基于亚洲人种解剖学特征的膝关节假体设计

目的针对目前市面上膝关节假体大多基于高加索人结构特征设计的现状,本研究旨在设计一种基于亚洲人种膝关节解剖学特征的膝关节假体,以提高术后满意度。方法本研究基于亚洲人种膝关节MRI数据,通过特征提取与统计分析,指出亚洲人种膝关节相对于高加索人种具有显著性差异。采用有界双调和权重与迭代最近点算法相结合的网格配准方法对膝关节进行参数化重构和模型配准。采用PCA对重构模型进行点云坐标降维处理,构建亚洲人种膝关节平均模型,提取影响膝关节形状主成分因素。根据分析结果设计膝关节假体,基于人体肌骨数字孪生模型进行适配度分析、运动学和动力学仿真分析,将其与自然膝关节和市面主流膝关节假体产品进行比较以验证本研究的假体设计。结果本研究所设计的膝关节假体与亚洲人种膝关节具有更好的适配度,更符合亚洲人种膝关节生理特点。根据基于高保真膝关节有限元的运动学性能和动力学性能仿真结果,本研究设计假体优于所对比的其他产品,更接近于自然膝关节并能满足患者日常活动需求。结论本研究提出的基于亚洲人种特征的膝关节假体设计具有潜在临床应用前景,可以为亚洲人种患者提供更加个性化、精准的膝关节替代治疗方案,提高手术治疗效果和术后满意度。