国人髋关节解剖与行为学特性研究及在人工关节设计中的应用

发布时间：2019-04-18 17:33

【摘要】：随着经济不断发展，人民生活水平不断提高以及医疗条件不断改善，人们提高自身生命质量的要求更加强烈，人工关节手术的应用也得以在国内得到了普及，为广大中国关节疾病患者提供了有效的治疗手段。中国有大量的人口，随着关节置换手术的急剧增加，如何提高假体植入的效果，降低失效率成为当前相关领域生物医学研究者的重要研究工作。当前，人工关节产品主要由美欧公司按西方人种设计，因东西方人种和文化的差异，临床实践证明在关节解剖形态、行为运动、关节力学方面均与国内患者不尽匹配，提高国人的人工关节手术水平并开发适合国人的关节假体产品十分迫切。本文依托国家自然科学基金重大国际合作研究项目“亚洲人种髋、膝关节特性研究与人工髋、膝关节基本设计”（项目编号：30810103908），进行了人体髋关节的一系列基础研究，使其成为亚洲人工关节产品进一步开发的基本依据。对常见人工关节的失效形式进行了统计与研究分析，对中国民众的人体下肢典型行为运动进行了运动学测量统计与分析，并开发了基于网络可共享的人体运动学数据库软件；提出一种新的髋关节运动分析方法，并相应开发一款新型实用的人体髋关节运动分析软件；对中国人种的天然髋关节进行解剖参数测量及统计分析；基于上述得到的运动学测量结果和髋关节的解剖数据，应用软件分析国人和欧美人种的髋关节理论活动能力；同样，基于以上方法分析人工髋关节置换术后，在日常行为运动中的脱位风险；结合临床需要，研究不同植入条件下的人工髋关节活动能力。具体内容包括： 1)统计分析人工髋关节置换术常见失效的数据，针对最为常见的四种失效（松动、脱位、磨损、断柄）进行了深入研究，，分别提出具体的临床诊断推理路线。 2)使用运动捕捉系统，以中国人群为样本，进行典型行为运动测量，得出统计学测量结果，为人工髋关节临床治疗及假体设计提供运动学依据。对50位自愿者的7种典型下肢行为运动（走、跑、蹲、跪、上、下楼梯、盘腿坐）进行运动学测量，得到了这些典型行为运动中，下肢髋、膝和踝三个主要关节的关节角，为了解人体运动、人工关节手术的提高以及关节假体设计的不断完善提供科学有效的依据。为了保存与共享这些数据，开发了人体运动学数据库软件，该软件基于网络，能够实现数据的共享，并对该软件进行了软件著作权登记（证书号：软著登字第0572145号） 3)制订了天然髋关节解剖参数的数字测量方法，以CT影像数据为依据，通过计算机三维建模，做中国样本人群的髋关节解剖学测量，在统计学分析的基础上，得出与欧美人种具有统计学差异的部位和参数，这些数据能够为人工关节设计及关节临床治疗提供解剖学依据。 4)提出一种新型髋关节运动分析方法（单位圆球面分析法），并相应开发了一款髋关节运动分析软件，该软件界面良好，具有很强的可视化功能，易于操作，能够对人工髋关节手术及假体设计提供帮助，并可以对全髋关节置换术后的活动能力进行预测，有较好的临床应用前景。 5)利用上述运动测量结果，并应用上述开发的髋关节运动分析软件，分析人工髋关节在6种典型行为运动中的脱位风险，并研究分析在不同手术植入参数下的活动，为提高关节假体植入手术水平和关节假体设计的不断完善提供科学有效的依据。总之，本文为了使国人人工关节置换手术的效果得到提高，分析了人工关节的主要失效形式，进行了国人下肢的运动学和髋关节解剖学方面的研究，这些基础研究成果为国人人工关节手术和设计提供了理论基础和有益的信息，也可以为相关领域提供技术资料和经验。提出了新型的髋关节运动分析方法并设计开发了相应的软件，并应用该软件进行了髋关节在常见行为运动中和不同手术植入条件下的脱位风险分析与评测。
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【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R322.72;R318.17

【参考文献】