钽棒植入术治疗股骨头坏死的临床疗效观察与三维有限元研究

发布时间：2018-11-22 09:51

【摘要】：目的:股骨头坏死中日友好医院分型(CJFH分型)是李子荣等基于股骨头的三柱结构,选用MRI或CT扫描冠状位正中层面进行分型,分为M、C、L三型,L型又分L1、L2、L3三亚型。本实验研究基于股骨头坏死CJFH分型中的L型,运用计算生物力学研究手段,以钽棒植入术为例,建立正常、坏死和L型坏死区前外侧柱钽棒植入的髋关节仿真的三维有限元模型,并进行有限元分析及力学效能对比,揭示CJFH分型中L型股骨头坏死前外侧柱塌陷的风险,探讨前外侧柱的完整性对保髋疗效的重要性,为CJFH各型的治疗提供生物力学依据。通过回顾性研究钽棒植入术治疗股骨头坏死的病例资料,分析多因素对股骨头坏死预后的影响,进一步分析钽棒植入术的保髋临床疗效。实验研究和临床研究相比较,为股骨头坏死CJFH分型的治疗决策提供有效的依据。方法:实验研究:选择1名健康成年男性志愿者获取CT图像,并选择L1、L2、L3三型的右侧股骨头坏死患者各1例获取MRI图像,采用Mimics 15.0、Geomagic Studio 13、Geomagic Design X、Solidworks 2014、Hypermesh、Abaqus6.14软件基于CT和MRI图像逆向重建三维有限元模型,在此基础上建立钽棒植入坏死股骨头的三维有限元模型,进行有限元分析,观察正常股骨头、坏死股骨头和钽棒植入坏死股骨头三者皮质骨壳应力分布及最大Mises应力值,三者比较并进行统计分析。临床研究:通过回顾性研究2008年1月1日-2010年12月31日在广州中医药大学第一附属医院髋关节中心行钽棒植入术治疗股骨头坏死的病例资料,所有病例记录终点或删失时间、手术时年龄、性别、诱因、患侧、CJFH分型、ARCO分期、手术前后的Harris评分及术后X线的塌陷程度等指标,记录相应数据于Excel文件中,病例的随访时间从行钽棒植入术当日开始,观察到病例发生C级塌陷(塌陷4mm)及删失的发生时截止。数据进行统计分析,Harris评分术后与术前比较采用t检验,股骨头生存率采用Kaplan-Meier进行分析,检验模型采用log-rank检验进行比较,造成钽棒失败的相关预后多变量因素采用COX回归分析。结果:实验研究:L型坏死股骨头负重区皮质骨壳的最大Mises应力都较正常股骨头升高,其中L1型升高21.76%,L2型升高31.02%,L3型升高42.79%;钽棒植入术后股骨头负重区皮质骨壳的最大Mises应力较术前下降,其中L1型下降13.38%,L2型下降8.81%,L3型下降11.45%。表明当股骨头发生坏死时,因坏死骨承载应力下降,导致股骨头皮质骨壳应力集中,所以坏死较正常的最大应力大,而分型程度越高,皮质骨壳所要承载的应力集中就越大;钽棒植入后承载了一部分应力,分型程度越低,纠正越明显。临床研究:1.C级塌陷为终点事件的结果以C级塌陷(塌陷4mm)为终点事件,前3年股骨头生存率较高,其中以第1年生存率最高,之后生存率逐年下降。中位生存时间为44.00个月,在95%置信区间内,说明恰好有50%的髋数在此时间才发生C级塌陷。多因素COX回归分析显示CJFH分型的变量P0.01,差异有统计学意义,而其它变量P0.05,差异无统计学意义,认为CJFH分型为影响股骨头生存率的因素显著相关。CJFH分型对应的危险度Exp(B)1,CJFH分型是与疗效相关的危险因素,分型程度越高,生存时间越短。以CJFH分型为变量的log-rank检验结果显示P0.01,四组生存时间分布的比较,统计学有显著差异,L3型保髋治疗生存率最低,而C型保髋治疗生存率最高,生存率呈逐渐下降趋势,生存率C型L1型L2型L3型。2.Harris评分结果髋关节功能以Harris评分来评价,所有随访病例的术后各时间点的Harris评分与术前比较,P0.01,统计学有显著差异。术后48个月内的Harris评分都较术前改善,尤以术后24个月明显,生活质量也得到了明显的提高,表明钽棒植入术后4年内可以较好的改善患者髋关节活动功能,而4年以后髋关节活动功能逐渐变差趋势。结论:1.钽棒植入术纠正了坏死股骨头皮质骨壳部分应力,在临床中也取得一定中长期效果,相互印证钽棒在一定程度范围内可以进行塌陷预防及起到支撑软骨下骨的生物力学作用。2.坏死股骨头外侧柱的完整性影响保髋疗效,可能外侧柱的存留越多,保髋疗效越好,而CJFH分型程度越高,塌陷风险越高,保髋疗效也越差。
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【学位授予单位】：广西中医药大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R687.3

【参考文献】