单髁膝关节置换胫骨元件不同固定柱形状的有限元分析

目的针对单髁膝关节置换后胫骨前内侧疼痛、胫骨元件松动以及对侧关节炎恶化的问题,通过有限元方法比较分析胫骨元件固定柱的不同几何形状对胫骨应力分布的影响。方法建立有效的单髁膝关节置换有限元模型,对胫骨元件固定柱的形状进行设计。在相同的加载条件下,分别对双柱形、单脊形、双脊形和十字星形胫骨元件进行有限元分析,并与完整膝关节模型进行对比,评估胫骨元件固定柱不同形状设计对胫骨前内侧皮质骨应力、胫骨截骨面松质骨应力、胫骨对侧软骨应力的影响。结果单髁置换后胫骨前内侧皮质骨应力峰值均增大。与完整膝关节相比,在双柱形、单脊形、双脊形和十字星形胫骨元件固定柱的模型中,胫骨前内侧皮质骨应力峰值分别增加56.1%、55.9%、54.5%和68.4%。单脊形和双脊形胫骨元件松质骨截骨面应力峰值比完整胫骨分别减小8.1%和15.6%,而双柱形和十字星形则分别增大67.9%和121.5%,超过松质骨的疲劳屈服应力。双柱形、单脊形、双脊形和十字星形胫骨固定柱对应的胫骨对侧软骨应力峰值相比于完整胫骨分别减小42.1%、26.6%、24.2%和28.5%。结论单髁膝关节置换改变了胫骨内外侧的载荷分布,使置换侧承受更大的载荷。单脊形和双脊形胫骨元件在降低胫骨前内侧皮质骨和截骨面松质骨应力方面效果更好,其中单脊形胫骨元件更接近完整膝关节胫骨的应力分布。研究结果可为设计更符合膝关节力学性能的单髁膝关节假体提供理论依据。

锁骨接骨板预弯塑形的生物力学研究

目的比较解剖型锁骨板与重建型锁骨板的生物力学特性,并探究预弯塑形及反复弯制对重建型锁骨板生物力学性能的影响,为临床治疗锁骨中段骨折提供生物力学依据。方法依据解剖型锁骨板的形状对重建型锁骨板分别进行1、2、3、5次弯制,通过静态压缩实验测试并比较各组试件的生物力学差异性。结果解剖型骨板固定刚度和强度显著优于重建型未弯制骨板。人工预弯1次后的重建型骨板与解剖型骨板间固定刚度和强度差异不明显。弯制对骨板力学性能有较大影响,且弯制1次后骨板固定刚度和强度明显提高。骨板仅弯制1次后再弯制会明显降低骨板的力学性能。结论与锁骨贴合度更高的解剖板和弯制1次的解剖型重建板与未塑形重建板相比,固定刚度和强度更佳。建议术者在使用重建型锁骨板进行骨折固定手术时,应根据患者锁骨解剖形态进行适当的预弯塑形,并尽量减少重复弯制次数,以维持骨板的刚度与强度。

先天性髋关节发育不良股骨近端髓腔内径曲线形态

目的测量并分析国内先天性髋关节发育不良(developmental dysplasia of the hip,DDH)患者股骨近端形态参数与髓腔内径曲线,为DDH股骨柄设计提供参考依据。方法进行股骨三维重建后,测量并比较分析30名正常人(30髋,男21名,女9名,平均年龄29.4岁)和64名DDH患者(74髋,男12名,女52名,平均年龄45.3岁)股骨近端形态参数和多个高度上髓腔内外径、前后径,建立不同人群的髓腔内径曲线并进行比较分析。结果 DDH患者与正常人群相比,前倾角(26.39°±14.74°vs 15.68°±7.95°)显著较大(P=0.001),颈干角(125.65°±5.73°vs 129.19°±5.80°)、峡部高度[(99.14±14.62) mm vs (110.13±11.73) mm]、髓腔开大指数[(3.63±0.77) vs (4.45±0.79)]、股骨头直径[(44.01±5.75)mm vs (47.26±3.94)mm]和偏心距[(31.80±3.82)mm vs (36.42±4.84)mm]则显著较小(P<0.05)。结合测量所得的髓腔前后径、内外径与所拟合的内径曲线,DDH近端髓腔呈现的特点为内外径变狭窄、前后径向前偏移。在不同分型DDH中,股骨的变形程度随着分型增大愈发严重,CroweⅣ型DDH患者与其他分型间的股骨髓腔形态存在较大差异。结论 DDH患者的平均股骨近端曲线与正常人群存在较大差异,且DDH的不同分型间也存在形态差异。研究结果有助于定量了解DDH患者的股骨近端形态特征,为设计适用于DDH患者的新型股骨柄提供参考依据。

Mg-1．5Sr合金在大鼠骨修复过程中降解的实验研究

目的探讨Sr含量为1．5wt％时Mg-Sr合金在体内的降解行为及其对骨生长的促进作用。方法选取12只8周龄SD雄性大鼠，随机分成两组（n=6）：将Mg-1．5Sr合金制成的多孔支架植入到SD大鼠左侧股骨髁作为实验组，对照组左侧股骨髁植入纯Mg支架。术后4、8、12周进行Micro—CT扫描，通过断层图像观察支架降解状况及骨生长情况。重建支架3D模型并比较各时期体积变化，计算支架在体内的降解速率。测量支架周围的骨密度（BMD）、骨体积分数（BV／TV）、骨小梁厚度（Tb．Th）、骨小梁数量（Tb．N），分析骨生长状况。结果术后4、8、12周断层图像显示实验组Mg-1．5Sr支架较对照组纯Mg支架降解更为缓慢，且周围新骨生长面积更大。术后4、8、12周实验组Mg-1．5Sr合金在体内的降解速率平均分别为（0．34±0．04）、（0．28±0．09）、（0．31±0．05）mm／年，显著低于对照组纯Mg支架[（0．51±0．01）、（0．37±0．08）、（0．39±0．06）mm／年]，差异均有统计学意义（P〈0．05）。术后12周实验组的BMD、BV／TV、Tb．Th、Tb．N平均分别为（0．62±0．08）g／mm^3、53％±11％、（298±50）μm、（0．0027±0．0002）个／μm，均显著高于对照组[（0．56±0．08）g／mm^3、48％±8％、（220±40）μm、（0．0023±0．0002）个／μm]，差异有统计学意义（P〈0．05）。结论Mg．1．5Sr合金具有良好的生物相容性，在体内降解速率低且具有良好的成骨性能，是-种具有巨大潜能的骨科内植入材料。