基于SLM的髋臼杯多孔结构设计与力学性能分析

目的获得长期稳定性更优的医用多孔髋臼杯。方法利用三周期极小曲面方法设计出更适合应用于髋臼杯的多孔结构,采用选区激光熔化方法进行加工成形。对样件进行测量得到其力学性能参数。对得到的弹性模量、屈服强度进行分析,得出不同结构的变形模型及设计参数对多孔结构力学性能的影响,选择力学性能和生物相容性均符合髋臼杯多孔需求的一组多孔结构。结果制造出的多孔结构弹性模量为3.27~7.44 GPa,屈服强度为164.84~407.21 MPa。试验结果表明,TPMS设计的多孔结构力学性能优良,除了70%与75%孔隙率的P结构之外,均可以在力学性能上满足髋臼杯的制造。从变形模式看,P结构变形模式以拉伸为主,G结构与D结构为混合模式变形。其中,G结构设计参数对多孔样件的力学性能影响最大。结论得到最适合制造髋臼杯多孔结构的是TPMS的G结构,并将G结构应用于髋臼杯的三维模型中。

犬全髋置换术后髋臼杯骨长入情况的临床影像学评价

髋臼杯假体移位是犬全髋关节置换手术中最常见的并发症,为了掌握髋臼杯全髋置换手术后的骨长入情况,本试验收集了10例临床病例,通过骨盆标准侧位和骨盆45°打开股骨内外侧位X线检查进行多孔髋臼杯骨长入论证。结果显示,全部病例的多孔髋臼杯都获得了良好的稳定性和骨长入情况。本试验为犬全髋置换手术术前制定更好的手术计划和术后更好地评估骨长入提供了依据。

基于Stryker髋关节手术导航系统的髋臼杯定位精度分析

基于计算机辅助导航(CANS)与非导航术式(MANS)的髋关节置换术临床数据,采用Mimics和Matlab编程构建植入髋臼杯定位精度测量方法。经对50例CANS与MANS髋关节置换髋臼杯前倾角和外展角进行测量与统计。结果表明,采用CANS进行全髋置换时,髋臼杯定位精度高于MANS方式,髋臼杯定位处于安全范围的几率大于MANS方式。CANS可以很好地提高髋臼杯假体植入的精确度,有效降低术后关节脱位发生的几率。

陀螺仪在全髋置换髋臼杯定位中的应用

背景:全髋置换中良好的髋臼假体方位对于手术的成功起到了至关重要的作用。传统定位工具或精确度欠佳、或太过繁琐,限制了其应用。目的:对比陀螺定位仪与传统定位技术在全髋置换髋臼杯定位中的优劣。方法:应用外侧入路,在同一个塑料髋部模型上由不同经验年限的医生利用传统方法进行了100次髋臼杯定位(每人20次40°外展和15°前倾);再利用陀螺定位仪分别进行了60次相同角度的定位,记录实测角度与事先设定角度的误差。结果与结论:与传统技术相比,使用螺仪定位仪测量的外展角和前倾角误差明显下降。提示陀螺定位仪能使全髋置换中髋臼杯的定位更加精确。

锁定螺钉辅助髋臼杯不同固定方式的有限元分析

背景:人工髋关节置换后失败的一个重要原因是假体无菌性松动。传统髋臼杯固定方式在维持臼杯初始稳定性上仍然存在争议,进一步改进臼杯的固定方式来增加其稳定性是一种可以考虑的方法。目的:分析锁定螺钉辅助髋臼杯固定方式的可行性和优越性。方法:通过软件Solidworks重建髋臼杯和螺钉并加以组配,对比3种方式下(髋臼杯、髋臼杯和普通松质骨螺钉、髋臼杯和锁定松质骨螺钉)髋臼杯、螺钉受到的应力以及髋臼杯受到的剪切力。结果与结论:①建立的髋臼杯与螺钉的有限元模型几何相似性好,能用于有限元分析;②组配有锁定螺钉的髋臼杯受到的应力和剪切力较单独的髋臼杯和组配普通螺钉的髋臼杯小;③锁定螺钉承受应力较普通螺钉增高,能有效地分散髋臼杯受到的剪切力;④提示组配锁定螺钉来固定髋臼杯可有效防止髋臼杯不稳、假体松动的可能;较传统方式能更好地为髋臼杯提供稳定性,为后期骨组织长入维持力学环境;较组配普通螺钉方式引起的承载应力能力有限、抗髋臼杯剪切力偏低等情况优越。

异体颗粒松质骨移植治疗髋臼杯稳定的髋臼周围骨溶解

[目的]评价异体颗粒松质骨移植治疗THA术后髋臼杯稳定的髋臼周围骨溶解的效果。[方法]自1996年4月-2000年7月，对26例髋臼杯周围骨溶解而假体稳定者行保留髋臼杯，清除病灶、异体颗粒松质骨移植术，并更换聚乙烯内衬和股骨头假体。术后平均随访5．5a。对临床结果、骨溶解病变范围和骨移植愈合分别用Harris髋关节评分系统、放射线影像学和骨移植愈合分级系统进行评价。[结果]Harris评分由翻修术前的平均82分增加到术后平均88分；X线片示髋臼杯周围骨溶解范围正位由术前23．8mm×24．9mm减小到术后11．5mm×8．2mm，侧位由术前的11．1mm×11．6mm减少到术后5．3mmx4．5mm；异体骨愈合程度Ⅰ级12例（46％），Ⅱ级14例（54％）。[结论]保留髋臼杯、清除病灶后行异体颗粒松质骨移植术是非骨水泥髋臼杯稳定的髋臼周围骨溶解治疗的有效措施，可以保留更多的髋臼骨量。降低手术的复杂程度。

标准化3D打印多孔钛合金髋臼杯全髋关节置换术的中期疗效

目的评价标准化3D打印多孔钛合金髋臼杯全髋关节置换术的中期临床疗效。方法回顾性分析2016年2月至2018年8月于北京大学国际医院骨科行标准化3D打印多孔钛合金髋臼杯全髋关节置换术患者临床病历资料23例(25髋)。疗效评价指标包括术后并发症发生情况和假体存活率,以及术后6个月和末次随访VAS疼痛评分、Harris评分、髋臼侧影像评价及臼杯存活率。随访39~69(51.7±10.7)个月。结果23例(25髋)上述髋关节置换术后无并发症发生,假体存活率100%。VAS评分术后6个月为(1.44±0.82),末次随访时为(0.08±0.27),较术前(7.48±0.96)均显著降低(P<0.05)。Harris评分术后6个月为(86.88±3.52),末次随访时为(95.04±1.86),较术前(45.64±4.55)均显著提高(P<0.05)。影像学评估透亮带是否出现两组术后VAS评分及Harris评分差异无统计学意义。结论标准化3D打印多孔钛合金髋臼杯全髋关节置换术的中期临床疗效良好,具有髋臼存活率高及降低假体无菌性松动的优势。

骨小梁结构髋臼杯和实体结构髋臼杯的三维模型仿真分析

背景:髋关节置换是治疗股骨头坏死、骨性关节炎、髋关节发育不良以及老年股骨颈骨折等髋关节疾病最有效的方法,因此有必要对髋关节置换的生物力学行为展开研究。目的:采用有限元仿真的方法模拟髋关节置换后骨小梁结构髋臼杯和实体结构髋臼杯模型的接触应力和米氏应力大小和分布情况,分析其对假体及髋关节的影响。方法:通过3-Matic Research 11.0软件设计了2种不同结构的髋关节假体组件模型:骨小梁结构髋臼杯和实体结构髋臼杯模型。并将设计好的模型经Hypermesh 14.0软件划分网格并赋予材料属性,最后导入有限元分析软件Abaqus 6.13软件中仿真分析,比较相同状态下2种髋臼杯的应力值和应力分布情况。结果与结论:骨小梁结构髋臼杯的应力呈散点状分布,分布范围广。实体结构髋臼杯容易出现应力集中现象,应力分布集中在受力点附近。骨小梁结构髋臼杯相对于实体结构髋臼杯而言,应力分布范围更大,应力分布更均匀,从而可以减轻髋关节假体之间的磨损,降低髋关节假体发生无菌性松动的风险。

Pinnacle髋臼杯系统在年轻患者髋关节置换术中的应用

探讨22例年轻患者(24髋)应用Pinnacle髋臼杯系统进行全髋关节置换术的应用效果。其中,股骨头坏死14例,先天性髋臼发育不良5例,强直性脊柱炎髋关节融合3例。充分术前准备后,在全身麻醉或腰部联合阻滞麻醉下经后外侧入路进行全髋关节置换术,术后给予相应的治疗和康复。所有患者均无脱位、感染、下肢深静脉血栓等并发症发生。Harris评分术前为44.5,术后3个月为92.1,术后6个月为95.4,术前和术后比较差异有统计学意义(P<0.01)。因此认为Pinnacle髋臼杯系统是年轻患者进行髋关节置换手术的很好选择。

人工全髋关节置换髋臼杯和股骨柄假体的选择及固定方式

人工全髋关节的长期稳定性是决定假体使用年限的关键，其影响因素主要有患者因素、手术因素、假体设计和选择因素等。选择合适的假体和固定方式能显著提高人工全髋关节手术的远期效果。

全髋关节置换时压配联合髋臼杯螺钉固定效果的分析

目的:探讨不使用髋臼杯螺钉辅助固定的非骨水泥压配臼杯在人工全髋关节置换中的应用价值。方法:对2011年1月~2015年1月期间因髋关节疾病在我院行全髋关节置换术的符合入选标准的80例患者进行回顾性分析。其中37例患者采用单纯压配固定(press-fit group,PG),43例患者采用压配联合髋臼杯螺钉固定(press-fit with screws group,PSG)。详细记录并比较两组患者的手术时间、术中出血量、术后伤口引流量、术前及末次随访时的Harris评分;分析并比较两组患者假体周围骨溶解、假体松动情况。结果:单纯压配固定的患者手术时间、术中出血及术后引流量均小于髋臼杯螺钉辅助压配固定的患者(P<0.05)。末次随访时采用单纯压配固定的患者出现髋臼假体周围骨溶解现象少于采用压配联合髋臼杯螺钉固定,但差异无统计学意义(P>0.05)。两组患者末次随访时均未出现假体周围骨折,假体松动等。两组患者末次随访时Harris评分均提高(P<0.05),两组患者手术前及末次随访时Harris评分间差异无统计学意义(P>0.05)。结论:全髋关节置换术是治疗髋关节疾病的有效手段。对于初次行全髋关节置换的老年患者,采用单纯压配固定更有利。

骨小梁金属髋臼杯联合低分子肝素钠对患者治疗效果和安全性分析

目的:探讨骨小梁金属髋臼杯联合低分子肝素钠对人工全髋关节置换术(THA)治疗患者的效果和安全性。方法:选择2014年6月-2016年7月100例行THA患者为研究对象,随机分对照组与研究组,各50例,患者均采用骨小梁金属髋臼杯,研究组在术后予低分子肝素钠皮下注射,术后1、10 d分别检测血液流变学指标及凝血功能指标。术后10 d彩色多普勒检测判断下肢深静脉血栓形成(DVT)的发生情况,观察药物不良反应。末次随访时采用Harris髋关节评分评估髋关节恢复的优良情况。结果:两组术后1 d的血流变学指标及凝血功能指标比较,差异无统计学意义(P>0.05)。术后10 d对照组无明显变化,而研究组的全血黏度(高切)、红细胞聚集指数、血浆黏度明显低于对照组,血浆凝血酶原时间及部分凝血酶活化时间明显优于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。研究组DVT发生率明显低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。两组均无肺栓塞、感染、神经损害等其他明显不良反应发生。末次随访,两组Harris髋关节评分及优良率比较,差异无统计学意义(P>0.05)。影像学随访,所有患者术后均无明显假体移位等情况发生,假体固定稳定。42例在假体与界面之间显示有骨长入征象。结论:THA中应用骨小梁金属髋臼杯近期疗效较好,术后加用低分子肝素钠可有效改善血液流变学与凝血功能,降低DVT发生率,安全性高,减少患者痛苦,值得应用。

不同透视角度下髋臼杯覆盖率:评估复杂类型髋关节发育不良全髋关节置换假体的位置

背景:髋臼杯覆盖率用于评估全髋关节置换术臼杯安放后的包容性与稳定性,而髋关节平片检查是一种普遍的全髋关节置换术中或术后髋臼杯覆盖率评估的一项手段,不同透视角度可能影响髋臼杯覆盖率的测量与评估。目的:探讨全髋关节置换术中不同透视角度下髋臼杯覆盖率之间的关系。方法:取3D打印合成的骨盆标本5个,通过打磨右侧髋臼安放直径52 mm的髋臼杯假体,以制备5个相同全髋关节置换术后髋臼模型。将制备好的骨盆模型以右侧髋臼为中心固定于C型臂机下进行透视,通过旋转C型臂机,透视出右髋关节正位片,上15°,30°,45°轴位片和左15°,30°,45°斜位片。通过Photoshop 2019软件计算出不同透视角度下臼杯覆盖率,比较不同角度轴位片及斜位片下的髋臼杯覆盖率与正位片的差异。结果与结论:(1)在轴位片髋臼杯覆盖率的测试中,随着轴位透视角度向上倾斜,臼杯覆盖率逐渐增大,其中上45°轴位片组显著高于髋关节正位片组[增加(6.72±1.57)%,P=0.009];(2)在斜位片髋臼杯覆盖率测试中,随着透视角度向左倾斜,覆盖率呈下降趋势,其中左45°斜位片组显著低于髋关节正位片组[减少(5.56±1.91)%,P=0.021];(3)结果说明,不同倾斜透视角度下的髋臼杯覆盖率存在差异。向上轴位倾斜角度越大,显示臼杯覆盖越多,而向对侧斜位倾斜角度越大,显示臼杯覆盖越少;提示对于全髋关节置换的患者需注意术中透视角度,而复杂类型的全髋关节置换的患者术中或术后可透视45°斜位片以进一步评估臼杯位置及覆盖。

打压植骨联合骨水泥髋臼杯修复髋臼缺损的研究进展

如今随着非骨水泥假体的不断改进以及用于填充骨缺损新型材料的发明,骨水泥假体在髋关节置换和翻修术中使用在逐渐减少,许多骨科医生已不再使用骨水泥型假体,但是打压植骨联合骨水泥型髋臼技术因其在修复髋臼侧骨缺损方面获得了令人满意的效果,填补了骨缺损,增加了骨质储备,得到了广大骨科医生的推崇。虽然这项技术沿用至今已长达40年之久,但是有关这项技术的研究仍未停止,本文将围绕这一技术的由来及应用、移植物的选择与处理、生物力学与组织学变化、临床效果和未来的展望做一综述。

应用于髋臼杯的TC4激光熔覆涂层工艺及性能

为研究激光熔覆工艺对髋臼杯表面Ti-6Al-4v(TC4)涂层的影响,采用高精度激光熔覆技术在髋臼杯表面制备了具有一定生物相容性的TC4涂层。利用ANSYS对熔覆过程进行有限元模拟,对熔覆工艺参数进行正交试验优化,分析了不同送粉速率下涂层的力学性能。研究结果表明:最优熔覆工艺参数组合为熔覆间距1 mm、熔覆行距0.4 mm、熔覆偏移1 mm、送粉速率1.5 g/s,在优化的工艺参数下获得的涂层具有良好的力学性能,能够应用于髋臼杯外杯表面。

全人工髋关节超高分子量聚乙烯髋臼杯组件取出物之磨耗分析

目的针对全人工髋关节超高分子量聚乙烯髋臼杯组件取出物(以下简称PE内衬组件)之磨耗进行相关性的评估,以磨耗计分的方式量化PE内衬组件表面的磨耗情形。方法研究材料取自1993年至2003年间在马偕纪念医院接受全人工髋关节再置换手术病患之人工髋关节组件取出物,以DePuy公司AMLPlus系列、Mecron公司Mecring系列与Osteonics公司OmnifIt系列等三种人工髋关节为主,故本研究针对此三种人工髋关节的取出物进行磨耗分析。研究中定义磨耗评分=程度因子×表现数值,其中程度因子以磨耗型态来决定,而表现数值以磨耗面积决定。磨耗型态分成八种,依程度共分七级,包括磨、擦痕、变形、刮痕、坑洞、层状剥落、磨穿和破裂。磨耗面积依磨耗面积百分比表示共分三级。利用立体光学显微镜得知其磨耗型态及面积,求出磨耗评分。最后,分析磨耗分数与人工髋关节组件设计之间的差异。结果本研究PE内衬组件的主要磨耗型态为磨:33%、擦痕:100%、刮痕:36%、磨穿及破裂:40%。统计分析显示磨耗评分与病患之性别、患侧、体重、再置换年龄、植入时间之间的相关性不显著,但是,磨耗评分与倾斜角有显著相关性。结论临床变异因子对磨耗评分影响较小而不同人工髋关节的设计才是影响磨耗评分的主要因素之一。

自制角度测量尺在关节置换髋臼杯固定中的应用

回顾我院2010年1～12月收治的16例行髋臼帽手术患者的临床资料,随机分为观察组与对照组各8例,对照组用传统方法(医师经验及定位杆)安装髋臼杯(外展角45°、前倾角20°),观察组用自制角度测量尺引导下定位(外展角45°、前倾角20°)。后在三维CT重建下测量髋臼杯外展角及前倾角,比较二组数字准确度,进行统计分析。结果三维CT重建下测量髋臼杯外展角及前倾角,观察组准确度较对照组有明显差异(100%vs 62.5%,P<0.05),而且在术中明显节约了手术时间,术后复查X片显示假体位置良好。活动关节无脱位现象。

不同位置髋臼杯修复髋臼发育不良的稳定性

背景:在全髋关节置换治疗严重髋臼发育不良的过程中,将髋关节假体臼杯置于真臼位置处还是非真臼位置处仍存在争议。目的:通过数字骨科模拟全髋关节置换过程,分析不同位置髋臼杯的稳定性。方法:收集8例髋臼发育不良(CroweⅢ型)患者的骨盆CT影像成像资料,使用Mimics和Solidworks软件重建患者骨盆和髋臼杯图像,根据患者自身髋臼大小在真臼的位置安装合适的髋臼假体,并以2mm的增量将合适大小的臼杯假体逐级递增上移至20 mm,比较不同高度放置髋臼假体的有效CE角和髋臼杯覆盖率。结果与结论:①当髋臼杯上移至真臼上方14 mm处时,测得的有效CE角最大(28.90±1.31)°,此时对应的髋臼杯直径为(42.00±1.94) mm;与髋臼杯上移至真臼上方16,18,20 mm处测得的有效CE值比较差异无显著性意义(P>0.05),其余组间比较差异有显著性意义(P<0.05);②当髋臼杯上移至真臼上方12 mm时,测得的髋臼杯覆盖率最大(93.16±1.04)%,此时对应的髋臼杯直径为(43.00±1.73) mm,与上移至真臼上方14,16,18mm处测得的髋臼杯覆盖率比较差异无显著性意义(P>0.05),其余组间比较差异有显著性意义(P<0.05);③相关性分析显示,随髋臼杯位置上移,有效CE角与髋臼杯覆盖率变化呈正相关;④结果表明在不使用结构性骨移植的情况下,于全髋关节置换术中通过适当上移旋转中心治疗髋臼发育不良(CroweⅢ)将获得更稳定的髋臼杯。

初次非骨水泥全髋关节置换术中髋臼杯行压配与螺钉固定对术后康复的影响

目的探讨初次行非骨水泥全髋关节置换术中髋臼杯分别采用压配固定与螺钉固定对术后康复的影响。方法60例初次行非骨水泥全髋关节置换术的患者作为研究对象,根据固定方式不同分为A组(髋臼杯采用螺钉固定, 20例)与B组(髋臼杯采用压配固定, 40例)。对患者术后进行随访,记录随访时间,观察术后恢复情况,比较两组中位术后引流量、中位初次离床活动时间以及平均术后6个月Harris评分、术后6个月内下肢深静脉血栓发生情况。结果所有患者随访6个月~3年,平均随访2年。两组中位术后引流量比较差异无统计学意义(P>0.05);B组患者中位初次离床活动时间3 d明显早于A组的7 d,平均术后6个月Harris评分(91.8350±1.4304)分明显优于A组的(86.8200±2.1623)分,术后6个月内下肢深静脉血栓发生率0明显低于A组的10.0%,差异均具有统计学意义(P<0.05)。结论在初次非骨水泥全髋关节置换术中,髋臼杯采用压配固定效果较佳,初始稳定性好,术后能使患者更快速康复。