发育性髋关节发育不良的生物力学与血运研究及临床转化
发布时间：2020-08-18 11:26
【摘要】：目的明确发育性髋关节发育不良(Developmental Dysplasia of the Hip,DDH)患者髋关节的生物力学特点、关节软骨的应力分布特征,找到生物力学最佳的头臼匹配关系;明确DDH患者股骨头滋养动脉及股骨头内部血管的分布情况及其特点;利用3D打印技术设计多孔钽金属髓臼补块,扑将其应用于治疗DDH,评价其临床疗效。方法通过逆向工程软件重建人体髋关节三维模型,构建DDH患者及健康人的髋关节生物力学模型,对比不同中心边缘角(Central Edge angle,CE角)的髋臼在一个完整步态周期及坐下-起立过程中的不同时相,对股骨头及髋臼关节软骨产生的应力变化趋势;利用硫酸钡灌注离体股骨头的血管,经高分辨率显微CT扫描重建血管三维结构,分析DDH患者股骨头的滋养动脉及股骨头内部血管网络分布情况,为手术设计及判断预后提供理论依据,利用3D打印技术设计个体化多孔钽金属髋臼补块,将其应用于临床,治疗8例(12髋)Crowe I期DDH患者,评价其疗效。结果①有效构建DDH及不同CE角的髋关节有限元模型,符合正常髋关节的生物力学特性。②完整步态周期中关节软骨的应力集中区域位于髋臼与股骨头的前上方,坐—起过程中位于髋臼的后上方、股骨头的上方。CE角为0°的模型单腿支撑中期相时软骨峰值Von Mises压力最大,髋臼软骨为7.209MPa,股骨头软骨为7.433MPa。CE角为50°的模型双腿支撑相时软骨峰值Von Mises压力最小,髋臼软骨为2.901MPa,股骨头软骨为2.782MPa。坐—起过程的两个合力峰值时相点的峰值Von Mises压力比较接近,随着CE角增大,峰值Von Mises压力减小,CE角为0°时约为CE角50°的2倍。③DDH患者股骨头的主要滋养动脉是上支持带动脉、下支持带动脉、前支持带动脉,大部分患者的圆韧带动脉均退化消失;股骨头内部动脉通过骺基底动脉网与干骺动脉网相互连接,构成股骨头的供血复合体,血供丰富,囊性变区域也有少量滋养动脉。④3D打印多孔钽金属髋臼补块治疗8例(12髋)DDH患者,髋关节外侧CE角由术前的9.83°±5.54°增加到术后的32.67°±2.53°,前侧CE角由术前的3.83°±2.79°增加到术后的21.67°±1.87°,差异有统计学意义(P0.05)。平均随访8.2个月,Harris评分由术前的(69.67±4.62)分提高到末次随访时(84.25±4.17)分,差异有统计学意义(P0.05)。结论生物力学在DDH的发病及病情演变过程中起关键作用,增加髋臼对股骨头的覆盖可有效改善其生物力学环境;DDH患者的股骨头血运丰富,囊变区有修复重建的可能;3D打印多孔钽金属髋臼补块可以有效的纠正髋臼对股骨头的覆盖度,改善其生物力学环境,是一项疗效可靠、操作简单、手术风险低的治疗DDH的新技术。
【学位授予单位】：南方医科大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R684
【图文】：
所生成的蒙板尚存在一些孔洞样、不连续、不光滑、多余的结构，逡逑再次利用编辑蒙板工具（Ｅｄｉｔｍａｓｋｓ）中的Ｄｒａｗ、Ｅｒａｓｅ、Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ等功能进行修逡逑复，让蒙板的边缘尽可能的光滑，内部无空洞（图１－２）。逡逑生成不同部位的松质骨蒙板：复制左侧髂骨皮质骨蒙板，利用空腔填充工逡逑具（Ｃａｖｉｔｙｆｉｌｌ）和编辑蒙板工具（Ｅｄｉｔｍａｓｋｓ）将左侧髂骨完全填满，避免留孔逡逑洞，新生成的蒙板定义为左侧完整髂骨蒙板。同样方法，生成左侧完整股骨、逡逑完整骶骨、右侧完整髂骨、右侧完整股骨蒙板（图１－３）。逡逑１０逡逑
图１－３双侧髂骨与股骨的完整模板逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－３邋Ｔｈｅ邋ｃｏｍｐｌｅｔｅ邋ｍａｓｋ邋ｏｆ邋ｂｉｌａｔｅｒａｌ邋ｉｌｉｕ｜ｍ邋ａｎｄ邋ｆｅｍｕｒ逡逑
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本文编号：2796158
【学位授予单位】：南方医科大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R684
【图文】：
所生成的蒙板尚存在一些孔洞样、不连续、不光滑、多余的结构，逡逑再次利用编辑蒙板工具（Ｅｄｉｔｍａｓｋｓ）中的Ｄｒａｗ、Ｅｒａｓｅ、Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ等功能进行修逡逑复，让蒙板的边缘尽可能的光滑，内部无空洞（图１－２）。逡逑生成不同部位的松质骨蒙板：复制左侧髂骨皮质骨蒙板，利用空腔填充工逡逑具（Ｃａｖｉｔｙｆｉｌｌ）和编辑蒙板工具（Ｅｄｉｔｍａｓｋｓ）将左侧髂骨完全填满，避免留孔逡逑洞，新生成的蒙板定义为左侧完整髂骨蒙板。同样方法，生成左侧完整股骨、逡逑完整骶骨、右侧完整髂骨、右侧完整股骨蒙板（图１－３）。逡逑１０逡逑
图１－３双侧髂骨与股骨的完整模板逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－３邋Ｔｈｅ邋ｃｏｍｐｌｅｔｅ邋ｍａｓｋ邋ｏｆ邋ｂｉｌａｔｅｒａｌ邋ｉｌｉｕ｜ｍ邋ａｎｄ邋ｆｅｍｕｒ逡逑
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