个体化人工肩关节假体生物力学和适配性分析及早期临床疗效观察

发布时间：2018-03-15 12:11

本文选题：肩关节　切入点：解剖参数　出处：《第三军医大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：研究背景和目的人工肩关节置换是治疗严重肩关节伤病的有效手段之一。现代肩关节假体技术经历了四代发展,临床疗效逐渐提高。但术后出现的并发症如持续性的疼痛、关节活动受限、假体松动、下沉等,仍然是肩关节置换面临的主要问题。目前国内使用的肩关节假体大多数为第二、三代假体,对国人肩关节骨性解剖适配性差,临床疗效有限。针对上述问题,课题组根据国人肩关节骨性解剖特点,设计了个体化人工肩关节假体。该假体的生物力学性能、解剖适配性及临床疗效如何?本研究拟对个体化人工肩关节假体的生物力学、解剖适配性及早期临床疗效进行系统分析。材料与方法本研究主要分为三大部分:第一部分测试个体化人工肩关节假体的稳定性,分析该假体置换对肩关节生物力学的影响。随机抽取7组假体进行疲劳试验,通过观察位移、松动、断裂等指标,分析假体的疲劳稳定性。建立个体化人工肩关节假体置换的有限元模型,分析置换对肱骨近端、盂肱关节应力分布的影响。第二部分测量407例国人肩关节骨性解剖参数,包括肱骨颈干角、扭转角、头的高度和直径、曲率半径、肩胛盂的高度等,分析国人肩关节骨性参数的特点。将个体化人工肩关节假体的参数与国人参数进行比较,评价该假体的解剖适配性。将国外常用的解剖型肩关节假体(Zimmer anatomical假体、Tornier Aequalis假体、SmithNephew Cofield2假体、Aequalis假体、Global AP假体)的参数与国人参数进行比较,分析各假体对国人的解剖适配性特点。第三部分总结和比较了10例采用个体化人工肩关节假体、11例采用Zimmer B/F假体进行肩关节置换的早期临床疗效。对2013年02月—2015年04月在我院采用个体化肩关节假体和B/F假体进行肩关节置换的病例随访资料进行总结,比较两组患者的指标,包括手术时间、失血量、Constant评分、Constant修正评分标准、X线检查等。测量个体化人工肩关节假体置换术后的解剖参数,与健侧参数比较,分析该假体对重建肱骨近端骨性结构的有效性和准确性。结果第一部分个体化人工肩关节假体的生物力学分析结果如下:(1)个体化人工肩关节假体的疲劳性能测试结果:7组假体均完成疲劳测试,假体的最大压缩位移量(0.682mm)小于失效临界值(1mm);所有假体未出现断裂、裂纹、连接部松动等失效现象。(2)建立了个体化肩关节假体置换的三维有限元模型,通过有限元分析表明采用个体化肩关节假体置换后没有明显改变肱骨近端表面的应力分布,假体的应力遮挡率平均为32.01%和32.40%,较一般钛合金-钴铬钼假体低。置换后盂肱关节在中立位、不同内旋、外旋和外展位时最大接触应力和接触力均较正常关节增大。第二部分个体化人工肩关节假体的解剖适配性分析结果如下:(1)407例国人肩关节骨性参数测量结果:颈干角136.1±4.5°(范围124-149°);扭转角21.2±10.6°(范围0-56°);肱骨头直径43.6±4.0mm(范围35-58mm);肱骨头高度15.5±1.8mm(范围12-20mm);roc为23.2±2.4mm(范围18-36mm)。(2)个体化人工肩关节假体对国人肱骨近端适配性分析结果:国人nsa为136.1±4.5°(范围124-149°),个体化肩关节假体nsa的调节范围120-150°,能完全适应国人变化需求。国人ra为21.2±10.6°(范围0-56°),其中0-40°的占97.1%。假体ra的调节范围0-40°,能满足绝大多数国人的变化需求。假体头型号的直径范围37-53mm;国人hd为43.6±4.0mm(范围35-58mm),其中37-53mm的占94.1%;假体头型号的高度范围13-22mm,国人hh为15.5±1.8mm(范围12-20mm),其中13-22mm的占95.1%,表明假体头的大小适合绝大多数国人的变化需求。通过比较分析国人肱骨头“直径-高度”曲线与假体曲线,表明假体的解剖适配性强。假体roc范围19.7-28.0mm,国人roc为为23.2±2.4mm(范围18.3-35.5mm),其中19.7-28.0mm内的占94.1%,假体roc能适应绝大多数国人的要求。(3)系统比较5款假体对国人肩关节解剖适配性结果:5款假体在各参数的适配性分析中均有可取之处。个体化人工肩关节假体的颈干角120-150°,完全满足国人(124-149°)要求;扭转角范围0-40°,满足97.1%的变化需求;“直径-高度”曲线与国人曲线接近,表明假体头的大小对国人适应性较强。anatomical假体的扭转角能完全满足国人要求,颈干角是130°固定;globalap假体的颈干角能完全满足国人要求,扭转角和头大小的适应性差;aequalis假体的扭转角适应性较强,颈干角只有四个固定角度;cofield2假体的颈干角和扭转角是固定的,假体头的大小明显偏大。第三部分个体化人工肩关节假体的早期临床疗效观察结果:(1)比较个体化人工肩关节假体与Zimmer B/F肩关节假体进行肩关节置换的临床疗效:两组术后均未发生假体连接部松动、假体松动后下沉、移位等并发症;个体化组和B/F组术后Constant评分分别为75.40±10.71分、64.18±9.23分,均比术前明显提高。比较两组功能评分:个体化组术后Constant评分、日常生活、活动范围、肌力评分改善高于B/F组,疼痛评分和Constant修正评分两组无差异。(2)个体化人工肩关节假体解剖适配性的影像学评价:个体化人工肩关节假体置换后参数测量与健侧比较,术后颈干角和扭转角与健侧相差不大于3°,HH与健侧相差不大于2mm,HD与健侧相差不大于3mm。患侧术后与健侧颈干角、扭转角、肱骨头直径和高度的比较无明显差异(P0.05)。结论根据研究结果可以得出以下结论:(1)个体化人工肩关节假体头-颈-干连接部特殊设计,实现多个参数的连续可调,但没有改变假体的稳定性,头-颈-干部的稳定性能满足人体肩关节活动要求。通过有限元分析表明,该假体置换后肱骨近端表面的应力分布没有发生明显改变,假体周围应力遮挡率较低。个体化人工肩关节假体的稳定性可靠,具有良好的生物力学性能。(2)国人肩关节的骨性参数个体间存在差异,个体化人工肩关节假体颈干角调节能满足所有国人的要求,扭转角、头大小条件能满足绝大多数国人的要求。个体化人工肩关节假体对国人肩关节骨性解剖适配性较强。(3)个体化人工肩关节假体置换后临床疗效满意,在术后Constant评分、日常生活、活动范围、肌力评分改善优于Bigliani/Flatow假体置换。通过影像学测量分析表明个体化肩关节假体对肱骨近端骨性结构适应性强,骨性结构的重建准确。个体化肩关节假体与第三代肩关节假体相比,临床疗效较好。总之,个体化肩关节具有良好的生物力学适应性,对国人肩关节骨性解剖适配性强,早期临床疗效满意。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：第三军医大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R687.4

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