数字骨科三维可视化技术在肱骨近端粉碎性骨折术前规划中的应用

目的探讨三维可视化技术在肱骨近端粉碎性骨折分型及制定术前计划中的价值。方法将2011年9月～2012年6月间我院收治的临床肱骨近端粉碎性骨折患者15例CT扫描图像数据导入Mimics10.01软件,三维重建肱骨近端粉碎性骨折可视模型,并进行骨折分类。选取肱骨近端粉碎性骨折三维模型进行三维数据测量、复位手术的初步计算机模拟、立体显示。结果重建的肱骨近端粉碎性骨折三维可视模型可准确反映出骨折特点、骨折移位的方向和程度,并可进行任意旋转观察,初步实现了肱骨近端粉碎性骨折术前手术设计、手术的模拟及三维数据测量。本组15例均获随访,随访时间5～18个月。骨折愈合时间平均(27.47±2.69)周;肩关节功能按Constant评分标准评价,平均为88.67±5.15。结论 Mimics软件重建的肱骨近端三维骨折模型可清楚显示骨折情况并明确分型,为术前的手术设计、复位的模拟、内植物选择、三维数据测量等提供了依据。

数字化技术辅助手术治疗Pilon骨折疗效分析

目的研究数字化技术辅助手术治疗Pilon骨折的疗效。方法选取30例Pilon骨折患者,随机分为A组和B组(各15例)。A组采用数字化技术辅助手术,将患者计算机断层扫描(CT)数据导入Mimics10.01软件进行三维重建,选择合适术式行模拟复位手术,再进行手术治疗;B组则采用传统的非数字化技术辅助手术。术后第2天,采用放射学疗效评价标准(Burwell-Charnley标准)评估患者术后骨折复位情况;术后6个月、12个月,采用临床疗效评价标准(Olerud-Molander主观评分标准)评估患者术后踝关节功能恢复情况。结果术后第2天,A组解剖复位及功能复位例数多于B组,差异有统计学意义(P<0.05);术后6个月、12个月,A组踝关节功能评分高于B组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论数字化技术辅助手术治疗Pilon骨折可使骨折块更好复位,术后踝关节功能恢复更好。

基于MRI快速建立前交叉韧带三维数字化模型初步报道

目的研究利用MRI二维图像快速建立前交叉韧带(ACL)三维数字化模型的方法,并评估模型的真实可靠程度。方法选择20例临床诊断为ACL断裂患者的术前健侧MRI图像资料,导入自主开发的ACL快速分割技术软件(3D MIA)进行图像分割,再以面绘制方式进行三维重建,建立膝关节及ACL三维数字化模型,测量模型的ACL长度、宽度、厚度及与人体三个解剖平面的角度,所得数据与前期解剖研究结果进行统计学的分析对比,评估模型的可靠程度。结果造模包括膝关节各骨性结构及前后交叉韧带,平均造模时间18 min,测量得到ACL长(39.80±1.86)mm、宽(5.80±1.83)mm、厚(9.96±1.26)mm;ACL与冠状面夹角(27.58±3.64)°、与矢状面夹角(39.82±4.01)°、与水平面夹角(22.27±4.23)°。与前期研究获得的相应数据对比,经独立样本t检验,差异均无显著性意义(P>0.05)。结论利用自主开发的ACL分割技术及三维重建软件可以快速且较准确地建立健侧ACL三维数字化模型,为计算机辅助ACL手术系统及实现ACL临床仿真个体化解剖重建提供了参考基础。

快速成型技术在复杂肱骨近端骨折治疗中的应用研究

目的:通过与常规手术比较,探讨快速成型技术在复杂肱骨近端骨折手术治疗中的可行性和临床应用价值。方法:选择2012年9月-2014年6月间医院收治的27例复杂肱骨近端骨折(Neer三部分及四部分)临床患者(研究组13例,对照组14例),研究组患者进行CT扫描,将所获DICOM数据运用Mimi cs软件数据进行建模处理,再应用快速成型技术打印三维骨折模型,用于明确诊断及制定个性化手术方案,模拟手术过程,并按规划实施手术,术后对两组患者手术操作时间、术中出血量、术中透视次数、骨折愈合时间、肩关节Constant评分等进行统计学分析,并与术前规划在钉板系统位置、长度等方面进行比较。结果:快速成型所获得的肱骨近端骨折三维模型,可直观展现及任意方位观察骨折移位的方向、程度,用于手术前诊断、医患沟通、手术规划设计、数据测量、预选内固定物及模拟手术效果。本组27例均获随访,随访时间6-18个月。两组骨折愈合时间无明显差异(P>0.05)。研究组的手术操作时间、术中出血量、术中透视次数低于对照组,而肩关节Constant评分高于对照组(P<0.05)。结论:快速成型技术应用于复杂肱骨近端骨折的治疗临床可行性良好,通过该技术获得的肱骨近端骨折模型可清晰展示骨折情况,利于明确骨折分型,判断骨折损伤程度,有助于手术团队对复杂肱骨近端骨折的理解和术前手术方案的制定,便于医息沟通,可降低医患纠纷风险、提高手术效果、减少术中损伤。

胶原水凝胶在软骨与骨组织工程中的研究进展

胶原水凝胶因其具有优良的生物相容性、生物力学性能,在软骨与骨组织工程、生物填充材料、创伤修复、药物缓释和细胞培养等医学领域获得广泛的关注和应用。本文重点介绍了胶原水凝胶在软骨与骨组织工程方面的研究进展,详细阐述了胶原水凝胶的性能、交联方法和类型,并对胶原水凝胶在软骨与骨组织工程中的研究现状进行了讨论,对其应用前景进行了展望。

腰椎椎弓根延长术中不同离断部位对椎管容积影响的数字化分析

目的：应用数字技术分析腰椎椎弓根离断的位置对延长后的椎管容积的影响.方法：选取50例正常腰椎CT数据集,应用Mimics 14.0软件,以双侧椎弓根上缘所在平面为参考面对数据集进行重新定义分割,三维重建第4、5腰椎椎体及椎管数字解剖模型.分别在椎弓根与椎体连接的部位、椎弓根与椎板连接的部位垂直于椎弓根轴线模拟分别离断双侧椎弓根,并对离断后的椎弓根向后延长,置入椎弓根螺钉等仿真手术操作.测量截断平面的椎管面积和前后离断截面间的距离.对获取的数据进行统计分析.结果：在第4腰椎节段,椎弓根前部离断椎管截面面积较后部小36.703 mm^2,前后截面间距离为4.003 mm±0.723 mm;在第5腰椎节段,椎弓根前部离断椎管截面面积较后部大11.718 mm2,前后截面间距离为3.278 mm±0.576mm.结论：在第4腰椎节段,椎弓根后端离断对椎管容积增大的有效性要优于前端离断,在第5腰椎节段,则反之.但根据脊柱“三栓理论”,在后部截骨理论上可以给脊柱前柱提供更好的力学稳定性,并且后部截骨在离断过程中对椎管及其周围的组织、尤其是对神经的损伤风险较小,所以总体评价椎弓根后端离断要优于前端离断.

3D生物打印在软骨组织工程中的研究进展

3D生物打印是增材制造快速成型技术中的一个分支,能精确控制细胞、生物材料及生物因子在空间上的组装,并按需实现个性化构建宏观及微观的结构。该技术的出现除了能实现个性化修复组织和器官外,还为器官移植技术解决器官来源和排异反应提供了一个新思路,让直接修复活组织和器官成为可能,在软骨组织工程的研究应用中具有巨大的潜力。本文主要综述了3D生物打印的原理、方法以及在软骨组织工程中常用生物墨水材料的应用的最新研究进展。

前交叉韧带重建术后MRI评分与临床膝关节主、客观功能评分的对比研究

目的研究利用MRI进行前交叉韧带(anterior cruciate ligament,ACL)重建术后移植物评分的方法,并探讨MRI评分结果与临床膝关节主、客观功能评分结果的相关性,为临床ACL移植物评估提供参考方法。方法追踪54例关节镜下ACL单束重建病例,计算MRI上ACL移植物容量(graft volume)、张力(graft tension)、信号强度(signal intensity,SI)作为评估依据进行移植物MRI评分,同时计算MRI评分与膝关节主观功能评分(IKDC评分)、客观功能评分(KT2000)的相关性。结果 54例患者平均随访时间(18.3±4.3)月。平均ACL移植物MRI评分及膝关节主、客观功能评分分别为75.19±7.20、85.12±9.45、83.07±12.63。MRI评分结果与膝关节主、客观功能评分结果呈正性线性相关,相关系数有统计学意义(r=0.696,P=0.001;r=0.767,P=0.000);根据MRI评分(X)及临床膝关节主、客观功能评分(Y)拟合出的回归方程具有统计学意义(P<0.01),MRI评分可以预测膝关节主、客观功能评分(R2=0.485;R2=0.589)。结论 MRI评分可作为一种新工具,补充和完善目前ACL重建术后评判体系,从而有助于更合理地评判ACL移植物愈合情况,进一步指导康复锻炼方案的制定。

数字化三维重建技术在桡骨远端骨折术前评估及治疗中的初步应用

目的研究应用数字技术三维重建桡骨远端骨折模型在其术前评估及治疗中的应用价值。方法从我院2011年1月至2013年1月收治的桡骨远端患者中选取17个病例作为研究对象,将研究对象的CT扫描图像数据导入Mimics10.01软件,建立桡骨远端粉碎性骨折的可视三维模型,进行骨折评估、骨折模拟复位和手术方案设计。结果重建所得的桡骨远端骨折三维可视模型可准确反映出骨折情况、骨折移位的方向和严重程度,并可在Mimics软件下进行任意旋转观察、三维数据测量、模拟骨折复位及设计手术方案。所有研究对象在Mimics软件的辅助应用指导下,均获得比较满意的疗效。结论 Mimics软件重建的桡骨远端粉碎性三维骨折模型可清楚显示骨折情况、骨折移位方向和严重程度,有利于明确诊断。在Mimics软件下进行三维数据测量,模拟骨折复位及设计手术方案等为临床诊疗提供了依据,由此指导临床诊疗工作,初步显示Mimics软件重建桡骨远端骨折模型在术前计划中的应用价值。

低温快速成型3D打印磁性纳米复合人工骨的性能测定

目的利用低温快速成型技术的可控性、三维多孔立体结构的优点,制备骨组织修复材料磁性纳米多孔复合人工骨支架材料(n-HA/PLLA/Fe_2O_3),并检测其力学和降解性能。方法低温快速成型仪分别制备不同成分比例的n-HA/PLLA/Fe_2O_3,再通过乙醇浸泡法测定支架孔隙率,采用电子试验机通过检测抗弯,抗压,弹性模量评价支架力学性能,通过电镜观察支架超微结构,浸泡磷酸盐缓冲液(PBS)进行降解试验,观察降解液的p H值变化,材料力学性能的变化。结果 n-HA和Fe_2O_3的比例增加,复合支架材料的拉伸强度减弱,弯曲强度在n-HA和Fe_2O_3的质量分数为10%时达到峰值(111.9 MPa),弹性模量随着n-HA和Fe_2O_3质量分数的增加而增大。在n-HA和Fe_2O_3含量为5%时出现大量的韧窝,孔隙率为83%;在n-HA和Fe_2O_3含量为10%断裂表面凹凸不平,孔隙率达到90%以上;在n-HA和Fe_2O_3含量为15%以上时断口又变得越来越平整,孔隙率在80%左右。随着降解时间的延长,支架材料的力学性能也一定程度的衰减。结论复合人工骨支架材料的制备比例中,通过不同组分的筛选和测定,设定最佳的组分配比来制备出性能优良的支架材料。当n-HA和Fe_2O_3成分为10%时,该磁性纳米多孔复合人工骨支架材料具有更好的生物力学性能以及可降解性能。

磁性纳米多孔复合支架材料的细胞相容性研究

目的研究磁性纳米多孔复合(n-HA/PLLA/Fe2O3)材料的细胞相容性,探讨细胞在材料表面黏附、增殖、表达等生物学行为,为其医学应用提供实验依据。方法将大鼠成骨细胞与磁性纳米多孔复合材料共培养,采用CCK-8法检测细胞增殖、扫描电镜观察细胞在材料上的黏附、RT-PCR检测I型胶原和骨钙素基因的表达。结果 CCK-8检测显示实验组磁性纳米多孔复合材料上细胞的增殖与空白对照组没有差异性(>0.05);扫描电镜观察到细胞在磁性纳米多孔复合材料的表面和孔隙内大量黏附、增殖和生长,随着共培养时间的增加,材料表面的细胞数量明显增多;RT-PCR显示随着共培养时间的增加,I型胶原基因的表达增强(<0.05),骨钙素的表达无明显差异(>0.05)。结论磁性纳米多孔复合支架材料适于成骨细胞的黏附、生长和分化,具有良好的细胞相容性。

三维多孔支架材料PLLA／n-HA的体外生物相容性研究

目的研究三维多孔支架材料聚乳酸/纳米羟基磷灰石(PLLA/n-HA)的体外生物相容性,探讨其作为细胞培养材料和骨组织工程支架的可行性。方法将大鼠成骨细胞接种于PLLA/nHA复合支架上,体外共同培养后,CCK-8法检测大鼠成骨细胞增殖活性,荧光倒置显微镜、扫描电子显微镜下观察PLLA/n-HA复合支架材料表面和孔隙内细胞粘附情况。结果 CCK-8法检测显示实验组复合支架材料上细胞的增殖与空白对照组的差异无统计学意义(P>0.05);电镜观察到细胞在复合支架材料表面和孔隙内大量黏附、生长,并且随着共培养时间的增加,材料表面的细胞数量呈几何级增长。结论三维多孔支架材料PLLA/n-HA的生物相容性较好,可望成为一种性能良好的骨组织工程支架材料。

三维打印双相磁性纳米复合支架材料的性能测定

目的研究制备出一种新型双相磁性纳米复合支架材料(PLGA/Col-I-PLGA/n-HA/Fe_2O_3),通过各项生物学性能检测,评价并探讨其作为骨组织工程支架的可行性。方法通过低温快速成型方法制备双相磁性纳米复合支架材料(PLGA/Col-I-PLGA/n-HA/Fe_2O_3),采用电子试验机检测支架材料的抗弯,抗压,弹性模量评价其力学性能,通过电镜观察支架材料超微结构;以介质(乙醇)浸泡法测定支架材料的孔隙率,将支架材料与骨髓间充质干细胞复合共培养,检测其生物相容性。结果双相磁性纳米复合支架材料力学检测结果显示其具有良好的力学性能,电镜观察结果显示上下两层孔径均匀分布,上层软骨相孔径较小,中间连续相良好融合,孔径及孔隙率检测结果显示软骨层支架的孔径为189um,孔隙率86.5%。骨层支架的孔径为364um,孔隙率77.1%,符合双层支架材料的设计要求。双相磁性纳米复合支架材料与骨髓间充质干细胞共培养,结果显示骨髓间充质干细胞的增殖效果很好,能更好的促进分化为目的细胞,说明双相磁性纳米复合支架材料具有良好的生物相容性。结论双相磁性纳米复合支架材料(PLGA/Col-I-PLGA/n-HA/Fe_2O_3)有很好的力学性能和生物相容性,孔径及孔隙率达到细胞粘附生长的要求,与正常的关节软骨及软骨下骨生理结构更加接近,有望可以更好的修复骨关节炎或者外伤等疾病带来的软骨和软骨下骨损伤。

CT扫描层厚参数对骨组织3D打印模型精度影响的研究

目的:通过对比研究,探讨CT层厚参数是否对3D打印模型的精度存在影响。方法:以10段带有完整软组织层次的家猪骨为研究对象。分别以0.6 mm(A组)、1 mm(B组)、2 mm(C组)及3 mm(D组)厚度进行CT扫描,通过Mimics 16.0重建猪骨的3D数字模型文件,并导入3D打印机中,获得猪骨模型。测量各段猪骨及相应猪骨3D模型的近端、远端处的外径及高度,统计分析各组数值是否存在差异。结果:通过采用不同扫描厚度获得的数据重建出三维骨骼实物模型,外观存在差异,扫描层厚越薄,模型与实物相似程度越高;采用不同扫描厚度时除A组、B组扫描厚度外,其他各组均与研究对象实体存在差异,其中的差异具有显著性意义(P<0.05);B组与A组在外径上差异不明显(P>0.05),而B组与C组及D组外径差异具有显著性意义(P<0.05)。结论:CT层厚参数对3D打印模型精度存在影响,层厚越薄,精度越高,但层厚过薄对精度的提高作用不明显。

Ⅱ型胶原水凝胶在软骨损伤修复中的研究进展

作为一类新型的天然细胞支架,Ⅱ型胶原水凝胶具有良好的生物特性和理化性质,对软骨损伤修复具有很大的研究意义和临床应用价值。本文综述了近年来国内外Ⅱ型胶原水凝胶在软骨损伤修复中的研究进展,为软骨组织工程细胞支架的选择提供参考。

关节腔渗透压调控骨关节炎的研究进展

骨关节炎是一种慢性、进行性、不可逆性的关节退行性疾病,是一种中老年人的常见疾病,被认为是全球致残率较高的疾病之一。近年来,随着经济发展和人口老龄化,骨关节炎的患者数量在不断增加,这也让骨关节炎在临床上得到了极大的重视。而临床上治疗骨关节炎的一个关键性问题是关节软骨的丢失和难以自我修复。渗透压可以通过调节细胞体积和调控离子通道影响软骨细胞的生理代谢,从而影响关节软骨的损伤和修复。这一过程可能在骨关节炎发生发展中起到了重要作用。本文就离子通道、渗透压和骨关节炎三者间的相关性作一综述。

纳米骨粘合剂在骨折固定中的研究进展

纳米骨粘合剂比普通骨粘合剂具有更强的粘合力、刚度和韧性等机械性能以及更好的生物相容性、降解性和骨传导性等生物性能,在临床骨折固定中的应用前景广阔。本文综述了近年来国内外纳米骨粘合剂对骨折固定的研究进展,并展望其发展前景,为粉碎性骨折的治疗提供参考。

日间手术模式的实施及管理的最新进展

日间手术指在1个工作日(24小时)内完成入院、手术和出院,其快速、安全的手术诊疗体系开创了医疗服务的新模式。日间手术模式在国外备受推崇且日趋成熟,但国内开展较晚,亟需完善并推广。本文对其实施及管理的最新进展进行综述,为探索和推广适合我国医疗环境和诊疗传统的日间手术模式提供参考。

三维数字规划在肱骨近端骨折手术治疗中的应用研究

目的探讨三维数字手术规划在肱骨近端骨折治疗中的应用。方法选择2011年9月至2012年8月间我院收治的临床肱骨近端骨折连续病例30例（研究组15例,对照组15例）,研究组病例的CT影像数据导入Mimics 10.01软件,三维重建肱骨近端骨折数字模型,对模型进行分型、数据测量及分析、分割骨折碎片、初步计算机模拟手术复位效果、立体显示。对两组在手术时间、术中出血量、术中透视次数、骨折愈合时间、Constant评分等方面进行对比。结果重建所得的肱骨近端骨折三维数字模型,可任意角度展现及观察骨折移位的方向、程度等特点,实现了术前手术规划设计、手术效果模拟及数据测量。本组30例均获随访,随访时间5-18个月。研究组的手术时间、术中出血量、术中透视次数明显低于对照组,而Constant评分高于对照组（P〈0.05）,两组骨折愈合时间无明显差异（P〉0.05）。结论三维数字技术重建的肱骨近端骨折模型可清晰展现骨折情况,并助于明确分型,有利于术前手术技术的设计,亦利于患方及手术团队了解病情,有助于提高手术效果、减少术中损伤、降低医患纠纷风险。

机器人导航定位系统辅助下经皮空心螺钉内固定治疗股骨颈骨折

目的探讨机器人导航定位系统辅助下经皮空心螺钉内固定治疗股骨颈骨折的疗效。方法回顾性分析2012年10月至2014年6月采用机器人导航定位系统辅助下经皮空心螺钉内固定治疗的21例股骨颈骨折患者资料（导航组），男8例，女13例；年龄为20—85岁，平均（65．2±4．2）岁；骨折按Garden分型：Ⅰ型2例，Ⅱ型5例，Ⅲ型9例，Ⅳ型5例。选择同期采用传统徒手定位方法手术治疗的25例股骨颈骨折患者作为对照组。比较两组患者的手术时间、术中透视次数、术中出血量、总钻孔次数、骨折愈合时间及末次随访时髋关节Harris评分等。结果导航组患者的手术时间[（75．2±10．6）min]和骨折愈合时间[（5．3±2．5）个月]短于对照组[（85．1±11．3）min、（6．1±3．0）个月]，但差异均无统计学意义（P〉0．05）。导航组患者的术中透视次数[（28．5±9．8）次]、术中出血量[（9．4±7．6）mL]及总钻孔次数[（9．2±4．5）次]显著少于对照组[（48．6±8．1）次、（40．2±10．3）mL、（17．5±8．5）次]，差异均有统计学意义（P〈0．05）。导航组患者末次随访时髋关节Harris评分平均为（87．6±3．1）分，对照组患者平均为（86．9±4．7）分，差异无统计学意义（P〉0．05）。随访期间导航组无一例患者发生伤口感染、内固定物松动、骨折再移位及股骨头缺血性坏死等并发症。结论与传统徒手定位方法相比，机器人导航定位系统辅助下经皮空心螺钉内固定治疗股骨颈骨折具有设备操作相对简单、术中螺钉置入更加精准和规范等优点，实现了手术的微创化，减少了放射线的接触时间。