析和手術(shù)方案規(guī)劃,設(shè)計通用可調(diào)節(jié)的數(shù)字化三維矯形系統(tǒng)輔助膝關(guān)節(jié)畸形實施精準(zhǔn)矯形。并對矯形系統(tǒng)進(jìn)行有限元分析驗證力學(xué)性能,在體外模擬試驗中驗證其矯形效果。2.測量三維矯形系統(tǒng)在三維空間上(額狀面和矢狀面上)撐開不同度數(shù)時所對應(yīng)的撐開距離,形成一個數(shù)據(jù)表,作為膝關(guān)節(jié)畸形矯形術(shù)術(shù)前設(shè)計的參考依據(jù)。3.對該矯形系統(tǒng)在臨床中的應(yīng)用進(jìn)行分析,對比采用數(shù)字化方法進(jìn)行手術(shù)三維設(shè)計、并借助矯形系統(tǒng)輔助矯形,以及采用傳統(tǒng)手術(shù)方式行截骨矯形術(shù),比較兩種手術(shù)方式的臨床療效。方法:1.通用可調(diào)式膝關(guān)節(jié)畸形三維精準(zhǔn)矯形系統(tǒng)的設(shè)計:通過Mimics和Imageware軟件對膝關(guān)節(jié)畸形的模型進(jìn)行重建、測量和截骨設(shè)計,對畸形方式和程度進(jìn)行定量診斷,并確定截骨平面和矯正角度。在UG軟件中設(shè)計出輔助矯形手術(shù)的矯形系統(tǒng)各個部件,分別用于輔助三維空間畸形的矯正。2.膝關(guān)節(jié)畸形三維精準(zhǔn)矯形系統(tǒng)的有限元分析:將股骨模型導(dǎo)入Geomagic中進(jìn)行有限元分析前處理,處理后的模型與矯形系統(tǒng)部件一起導(dǎo)入SolidWorks軟件中賦予不同的關(guān)系后進(jìn)行模型裝配,裝配完成后以x.t格式保存并導(dǎo)入有限元分析軟件進(jìn)行網(wǎng)格劃分、材料賦值和負(fù)荷加載等,操作完成后提交作業(yè)進(jìn)行運算。對矯形系統(tǒng)進(jìn)行體外模擬試驗研究,驗證矯形系統(tǒng)輔助膝關(guān)節(jié)畸形的矯形效果。3.膝關(guān)節(jié)畸形不同矯正度數(shù)對應(yīng)撐開距離的測量過程:在Imagewarer軟件中將下肢模型以原點為中心對齊,將矯形部件導(dǎo)入后,在截骨面的近端和遠(yuǎn)端做出圓球,運用位移、旋轉(zhuǎn)、智能選取球心等操作,測量球心之間的距離,即為額狀面和矢狀面分別撐開的距離。4.對采用數(shù)字化方法進(jìn)行手術(shù)三維設(shè)計、借助矯形系統(tǒng)輔助矯形的手術(shù)組,和采用傳統(tǒng)手術(shù)方式矯形的手術(shù)組進(jìn)行對比,比較術(shù)中出血量多少、手術(shù)時間長短、術(shù)中透視次數(shù)和術(shù)前、術(shù)后脛股角,并對其結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。結(jié)果:1.設(shè)計出了第一代通用可調(diào)式膝關(guān)節(jié)畸形數(shù)字化三維矯形系統(tǒng),并將第一代矯形系統(tǒng)應(yīng)用于臨床。從臨床操作的便捷性角度出發(fā),設(shè)計出第二代矯形系統(tǒng),該優(yōu)化設(shè)計能夠更好地方便臨床操作。2.借助imageware軟件對膝關(guān)節(jié)畸形模型進(jìn)行測量,獲得額狀面、矢狀面分別矯正不同度數(shù)時對應(yīng)的額狀面和矢狀面應(yīng)該撐開的距離,從(額狀面5°,矢狀面5°)至(額狀面30°,矢狀面30°),該測量結(jié)果制作出的參考數(shù)據(jù)表可以為骨科醫(yī)師術(shù)前手術(shù)規(guī)劃提供參考依據(jù)。3.對該矯形系統(tǒng)進(jìn)行有限元分析,分析額狀面和矢狀面分別矯正10°狀態(tài)的力學(xué)結(jié)果,發(fā)現(xiàn)加載負(fù)荷后最大力的集中部位位于矯形旋轉(zhuǎn)軸上,但并未超過矯形軸的承受能力,證實該矯形系統(tǒng)在輔助矯形過程中性能良好。對矯形系統(tǒng)進(jìn)行體外模擬試驗,證實矯形效果確切。4.借助該三維矯形系統(tǒng)輔助膝關(guān)節(jié)畸形三維矯形手術(shù)組,臨床效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)手術(shù)組,術(shù)前、術(shù)后影像學(xué)評估和術(shù)中、術(shù)后觀察證實:三維矯形手術(shù)組術(shù)中出血量、手術(shù)時間、術(shù)中透視次數(shù)明顯低于傳統(tǒng)手術(shù)組,術(shù)后HSS評分高于傳統(tǒng)手術(shù)組,術(shù)后脛股角明顯優(yōu)于傳統(tǒng)手術(shù)組。結(jié)論:1.借助數(shù)字化技術(shù)能夠輔助膝關(guān)節(jié)畸形進(jìn)行精準(zhǔn)矯形手術(shù)設(shè)計,通用可調(diào)式膝關(guān)節(jié)畸形三維矯形系統(tǒng)的使用縮短了術(shù)前設(shè)計時間,避免了個性化輔助手術(shù)模板CAD設(shè)計和3D打印的麻煩,并能夠?qū)崿F(xiàn)截骨矯形的精準(zhǔn)、快速,恢復(fù)下肢力線與外觀。2.膝關(guān)節(jié)畸形三維矯形撐開距離測量和參考數(shù)據(jù)表和制作,能夠給予骨科醫(yī)師術(shù)前設(shè)計的參考標(biāo)準(zhǔn),為微創(chuàng)、精準(zhǔn)矯形外科的研究提供了一種新的探索思路。3.研究通用可調(diào)式膝關(guān)節(jié)矯形系統(tǒng)對膝關(guān)節(jié)畸形進(jìn)行三維矯形手術(shù),提高矯形效果,滿足當(dāng)今時代患者因美學(xué)標(biāo)準(zhǔn)提升而對下肢骨骼畸形矯正和解剖結(jié)構(gòu)優(yōu)化所提出的更高要求。
【圖文】：

圖 1-4-1：建立股骨髁上截面點云 圖 1-4-2：截骨平面截面點云擬合圖 1-4-3：截骨平面輪廓曲線前后、左右徑測量.5 膝關(guān)節(jié)畸形數(shù)字化三維矯形系統(tǒng)的設(shè)計1.5.1 膝關(guān)節(jié)矯形手術(shù)設(shè)計流程1.5.1.1 三維建模和評估對膝關(guān)節(jié)畸形患者行雙下肢CT薄層掃描，掃描范圍為：骨盆和雙下肢連續(xù)薄

圖 1-4-1：建立股骨髁上截面點云 圖 1-4-2：截骨平面截面點云擬合圖 1-4-3：截骨平面輪廓曲線前后、左右徑測量.5 膝關(guān)節(jié)畸形數(shù)字化三維矯形系統(tǒng)的設(shè)計1.5.1 膝關(guān)節(jié)矯形手術(shù)設(shè)計流程1.5.1.1 三維建模和評估對膝關(guān)節(jié)畸形患者行雙下肢CT薄層掃描，，掃描范圍為：骨盆和雙下肢連續(xù)薄
【學(xué)位授予單位】：廣州中醫(yī)藥大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：R687.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2624567