第一部分二維與三維圖像匹配技術(shù)在膝關(guān)節(jié)運動學(xué)中的應(yīng)用目的:近些年隨著醫(yī)學(xué)影像學(xué)與計算機測量軟件的發(fā)展,二維與三維圖像匹配技術(shù)逐漸應(yīng)用到運動學(xué)模式測量中。它的基本原理是應(yīng)用已知大小和形狀的三維圖像去匹配一個二維圖像,再反推出投影成二維圖像的另一個形狀相同的三維圖像的具體空間位置。在測量膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后患者的運動學(xué)模式過程中,主要是通過單平面X線透視機獲得患者假體在體內(nèi)的二維運動圖像。再通過假體已知的三維圖像去匹配這些二維圖像,最后反推得到假體在患者體內(nèi)的三維運動情況。關(guān)于二維與三維圖像匹配技術(shù)的測量精確度還存在爭議。本實驗測量研究應(yīng)用高精度3D激光掃描儀后的二維與三維圖像匹配技術(shù)在膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后運動學(xué)測量中的精確度。方法:應(yīng)用膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中的伸直、屈膝平衡技術(shù)安裝膝關(guān)節(jié)假體。去除人工膝關(guān)節(jié)模型中的前交叉韌帶,保留后交叉韌帶和側(cè)副韌帶。在截骨導(dǎo)向器輔助下,將脛骨平面截成5°后傾角。在操作過程中,不行髕骨置換。將安裝膝關(guān)節(jié)假體的人工膝關(guān)節(jié)模型在單平面X線透視機下從0°到90°緩慢連續(xù)完成屈膝過程。將股骨假體的前緣與脛骨假體側(cè)面影像的夾角規(guī)定為屈曲角度。從0°到90°每隔10°取1張X線片進行測量。通過假體的側(cè)位X線片,提取假體的側(cè)位輪廓。通過高精度3D激光掃描儀和WiildFire5.0軟件獲得假體的三維圖像。手動旋轉(zhuǎn)移動三位圖像使其與0°對應(yīng)的側(cè)位輪廓重合。從而獲得股骨假體相對于脛骨假體的0°三維空間位置。然后通過微調(diào)可以獲得其他9個位置。測量三維空間位置中股骨相對于脛骨的最低點。將脛骨假體的金屬托平面定義為參考平面。在參考平面中,金屬托平面的中心點定義為原點。連接金屬托平面內(nèi)外側(cè)緣的連線定義為x軸,通過原點與其垂直的軸定義為y軸,通過原點與參考平面垂直的軸定義為z軸。金屬托的前側(cè)定義為y軸的正方向,金屬拖的外側(cè)定義為x軸的正方向。移動參考平面與股骨假體相接觸,接觸區(qū)域的直徑小于0.2mm視為接觸區(qū)。接觸區(qū)的中心點視為最低點。最低點三維空間坐標(biāo)作為測量位置。通過高精度3D激光掃描儀測量三維空間位置中股骨相對于脛骨的最低點三維空間坐標(biāo),將其作為它的真實位置。比較測量位置相對于真實位置的誤差,從而得到二維與三維圖像匹配技術(shù)在膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后運動學(xué)測量中的精確度。結(jié)果:分別對二維與三維圖像匹配技術(shù)和3D激光掃描儀測量股骨假體相對于脛骨假體在冠狀面、水平面、矢狀面不同度角的移動及旋轉(zhuǎn)誤差采用配對t檢驗,各角度在不同維度上的移動及旋轉(zhuǎn)誤差無統(tǒng)計學(xué)差異。冠狀面在30°角移動誤差最大為0.60±1.39(mm),水平面最大為90°角移動誤差最大為0.81±1.53(mm),矢狀面最大為70°角移動誤差最大為2.01±4.37(mm),計算0-90°角全部移動誤差的平均值分別為0.38±1.04(mm),0.50±1.33(mm),1.50±4.28(mm),兩種測量方法比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義。冠狀面在80°角旋轉(zhuǎn)誤差最大為3.54±4.88(°),水平面最大為70°角旋轉(zhuǎn)誤差最大為0.79±3.24(°),矢狀面最大為50°角旋轉(zhuǎn)誤差最大為0.59±1.28(°),計算0-90°角全部旋轉(zhuǎn)誤差的平均值分別為2.04±3.42(°),0.59±3.13(°),0.48±1.87(°),兩種測量方法比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義。小結(jié):應(yīng)用高精度3D激光掃描儀的二維與三維圖像匹配技術(shù)可以精確測量膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后患者的膝關(guān)節(jié)運動學(xué)模式,為提高假體的設(shè)計和臨床醫(yī)生的手術(shù)水平提供了重要幫助,從而幫助提高患者的術(shù)后生活質(zhì)量。第二部分在應(yīng)用保留后叉韌帶型假體膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中脛骨后傾角的改變對膝關(guān)節(jié)運動軌跡的影響目的:膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后,膝關(guān)節(jié)的運動軌跡較術(shù)前發(fā)生了變化。正常膝關(guān)節(jié)在屈膝過程中,股骨內(nèi)側(cè)髁相對于脛骨不動或少量后移。而膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后的一些患者在屈膝的過程中,股骨內(nèi)側(cè)髁相對于脛骨出現(xiàn)了矛盾性前移。本實驗研究在應(yīng)用保留后叉韌帶型假體膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中脛骨后傾角的改變對膝關(guān)節(jié)運動軌跡的影響,并觀察脛骨后傾角的改變對矛盾性前移的影響。方法:本實驗對9例行雙膝保留后叉韌帶型假體關(guān)節(jié)置換術(shù)后2年的女性患者進行了回顧性研究。這9例膝內(nèi)側(cè)骨性關(guān)節(jié)炎的患者應(yīng)用了同一公司生產(chǎn)的大小、型號相同的假體。用患者術(shù)前的脛骨后傾角減去術(shù)后的脛骨后傾角。根據(jù)術(shù)中脛骨后傾角的變化進行了分組:組1≧3°(n=10),組23°(n=8)。術(shù)前所有患者都為伴有內(nèi)翻畸形、前交叉韌帶完整的膝內(nèi)側(cè)骨性關(guān)節(jié)炎患者(Kellgren-Lawrence分級III度)。創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和外翻膝的患者都被排除在外。組1患者手術(shù)時的平均年齡為61.1歲(57~68歲),隨訪時間為術(shù)后24.3個月(24~25月)。最大屈曲角度為84°(60~90°)。組2患者手術(shù)時的平均年齡為61.3歲(57~68歲),隨訪時間為術(shù)后24.2個月(24~25月)。最大屈曲角度為83°(60~90°)。2組之間沒有統(tǒng)計學(xué)差異(P0.05)。術(shù)后所有患者的膝關(guān)節(jié)KSS評分大于90分,膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定并且沒有明顯的術(shù)后并發(fā)癥。術(shù)后組1患者的最大屈曲角度為125°(115~130°),組2患者的最大屈曲角度為123°(115~130°)。2組患者在單平面X線透視機下從0°到90°緩慢連續(xù)完成屈膝過程。從0°到90°每隔10°取1張X線片進行測量。我們通過患者術(shù)后的側(cè)位X線片,提取假體的側(cè)位輪廓。通過3D激光掃描儀和WiildFire5.0軟件獲得假體的三維圖像。手動旋轉(zhuǎn)移動三位圖像使其與0°對應(yīng)的側(cè)位輪廓重合。從而獲得股骨假體相對于脛骨假體的0°三維空間位置。然后通過微調(diào)可以獲得其他9個位置。通過二維與三維圖像匹配技術(shù)測量股骨內(nèi)外側(cè)髁相對于脛骨的運動軌跡。結(jié)果:組1患者在完全伸直狀態(tài)下(0°),股骨脛骨內(nèi)側(cè)接觸點的平均位置為-0.1±1.5mm(-3.1~1.9 mm)。在屈膝的過程中,股骨脛骨內(nèi)側(cè)接觸點持續(xù)后移。在屈膝90°時,股骨脛骨內(nèi)側(cè)接觸點的平均位置為-4.1±3.4mm(-11.4~-0.7 mm)。平均移動距離為4.0mm。在完全伸直狀態(tài)下(0°),股骨脛骨外側(cè)接觸點的平均位置為-1.1±1.1mm(-3.1~0.5 mm)。在屈膝的過程中,股骨脛骨外側(cè)接觸點持續(xù)后移。在屈膝90°時,股骨脛骨外側(cè)接觸點的平均位置為-11.1±1.5mm(-12.9~-8.1mm)。平均移動距離為10.0mm。在0°到90°的屈膝過程中,股骨脛骨外側(cè)接觸點的移動距離明顯大于股骨脛骨內(nèi)側(cè)接觸點的移動距離(P0.05)。組2患者在完全伸直狀態(tài)下(0°),股骨脛骨內(nèi)側(cè)接觸點的平均位置為0.2±2.0mm(-2.8~2.7mm)。在50°到90°的屈膝過程中,股骨脛骨內(nèi)側(cè)接觸點出現(xiàn)了矛盾性前移。在屈膝40°時,股骨脛骨內(nèi)側(cè)接觸點達到了最靠后的位置-2.7±2.0mm(-5.6~0.1 mm)。平均移動距離為2.9mm。在50°到90°的屈膝過程中,股骨脛骨內(nèi)側(cè)接觸點持續(xù)前移。在屈膝90°時,股骨脛骨內(nèi)側(cè)接觸點的平均位置為-0.5±1.8mm(-3.1~2.2mm)。平均移動距離為2.2mm。在完全伸直狀態(tài)下(0°),股骨脛骨外側(cè)接觸點的平均位置為-2.8±1.7mm(-6.0~-0.1 mm)。在屈膝的過程中,股骨脛骨外側(cè)接觸點持續(xù)后移。在屈膝90°時,股骨脛骨外側(cè)接觸點的平均位置為-8.7±2.3mm(-11.5~-4.9mm)。平均移動距離為5.9mm。在0°到90°的屈膝過程中,股骨脛骨外側(cè)接觸點的移動距離明顯大于股骨脛骨內(nèi)側(cè)接觸點的移動距離(P0.05)。小結(jié):在應(yīng)用保留后叉韌帶型假體膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中適當(dāng)減少脛骨后傾角可以防止矛盾性前移的出現(xiàn)。第三部分膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中脛骨后傾角的改變對術(shù)后膝關(guān)節(jié)功能康復(fù)的影響目的:膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后,膝關(guān)節(jié)的功能康復(fù)受許多因素的影響。本實驗研究在應(yīng)用保留后叉韌帶型假體膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中脛骨后傾角的改變對術(shù)后膝關(guān)節(jié)功能康復(fù)的影響。方法:本實驗對10例行雙膝保留后叉韌帶型假體關(guān)節(jié)置換術(shù)后1年的女性患者進行了回顧性研究。這10例膝內(nèi)側(cè)骨性關(guān)節(jié)炎的患者應(yīng)用了同一公司生產(chǎn)的大小、型號相同的假體。用患者術(shù)前的脛骨后傾角減去術(shù)后的脛骨后傾角。根據(jù)術(shù)中脛骨后傾角的變化進行了分組:組1≧3°(n=11),組23°(n=9)。術(shù)前所有患者都為伴有內(nèi)翻畸形、前交叉韌帶完整的膝內(nèi)側(cè)骨性關(guān)節(jié)炎患者(Kellgren-Lawrence分級III度)。創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和外翻膝的患者都被排除在外。組1患者手術(shù)時的平均年齡為61.4歲(57~68歲),隨訪時間為術(shù)后12.3個月(12~13月)。最大屈曲角度為86°(60~90°)。VAS膝關(guān)節(jié)疼痛評分9.20,KSS膝關(guān)節(jié)功能評分23.42,WOMAC膝關(guān)節(jié)功能評分63.42。組2患者手術(shù)時的平均年齡為61.5歲(57~68歲),隨訪時間為術(shù)后12.4個月(12~13月)。最大屈曲角度為84°(60~90°)。VAS膝關(guān)節(jié)疼痛評分9.27,KSS膝關(guān)節(jié)功能評分23.38,WOMAC膝關(guān)節(jié)功能評分62.14。2組之間沒有統(tǒng)計學(xué)差異(P0.05)。按照Utzschneider等人的方法,參考脛骨近端解剖軸來測量脛骨后傾角的大小。術(shù)后1年測量患者的膝關(guān)節(jié)運動軌跡。2組患者在單平面X線透視機下輔助于扶手從0°到90°緩慢連續(xù)完成負(fù)重屈膝過程。從0°到90°每隔10°取1張X線片進行測量。我們通過患者術(shù)后的側(cè)位X線片,提取假體的側(cè)位輪廓。通過3D激光掃描儀和WiildFire5.0軟件獲得假體的三維圖像。手動旋轉(zhuǎn)移動三位圖像使其與0°對應(yīng)的側(cè)位輪廓重合。從而獲得股骨假體相對于脛骨假體的0°三維空間位置。然后通過微調(diào)可以獲得其他9個位置。最終獲得了股骨內(nèi)外側(cè)髁相對于脛骨的運動軌跡。用VAS評分測定術(shù)后患者的疼痛程度。用WOMAC評分表及KSS評分測定患者術(shù)后功能的康復(fù)情況。結(jié)果:組1患者在0°到90°的屈膝過程中,股骨脛骨內(nèi)側(cè)接觸點持續(xù)后移。組2患者在0°到20°的屈膝過程中,股骨脛骨內(nèi)側(cè)接觸點持續(xù)后移。在20°到50°的屈膝過程中,股骨脛骨內(nèi)側(cè)接觸點幾乎保持不動。在50°到90°的屈膝過程中,股骨脛骨內(nèi)側(cè)接觸點持續(xù)前移。在屈膝90°時,組1患者股骨脛骨內(nèi)側(cè)接觸點的平均位置相對于組1患者明顯靠后(P=0.007)。這2組患者的股骨脛骨外側(cè)接觸點都出現(xiàn)了不同程度的持續(xù)后移。在完全伸直狀態(tài)下(0°),組1患者股骨脛骨外側(cè)接觸點的平均位置相對于組2患者明顯靠前(P=0.038)。但是在屈膝90°時,組1患者股骨脛骨外側(cè)接觸點的平均位置相對于組2患者明顯靠后(P=0.016)。因此在0°到90°的屈膝過程中,組1患者股骨脛骨外側(cè)接觸點的移動距離明顯大于組2患者股骨脛骨外側(cè)接觸點的移動距離(P0.001)。組1患者的VAS及WOMAC評分低于組2患者,KSS評分高于組2患者。組2的患者在屈膝20°到90°時,股骨內(nèi)側(cè)髁行相對于脛骨出現(xiàn)了矛盾性前移。小結(jié):在應(yīng)用保留后叉韌帶型假體膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中適當(dāng)減少脛骨后傾角可以提高患者膝關(guān)節(jié)功能康復(fù)。矛盾性前移可以影響患者膝關(guān)節(jié)功能的恢復(fù)。第四部分不同脛骨后傾角的改變對術(shù)后膝關(guān)節(jié)功能康復(fù)及術(shù)后并發(fā)癥的影響的病例長期隨訪研究目的:本實驗回顧性研究了在應(yīng)用保留后叉韌帶型假體膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中脛骨后傾角的改變對術(shù)后膝關(guān)節(jié)功能康復(fù)及術(shù)后并發(fā)癥的長期影響。方法:本實驗對2012年9月到2013年9月期間的150例患者的180例行膝保留后叉韌帶型假體關(guān)節(jié)置換術(shù)后3年的恢復(fù)情況進行了回顧性研究。用患者術(shù)前的脛骨后傾角減去術(shù)后的脛骨后傾角。根據(jù)術(shù)中脛骨后傾角的變化進行了分組:組1,5°;組2,3°到5°;組3,0°到3°;組4,-3°到0°;組5,-3°。術(shù)前所有患者都為伴有內(nèi)翻畸形、前交叉韌帶完整的膝內(nèi)側(cè)骨性關(guān)節(jié)炎患者(Kellgren-Lawrence分級III度)。創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和外翻膝的患者都被排除在外。術(shù)后3年測量患者膝關(guān)節(jié)的VAS疼痛評分、KSS膝關(guān)節(jié)功能評分及WOMAC膝關(guān)節(jié)功能評分及術(shù)后并發(fā)癥情況。結(jié)果:術(shù)后3年5組患者的疼痛評分較術(shù)前降低,在1.0-3.0之間,組間比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(χ2=94.300,P0.001);KSS評分較術(shù)前升高,組5中位數(shù)最低為77.0,組2最高為98.0,組間差異有統(tǒng)計學(xué)意義(χ2=163.580,P0.001);WOMAC評分低于術(shù)前,評分中位數(shù)分別為23.0,10.0,13.0,19.0,25.0,組5最高,組2最低,組間比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(χ2=164.118,P0.001)。術(shù)后所有患者均未出現(xiàn)假體松動、假體周圍骨折及襯墊磨損等相關(guān)并發(fā)癥發(fā)生。小結(jié):脛骨后傾角的改變與膝關(guān)節(jié)置換患者術(shù)后的長期康復(fù)密切相關(guān),減少太多或增加太多都會影響患者術(shù)后膝關(guān)節(jié)功能的長期康復(fù),沒有影響到術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生。結(jié)論:在我們的實驗中,二維與三維圖像匹配技術(shù)可以精確測量膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后運動學(xué)模式,為提高假體的設(shè)計和臨床醫(yī)生的手術(shù)水平提供重要幫助,從而提高患者的術(shù)后生活質(zhì)量。在應(yīng)用保留后叉韌帶型假體膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中適當(dāng)減少脛骨后傾角可以防止矛盾性前移的出現(xiàn)。在應(yīng)用保留后叉韌帶型假體膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中適當(dāng)減少脛骨后傾角可以促進患者膝關(guān)節(jié)功能康復(fù)。矛盾性前移可以影響患者膝關(guān)節(jié)功能的恢復(fù)。脛骨后傾角的改變與膝關(guān)節(jié)置換患者術(shù)后的長期康復(fù)密切相關(guān),減少太多或增加太多都會影響患者術(shù)后膝關(guān)節(jié)功能的長期康復(fù)。沒有影響到術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生。
【學(xué)位單位】：河北醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：R687.4
【部分圖文】：

圖 1 手術(shù)前后的脛骨后傾角Fig.1 a:The preoperative posterior tibial slopeb:The postoperative posterior tibial slope

圖 2 兩組患者的股骨脛骨接觸點emorotibial articular contact kinematics of group 1 (a) and grou

1 患者股骨脛骨內(nèi)側(cè)接觸點的平均位置相對于組 2 患者的離(P<0.05)he average medial femorotibial articular contact point(a)ofup 2 during the whole bend progress (P<0 .05)
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8 陳舉;電針聯(lián)合功能鍛煉對膝骨關(guān)節(jié)炎全膝人工關(guān)節(jié)置換術(shù)后關(guān)節(jié)功能康復(fù)的臨床觀察[D];福建中醫(yī)藥大學(xué);2016年

9 陳敏;上肢洗傷方熏洗治療對柯雷氏骨折后腕關(guān)節(jié)功能康復(fù)的療效觀察[D];福建中醫(yī)藥大學(xué);2012年

10 閆金洪;全膝關(guān)節(jié)置換（TKA）術(shù)后連續(xù)股神經(jīng)阻滯聯(lián)合關(guān)節(jié)周圍注射鎮(zhèn)痛及早期膝關(guān)節(jié)功能康復(fù)研究[D];第四軍醫(yī)大學(xué);2013年

本文編號：2856775