一、低接触应力半月板载荷全膝置换的X线分析（论文文献综述）
鲁洋[1]（2020）在《内侧间室型膝骨关节炎股骨形态学变化及其对截骨矫形手术决策与疗效影响的三维有限元分析》文中研究指明膝骨性关节炎是发生于骨关节的退行型病变,其发病机制包括免疫、劳损、代谢、生物力学等多种因素。根据其病变累及部位,可分为内侧间室型、外侧间室型、髌股型及全关节型,其中以内侧间室型膝骨关节炎最为常见,往往伴有不同程度的膝关节内翻畸形。“不均匀沉降”理论认为胫骨内侧平台的塌陷是由于胫骨平台骨质硬度较低,又承受较大应力,在长期高负荷下会出现塌陷,塌陷导致下肢力线向内侧移动进一步增加内侧平台的负荷,以上过程互为因果,最终加速内侧间室的磨损,形成内侧间室型膝骨性关节炎。此理论是从生物力学角度阐释了膝骨关节炎发生的诱因,而基于此理论的胫骨高位截骨术、腓骨近端截骨术等术式均是以纠正膝关节远端错误的机械力线为目的,最终达到恢复下肢正常的力线。胫骨高位截骨术目前已被广泛的应用于中青年轻至中度的膝骨关节炎,并已获得良好的临床效果。由于胫骨高位截骨术手术简单,费用低、临床效果好,几乎被默认为内侧间室型膝骨关节炎保膝治疗的唯一术式,考虑到膝关节由股骨和胫骨构成,股骨内侧髁与胫骨内侧平台直接接触,胫骨内侧平台的应力同样反作用于股骨内侧髁,即股骨内髁承受比股骨外髁更大的应力,基于微骨折及骨改建等理论,承受较大应力一侧理应发生形态学的改变,但目前尚无相关数据印证及完整理论支持这种观点。随着X线摄片技术的发展,下肢全长X片越来越多的被应用,尤其是在预备行全膝关节置换术的膝骨关节炎下肢的手术规划当中。因为全膝关节置换术目标是恢复下肢力线,术前的手术计划为的是术中能够准确的找到髓内定位杆的入针点和角度,提前选择合适的假体。曾有文献报道应用股骨远端截骨术治疗由股骨造成的膝内翻,但绝大多数股骨远端截骨都用于膝外翻的治疗。股骨机械轴内翻在内侧间室型膝骨关节炎中的存在与否,以及是否存在普遍性还是一个较少被涉及的盲区。从下肢全长X片也同样可以测得股骨的机械力线,本研究通过对大量不同程度膝内翻患者下肢全长X片的测量获得股骨内翻在内侧间室型骨关节炎中的发病率以及分布等流行病学资料,并对股骨机械轴内翻的具体骨形态学变化进行探究。“不均匀沉降”理论已经指出胫骨平台塌陷使力线内移并加重内侧平台的负担,大量相关生物力学实验也对胫骨平台塌陷时膝关节内的应力变化情况进行实验验证。但生物力学实验多采用截断股骨和胫骨的关节标本进行,在这种标本上施加应力与生理状态下的力线起止点及经过膝关节水平的位置相差甚远,不能很好的代表真实的应力状态,而且下肢全长标本即使获得也难于保存,过长的高度难以装配到大部分的生物力学机上,因此对膝关节的生物力学实验处于一种比较尴尬的状态。随着数字化技术的发展,有限元分析生物力学已经广泛地应用于生物科学的领域,与传统生物力学实验相比,有限元具有良好的可操作性,不受实验器材及实验条件等的约束,只要模型建立准确,所术得到的数据具有很高的稳定性,并且只要在运算之前做好设置,就可同时获得多种效应指标的数据。有限元的这些特点能够很好的弥补生物力学实验的缺陷,对于膝关节的生物力学实验,有限元分析是较为理想的方法。本实验以符合条件的下肢全长标本为模版,通过图像采集设备及相关图像处理软件建立下肢全长标准三维立体模型及存在不同程度的股骨内翻的下肢全长三维立体模型,在有限元中对模型进行分析,研究股骨内翻对膝关节生物力学的影响,为保膝治疗理论提供有效数据支撑和理论基础。第一部分股骨机械轴内翻对下肢力线的影响及内侧间室型膝骨关节炎基于骨形态的影像学分型目的:通过对大量不同程度内翻膝关节下肢全长X片的测量,统计股骨机械轴内翻在内侧间室型膝骨关节炎中的分布情况;探讨股骨机械轴内翻对膝内翻的影响;对内侧间室型膝骨关节炎进行基于骨形态的影像学分型,为内侧间室型膝骨关节炎的诊断及治疗提供理论依据和数据支持。方法:收集2017年1月～7月连续就诊的非外伤性膝关节疼痛患者的下肢全长正位X片,按照纳入排除标准进行筛选,测量指标有股骨机械轴远端内侧角（mechanical medial distal femoral angle,m MDFA）,胫骨近端内侧角（medial proximal tibial angle,MPTA）,关节线交角（j oint line convergence angle,JLCA）,KL分级。以股骨内翻、胫骨内翻和JLCA为依据将收集到的下肢分为4型,分别统计股骨内翻、胫骨内翻、JLCA增大在膝内翻下肢的发病率及各类型畸形的构成比,统计4种类型的膝内翻的发病率及在不同程度KL分级中的构成比;统计分析膝内翻的形体学构成因素。结果:股骨内翻在膝内翻中的发病率为男性24.77%、女性24.57%,胫骨内翻则为男性97.21%,女性95.54%,4种分型中,I型（单纯胫骨内翻）占多数,男性为73.07%,女性为72.16%,Ⅲ型（胫骨内翻+股骨内翻）男性为24.15%,女性为23.38%。回归分析结果显示男性m MDFA、MPTA、JLCA共同对HKA造成78.2%的影响（β值分别为-0.491、0.487、-0.463,P<0.01）,女性为81.2%（β值分别为-0.464、0.560、-0.450,P<0.01）。结论:股骨内翻是构成膝内翻的重要形态学构成因素,但由于其发病率相对较低,术方案的选择有明确的指导意义。第二部分内侧间室型膝骨关节炎的股骨动态形变规律目的:通过对下肢X片的测量,寻找和辨析可造成股骨机械轴内翻的股骨具体形变;分析各种形变之间的相互关系;分析各种形变与年龄、性别的相互关系,探索股骨动态形变规律,为临床上内侧间室型膝骨关节炎的诊断和治疗提供理论依据和数据支持。诊断相对复杂（需在下肢全长X片上测量）,内翻程度相对较小,临床上未被引起足够重视。基于下肢形态学改变的影像学分型系统将股骨内翻、胫骨内翻及关节间隙的变化综合考虑,对保膝治疗手方法:应用之前收集到的下肢全长X片,按照纳入排除标准进行筛选,测量指标有髋-膝-踝角（Hip-knee-ankle angle,HKA）,m MDFA,颈干角（Neck-shaft angle,NSA）,股骨弯曲度（Femoral bowing angle,FBA）,股骨解剖轴远端内侧角（Anatomic medial distal femoral angle,a MDFA）。将测量值按照不同年龄段分成<40岁,40-60岁,>60岁三组,对三组的数据进行比较,将m MDFA作为因变量,与NSA,FBA,a MDFA做回归分析。结果:在女性患者中,年龄与m MDFA,FBA,a MDFA均呈显着相关（r=-0.076,0.253,0.141,P<0.01）,FBA与NSA,a MDFA均显着呈相关（r=0.312,0.233,P<0.01）,当FBA为控制因素时,对年龄与NSA做偏相关分析,从无相关变成负相关（r=-0.065,P<0.05）。而在男性患者,年龄与所有变量均无显着相关性。女性患者中股骨机械轴内翻（m MDFA减小）的形态学构成是NSA,FBA,a MDFA。将m MDFA作为因变量,与NSA,FBA,a MDFA做回归分析,调整R方为0.722,标准化beta值分别为NSA 0.071,FBA-0.528,a MDFA 0.803。结论:内侧间室骨关节炎的病程中,女性患者股骨存在动态形变。形变包括NSA、FBA、a MDFA的变化,他们变化的叠加最终导致股骨机械轴内翻。而且股骨的形变涉及股骨整体,而非单一局部的变化,股骨弯曲会导致股骨近远两端相应形变。男性股骨的形变现象不明显。第三部分有限元分析股骨内翻对内侧间室型膝骨关节炎膝关节生物力学的影响目的:建立完整膝关节标准有限元模型;建立股骨内翻0°、5°、10°、15°模型和胫骨内翻0°、5°、10°、15°、20°、25°模型,并相互搭配形成24种不同情况的下肢内翻有限元模型;对人体下肢标本做生物力学实验得出骨骼应变值,以验证有限元模型的有效性;分析不同股骨内翻度与胫骨内翻度组合对膝关节应力及接触面积等骨关节炎诱发因素的影响,从而探讨股骨内翻在KOA发生发展中的作用。方法:1具经甲醛防腐处理（未超过1个月）成年男性下肢全长标本,以热塑膜包裹固定后行X片摄片,CT及MRI扫描,文件以DICOM格式保存。将标本固定于BOSE生物力学试验机,于股骨张力侧及压力侧各寻找5个位点,粘贴应变片,用数字应变仪记录100～500N垂直载荷下10个点的应变值。应用Mimics、Geomagic Studio、Unigraphics NX、Abaqus软件建立完整下肢三维有限元模型,及不同股骨内翻度于不同胫骨内翻度组合的24个三维有限元模型。分析在500N垂直载荷下,股骨内翻对关节软骨最大von Mises应力、关节接触面积、关节“异常应力”面积的影响。结果:用线性回归方程对10个测试点的50对应变值进行分析,回归方程y=1.025x+0.025,R2=0.969,说明模型有效性很好。在同一胫骨内翻度的基础上,股骨内翻越大,关节内最大Mises应力越大,关节接触面积越小,“异常应力”面积成上升趋势。将股骨内翻度和胫骨内翻度分别与关节最大Mises应力、关节接触面积、“异常应力”面积做回归分析,所得Beta值分别为0.789和0.556、-0.776和-0.406、0.388和0.713（P<0.05）。结论:建立的下肢全长膝关节有限元模型能很好的模拟正常下肢膝关节生物力学特性。股骨内翻可在原有胫骨内翻度的基础上,进一步加大膝关节最大von Mises应力、减小关节接触面积、增大“异常应力”面积,并且其影响与胫骨内翻同样重要。第四部分有限元分析股骨内翻对胫骨高位截骨术后膝关节生物力学的影响及保膝治疗手术方案的选择目的:建立股骨胫骨混合内翻的下肢行股骨胫骨双截骨术后、胫骨高位截骨术后矫形不足、胫骨高位截骨术后矫形过度三种下肢全长有限元模型;分析比较三种截骨手术后膝关节应力、关节接触面积等骨关节炎相关指标的差异,探讨股骨内翻对胫骨高位截骨术治疗效果的影响。方法:应用之前建立的下肢全长膝关节有限元模型,建立股骨胫骨双截骨术后、胫骨高位截骨术后矫形不足、胫骨高位截骨术后矫形过度三种下肢全长有限元模型,分析在500N垂直载荷下,股骨内翻对关节软骨最大von Mises应力、关节接触面积、关节“异常应力”面积、侧副韧带上的最大von Mises应力、钢板最大von Mises应力的影响。结果:股骨内翻的加剧可增加矫形不足组和矫形过度组的关节最大von Mises应力、增加“异常应力”面积、增加侧副韧带上的应力、减少关节接触面积、增加矫形不足组的钢板上最大von Mises应力。结论:股骨内翻的存在导致胫骨高位截骨术后会出现矫形不足和矫形过度两种情况,对关节生物力学指标的影响均会随股骨内翻程度的增加而增加,股骨内翻可加快胫骨高位截骨术后关节的磨损、增大可能发生磨损的面积,导致关节的松弛,故对于存在股骨胫骨混合内翻的内侧间室型膝骨关节炎患者,应行股骨截骨+胫骨高位截骨才能获得最佳的术后治疗效果减少手术失败的可能。
邓铭聪[2]（2020）在《牛津单髁置换术下肢力线对外侧间室骨关节炎进展的影响》文中指出目的:单髁置换术（Unicompartmental knee arthroplasty,UKA）是目前治疗膝骨性关节炎（Knee osteoarthritis,KOA）的主要手段之一,目前已经报道的UKA长期随访研究发现,外侧间室骨关节炎进展是UKA主要的翻修原因之一,而术后下肢力线的位置被认为是导致UKA术后外侧间室骨关节炎进展的重要因素。本研究拟通过对比牛津UKA术后外侧间室骨关节炎进展合并膝关节外侧疼痛的患者与未进展的患者近中期随访结果,对比两类患者随访时的临床功能,外侧间室骨关节炎进展情况及术后下肢力线的差异,试图找出牛津UKA术后预防外侧间室骨关节进展的下肢力线位置。方法:回顾性分析2014年12月-2017年12月在广东省中医院接受牛津UKA且随访至少为两年的患者临床及影像学资料,其中符合纳入标准及排除标准的患者共100例。根据Kellgren-Lawrence X线分级,筛选出随访时膝关节外侧间室骨关节炎较术前进展合并膝关节外侧疼痛的患者为进展组,随访时外侧间室骨关节炎较术前没变化或好转的患者为未进展组,两组患者均运用Oxford phase Ⅲ活动平台单髁假体系统。进展组患者共50例（50膝）,男14例女36例,平均年龄66.38岁（53岁-80岁）;未进展组患者共50例（50膝）,男14例女36例,平均年龄为64.24岁（51岁-78岁）。全部患者均采用微创UKA小切口技术,术中均运用骨水泥固定假体,分别记录两组患者的姓名、年龄、性别、身高、体重、体重指数（Body Mass Index,BMI）、手术时间、手术出血量、住院天数等一般资料。手术前、手术后及末次随访时均检查患者的双下肢全长负重位X线片及双膝关节正侧位片,分别记录术前与术后的的髋-膝-踝角度（hip-knee-ankle angle,HKA）以及下肢力线所经过胫骨平台的区域,评估术前与末次随访时的膝关节的美国特种外科医院膝关节评分（hospital for special surgery knee score,HSS评分）、VAS评分、膝关节伸直角度及屈曲角度。对比两组患者术前及末次随访之间的临床和影像学结果,使用SPSS 25.0软件对结果进行处理及统计学分析（P<0.05认为具有统计学意义）。结果:两组患者术前的一般资料（性别、年龄、身高、体重、体重指数、手术时间、术中出血量及住院天数等）均无显着性差异。所有患者外科手术伤口愈合等级均为甲级,且所有患者均未进行输血,无假体无菌性松动、不明原因膝关节疼痛、聚乙烯衬垫脱位、假体周围骨折、肺栓塞、下肢深静脉血栓、术口感染、伤口愈合不良等并发症出现。术前与末次随访比较,两组的HSS评分、VAS评分、膝关节伸直角度及屈曲角度的差异均有统计学意义（P<0.05）;两组末次随访的HSS评分与VAS评分比较,差异均有统计学意义（P<0.05）,两组末次随访的膝关节伸直角度与屈曲角度比较,差异均无统计学意义（P>0.05）。影像学上,两组术前KL分级、HKA 比较,差异无统计学意义（P>0.05）,两组的随访时的KL分级和术后的HKA 比较比较,差异有显着统计学意义（P<0.05）;两组患者术后下肢力线所通过胫骨平台区域人数对比,差异有统计学意义（P<0.05）;非进展组的术后下肢力线偏中立位,而进展组的术后下肢力线偏外翻。结论:末次随访时,未进展组的疼痛程度及膝关节功能均优于未进展组,但两组的膝关节活动度无明显差异。偏中立位的术后下肢力线可能在在预防牛津UKA术后外侧间室骨关节炎进展方面有良好作用,而偏外翻的术后下肢力线可能与牛津UKA术后外侧间室骨关节炎的进展相关,下肢力线是外侧间室骨关节炎进展的其中一个预测因素。
许健忠[3]（2020）在《关节镜下Fiber Tape环形固定治疗前交叉韧带下止点撕脱骨折的效果》文中认为背景:前交叉韧带下止点骨折需复位并稳定骨折块防止后期出现前交叉韧带出现松弛,但骨折块复位方式有很多种。但是,目前术后疗效却受手术方式的影响。目的:观察前交叉韧带（ACL）下止点撕脱骨折患者经关节镜下Fiber Tape环形固定治疗后的效果。方法:选择2017年8月至2019年9月期间我院收治的ACL下止点撕脱骨折患者80例,上述患者根据手术方案的不同分为A组（n=39例,开放手术复位固定）和B组（n=41例,关节镜下Fiber Tape环形固定）,记录并比较两组围手术期指标、膝关节活动度及膝关节功能改善情况,记录两组术后并发症。结果与结论:结果:B组手术时间短于A组,术中出血量少于A组差异均具有统计学意义（均P<0.05）。两组患者术后1个月、术后6个月国际膝关节功能委员会（IKDC）、Lysholm评分高于术前,且B组高于A组,差异均具有统计学意义（均P<0.05）;两组患者术后1个月、术后6个月膝关节活动度高于术前,且B组高于A组,差异均具有统计学意义（均P<0.05）。两组术后并发症发生率比较差异无统计学意义（P>0.05）。结论:关节镜下Fiber Tape环形固定治疗ACL下止点撕脱骨折,可有效缩短手术时间,减少术中出血量,促进患者膝关节功能及膝关节活动度改善,且不增加术后并发症发生率,具有较好的临床应用价值。
张震[4]（2020）在《基于有限元法的OA膝关节生物力学研究》文中提出膝关节是人体下肢重要的运动关节,当膝关节发生骨性关节炎（Osteoarthritis,OA）后,骨结构和软组织的病变改变了关节内的载荷分配机制。目前对于膝关节的生物力学研究进展表明半月板和关节软骨在正常膝关节下存在合理的载荷分布机制,然而针对不同阶段的OA的生物力学特征仍不明确,构建OA膝关节的解剖模型和有限元模型的研究也较少。本文通过采集双侧OA膝关节患者影像数据构建三维解剖模型,基于有限元法模拟仿真轻度OA和重度OA膝关节的生物力学特征,探究半月板半脱位对OA发展的影响。本研究基于膝关节的CT和MRI影像数据在Mimics软件中分别重建膝关节的骨性结构和非骨性结构的三维解剖模型,包括股骨远端、胫骨近端、腓骨、髌骨、半月板、关节软骨和主要韧带,直观的表达了不同OA阶段的关节软骨和半月板的几何特征变化。以膝关节外固定的维生素胶囊和骨结构的解剖学特征作为配准标记物进行影像序列配准,配准操作过程可分为同机配准和异机配准,使用加法融合的方式将配准后的影像序列进行图像融合,获得多模态的影像数据序列。待融合配准后,获得同时具有骨性结构和非骨性结构的三维解剖模型。在Hypermesh中分别划分轻度OA膝关节和重度OA膝关节网格,并对模型进行必要的简化处理以减少有限元分析计算成本,以INP格式导入Abaqus软件定义材料属性、边界条件等参数,模拟站立位膝关节短暂接触时的关节软骨和半月板的生物力学反映,有限元分析结果以接触压强和Mises应力数值数据作为参考值,对比分析半月板半脱位量对载荷分布的影响。通过有限元法模拟OA膝关节的站立位的载荷分布,预测OA膝关节动态运动过程中对关节软骨和半月板的损伤,伴随关节软骨和半月板的损伤退变,关节内的载荷分布与润滑机制的丧失,都将成为造成关节间隙狭窄的主要因素。有限元模拟结果表明内侧半月板半脱位增加了内侧胫骨软骨负荷,对比轻度OA与重度OA膝关的内侧室应力分布和接触压强,内侧半月板半脱位的程度与胫骨软骨的分布和负荷有关,半月板脱位量进一步增大了两侧股骨向内侧室方向的滑移量,增大患者的内翻角度,半月板半脱位加剧了OA膝关节下肢力线变化,这可能是OA膝关节发展进程中的一个显着特征。
邵龙[5]（2019）在《全膝关节置换术中胫骨假体后倾角度与旋转对线的数字化研究》文中进行了进一步梳理研究背景/目的全膝关节置换术中胫骨侧假体的界面覆盖受到骨准备、植入技术及假体设计等因素的影响,但对相关因素间的内在联系和多因素作用下假体系统的应力分布情况缺乏系统的研究。并且当前主流假体系统的设计特征大多基于西方人的研究数据,缺乏国人的解剖学参数和假体设计改进依据。基于此,本研究通过建立本地区人群样本双下肢三维模型并实施虚拟手术,首先评估不同后倾截骨角度和旋转对线对界面覆盖的影响;然后通过图形拟合获得截骨层面解剖学特征并采用图像配准算法对基于界面轮廓的一般多边形最优配准问题进行求解;最后利用有限元分析进一步探究不同后倾截骨角度和界面覆盖条件下假体系统内的应力分布情况,以期为临床手术和优化假体设计提供理论依据。方法1.对1名正常成年人行双下肢全长CT扫描和双膝关节MRI扫描,对3具新鲜尸体进行双膝关节CT扫描,获取二维图像,将图像以DICOM格式导入三维重建软件Mimics 17.0,重建出包含骨、半月板、韧带的膝关节仿真模型和双下肢三维数字模型。在重建过程中以默认骨组织阈值为基准,额外选择阈值为（+50）HU,（-50）HU和（-100）HU的三组重建阈值重建三维模型,评价分割阈值选择对重建模型数据的影响。2.对3具新鲜尸体6个膝关节标本进行胫骨侧截骨操作,分别测量胫骨平台与腓骨小头上缘截骨水平的几何参数,与利用CT重建所获得三维模型的相应参数进行比较,评价三维模型测量的准确性。3.对55名正常成年人（纳入101膝）进行双下肢CT扫描并进行三维重建,以空间向量计算法进行精确的虚拟截骨手术,取得不同后倾截骨角度下（0、3、5、7度）的截骨轮廓;对Gemini假体系统的对称型和解剖型胫骨试模进行X线扫描和数字化处理;采用人工配准的方式取得不同胫骨假体试模在不同后倾截骨角度与特定旋转对线下各象限区域的界面覆盖情况并进行统计学分析。4.通过图形拟合表征本地区人群胫骨三维重建样本在截骨水平的一般解剖学特征并进行测量,分析Gemini和[E]8两套假体系统设计对本地区人群的涵盖情况。利用一致性点漂移算法对基于界面轮廓的一般多边形最优配准问题进行求解,分析趋近最大化覆盖条件下四款胫骨侧假体的自由旋转对线和植入定位情况。5.利用已完成重建的膝关节仿真模型和双下肢三维数字模型模拟全膝关节置换进行标准虚拟截骨和Open Knee假体系统安装。将各部件导入Geomagic 2012完成模型优化与实体化,在Hypermesh 14.0中进行网格划分,定义各部件的材料属性,确定载荷和边界约束,建立有限元静力分析模型。6.通过保留与去除自然膝中部分附属结构、装配假体系统于不同后倾截骨角度下（0、3、5、7度）的膝关节模型以及改变胫骨侧假体的界面覆盖,在Optistruct 14.0中分析周围附属结构对自然膝应力分布的影响,比较不同后倾截骨角度和骨-假体界面覆盖条件下膝关节假体系统内的应力分布变化。结果1.重建模型表面积随着阈值选择值的加大而逐渐增大,默认阈值和基于默认阈值±50HU两组的表面积差异无显着统计学意义,与默认阈值-100HU组相比有显着差异;一致性检验分析显示基于尸体标本实际测量和基于CT三维重建测量的两种方法的组内相关系数为0.991,平均误差为1.34±0.97%。2.随着后倾角度的加大,胫骨截面平均面积随之加大,并且不管任何后倾角度下,男性的平均截面积均大于女性。当后倾角度在0-7度变化时,Insall对线的平均覆盖率为85.19%到87.22%,Akagi对线为83.21%到85.96%,均随着后倾角度加大而加大,且前者的平均覆盖率始终较高,差值范围为1.26%到2.22%（p<0.001）。此外,5度与7度后倾截骨下的平均覆盖率比0度与3度均有显着性升高。当使用对称型或解剖型试模时,采用后倾5度或7度截骨,前内侧、前外侧、后内侧以及后外侧区域内的平均缺损率和悬挂率差异都具有显着统计学意义,除使用解剖型试模下的后外侧区域。3.男性平均界面覆盖率要显着高于女性,仅在采用对称型和解剖型假体在0度后倾加Akagi对线下以及采用对称型假体在0度后倾加Insall对线下两者差异不大。当采用Insall对线在5度与7度后倾截骨时,不管使用哪种假体,男性的后叉韧带止点区域面积始终较女性小并且在后内侧区的缺损率也较女性大。相比男性,女性的前内侧区存在较多缺损并伴随着较少的悬挂。在采用7度后倾时,在对称型试模下女性的前外侧相比男性存在显着悬挂,而在解剖型试模下男性的前内侧悬挂较女性显着。4.本地区人群样本双下肢三维模型中所有胫骨截骨面的平均横径为77.7±6.6mm,平均前后径为46.8±4.0mm,平均内侧前后径为46.2±4.2mm,平均外侧前后径为44.5±4.1mm。男性的相关数据均显着大于女性,但其横径与前后径比值平均为1.66±0.04,内外侧前后径比值平均为1.04±0.07,均无显着男女差异。内侧平台前后径较外侧平台前后径平均长1.8±3.0mm,有显着统计学差异,并且内侧与外侧平台前后径有着显着的正相关。此外,存在15例外侧平台前后径大于内侧,24例内外侧平台的前后径相差在2mm以内,两者占到了总数的37.9%。5.本研究中胫骨试模对本地区人群样本截骨面内外侧前后径和相应比值的涵盖上,解剖型设计优于对称型;回归分析显示对于外侧前后径小于45-50mm的试模在设计时应扩大其内外侧前后径的差异,相反对于大于45-50mm的试模,则相应减小差异。在胫骨试模对截骨面横径与前后径,及其相应比值的涵盖上,解剖型设计优于对称型。回归分析显示当前试模应减小横径绝对值以及横径与前后径的比值（当前为1.8）以更符合本地区人群样本。6.采用算法求解趋近最大化覆盖配准下,仅23%的胫骨试模处于旋转不良的位置且每款假体的旋转不良例数相近。算法配准下的总体平均覆盖率为85.62±3.65%,Gemini假体的平均覆盖率要显着低于[E]8假体。算法配准下的胫骨试模总体平均旋转角度,相较于Insall对线为-0.73±4.53度。算法配准下的胫骨试模前后轴平均占腱百分位由髌腱内侧起算为26.95±14.71%,处于髌腱中内1/6到中内1/3的位置但个体差异较大。7.模拟人自然站立下,股骨在保留侧副韧带和腓骨与去除以上结构时应力变化情况不大,其局部最大应力均位于股骨距和股骨干中下三分之一的前内侧;胫骨在去除腓骨和侧副韧带时,其主要应力集中在中下三分之一处,以内侧为主;胫骨平台与半月板的最大应力和应力集中区域主要在内侧。腓骨对胫骨骨干的应力分布有较大影响,但侧副韧带与腓骨等附属结构的存在与否对关节间隙与关节面应力分布的影响不大。8.在简化的膝关节模型中模拟关节置换显示,当截骨后倾角度在0至7度变化时,股骨假体的峰值Von Mises应力在3度后倾时最大为123MPa,在5度后倾时最小为15MPa,随着后倾角度的的增大,呈先上升后下降的趋势;并且随着后倾角度的增大,应力分布从相对均匀转向外侧集中;而聚乙烯垫片的峰值Von Mises应力随着后倾角度的增加逐渐增大,从11MPa增大到29MPa,分布区域变化不大,以后外侧集中为主,但应力集中点随着后倾增大而逐渐减少;胫骨假体的峰值Von Mises应力随着后倾角度的增加从15Mpa增加到17Mpa,应力集中区主要在胫骨假体与骨界面,分布区域变化不大,以后外侧集中为主,应力集中点也随着后倾角度增大而逐渐减少。假体系统内的峰值Von Mises应力远大于股骨与胫骨且受股骨假体影响最大。9.通过增加垫片和胫骨假体3%的尺寸来模拟骨-假体界面覆盖率增加的情况,结果显示仅在3度后倾时,股骨假体峰值Von Mises应力从123MPa下降到44Mpa;而在聚乙烯垫片、胫骨假体的峰值Von Mises应力改变以轻微上升为主,分布区域和应力集中点未有明显变化。结论1.三维模型的重建结果仅在分割阈值选取波动范围较小时具有稳定性,采用计算机辅助联合人工修正的阈值分割方法可以重建出真实可靠的目标三维模型。2.对于三维模型的虚拟手术可以通过空间向量计算法精确实现。本研究中当截骨后倾角度在0至7度变化时,覆盖率随着后倾角度的增大而增大,使用Insall对线和5度或7度后倾能取得更好的胫骨侧界面覆盖;男女的界面不匹配模式存在显着差异,膝关节假体设计应重视性别差异。3.本地区人群样本在7度后倾截骨时的截骨轮廓个体差异较大;当前的胫骨假体应在不同型号范围间进行试模尺寸差异化设计和减少绝对横径以更符合本地区人群样本的解剖学特征。4.图像配准算法能有效辅助人工进行试模与截骨面的配准,当前的胫骨假体设计在趋近最大化覆盖时,并不一定会引起轴向旋转不良的发生;本研究中胫骨假体试模前后轴对准胫骨结节中内1/6至1/3之间能取得更好的界面覆盖。5.截骨后倾角度由0度增加至7度过程中,假体系统峰值应力呈现先上升后下降、应力分布向外侧集中的趋势;模拟增加界面覆盖并未对峰值应力、应力分布等产生显着影响。
蔡国锋[6]（2019）在《伸膝装置重排治疗复发性髌骨脱位的生物力学及膝关节运动学分析》文中提出[目的]使用数字散斑技术及压敏纸技术探讨伸膝装置重排治疗复发性髌骨脱位术后的生物力学变化情况。运用三维数字化重建技术和逆向工程技术虚拟建立新鲜冰冻尸体膝关节三维有限元分析模型,仿真研究伸膝装置联合重排术后复发性髌骨脱位模型上的髌股关节应力分布特点。探讨伸膝装置联合重排治疗复发性髌骨脱位的早期临床疗效及手术适应症。对比研究伸膝装置联合重排治疗复发性髌骨脱位的手术前后患侧膝关节运动学变化。[方法]使用昆明医科大学自愿遗体捐赠的8具（共16膝）新鲜冰冻尸体,其中6具（12膝）制作成复发性髌骨脱位模型,随机分为三组:伸膝装置近端重排术组（A组）、伸膝装置远端重排术组（B组）及伸膝装置联合重排术组（C组）;另取2具（4膝）新鲜冰冻尸体作为正常膝组（D组）,在股四头肌腱上施加70N的轴向拉力（A、C组尚在移位后的股内侧肌斜头上施加7N的轴向拉力）,分别于膝关节被动屈曲至各典型角度时使用压敏纸测量髌股关节压强;在上述加力方式的基础上,在髌骨中点施加20N外向脱位力量,使用数字散斑技术测量膝关节被动屈曲至各典型角度时髌骨外向水平位移。之后按第一部分标准选取男、女新鲜冰冻尸体标本各1具（共4膝）,按照第一部分操作方法,分别在造模前、伸膝装置联合重排手术后将膝关节被动屈曲至各典型角度进行层厚为1.0mm的MRI及CT连续图像资料为基础数据,顺序使用MIMICS、Geomagic Studio、Solidworks软件构建三维有限元模型;在ABAQUS软件中将已建成的三维有限元模型进行后处理,通过定义材料,施加载荷和边界条件计算并分析正常膝关节、手术后复发性髌骨脱位模型上的全膝关节不同屈曲角度时髌骨关节面的应力云图。临床部分,先收集2016年1月-2018年8月至昆明医科大学第一附属医院运动医学科就诊并采用锚钉辅助伸膝装置联合重排治疗复发性髌骨脱位患者84例资料。将术前相关评分数据与临床12月时随访结果进行统计学分析。之后选取2016年1月至2018年8月昆明医科大学第一附属医院确诊为复发性髌骨脱位并行锚钉辅助伸膝装置联合重排术患者共32例（32膝）为研究对象,同时收集32例正常人膝关节运动学数据。记录术前和术后12月锚钉辅助伸膝装置联合重排术组患侧膝关节运动学数据进行对比分析,并将术后12月患膝与正常人膝关节运动时6个自由度活动范围及步数、步长进行对比分析。[结果]（1）膝关节被动屈曲至各典型角度（0°,30°,60°,90°,120°）时髌股关节的压强A、B两组间及C、D两组间无显着统计学差异（p>0.05）,但A组与C、D组及B组与C、D组间对比有显着统计学差异（p<0.05）。（2）膝关节被动屈曲至各典型角度（0°,30°,60°,90°,120°）时髌骨的外向水平位移A、B两组间及C、D两组间无显着统计学差异性（p>0.05）,但A组与C、D组及B组与C、D组间对比有显着统计学差异（P<0.05）。（3）基于正常新鲜冰冻尸体膝关节的CT、磁共振图像资料,成功构建了包括内侧髌股韧带及简化后的髌骨外侧支持带在内的完整膝关节三维几何模型及三维有限元模型。（4）三维有限元模型得到的上述数据与实体生物力学测得的数据无统计学差异（p>0.05）。术后12月Lysholm评分较术前有显着统计学差异（p<0.01）。术后12个月Kujula评分较术前有显着统计学差异（p<0.01）。根据Insall疗效评定标准:获优57例,良10例,可9例,差8例,优良率为79.8%。（5）术后12月患者的最大伸膝角度较术前减小（P<0.05）、平均步数减小（p<0.05）、平均步长变长（p<0.05）。（6）术后12月患者在内外翻角、内外旋角、前后位移、上下位移、内外位移上与术前及正常人无统计学差（p>0.05）。（7）术后12月患者的内外翻角、内外旋角、屈伸角、前后位移、上下位移、内外位移及步数、步长与正常人无差异（p>0.05）。[结论]（1）伸膝装置联合重排术组髌股关节压强最小并最接近于正常髌股关节压强。（2）伸膝装置联合重排术组髌骨外向水平位移为最小并最接近于正常值。（3）正常、伸膝装置联合重排手术后复发性髌骨脱位模型三维有限元模型能准确地量化膝关节生物力学发生的变化情况。与实体生物力学测试所得结果一致,证实了三维有限元模型的有效性。（4）采用膝装置联合重排方法治疗复发性髌骨脱位,操作简便,近期疗效满意,并发症少,远期疗效有待进一步随访。（5）该手术更适合于18岁以下患者,高位髌骨及股骨外侧滑车发育异常对术后12月疗效无影响。（6）伸膝装置联合重排治疗复发性髌骨脱位可获得满意的早期膝关节功能恢复。（7）膝关节运动学分析可更加客观的评估膝关节手术前后动态情况,对临床疗效评估具有一定的指导意义。
王直兵[7]（2019）在《股骨外弓患者固有力线的重建 ——一项新颖的股骨远端截骨技术在膝关节置换中的应用研究》文中研究指明目的:冠状面股骨的双侧外弓（bilateral coronal femoral lateral bowing,BFLB）导致双侧股骨干的固有内翻,研究显示BFLB可以延缓内侧膝关节骨性关节炎的加重。从这个意义上讲,对于下肢存在BFLB的内翻膝患者,在膝关节置换（total knee arthroplasty,TKA）时应该保留股骨的外弓,使患者的下肢力线接近固有力线（constitutional alignment,CA）。但迄今为止,仍无研究报道膝关节置换时如何重建固有力线。本研究的目的在于探索BFLB患者固有力线的术前规划方法,并验证科学假设—对BFLB患者实施TKA手术时,基于术前规划的固有力线行股骨远端截骨,术中将无需进行内侧软组织松解即可获得伸屈间隙平衡;术后下肢力线将成功恢复至术前的固有内翻状态。方法:首先,测量纳入本研究的47名（72例膝）BFLB、膝内翻患者的股骨外弓成角度数α,同时行股骨远近端走行异常试验（proximal and distal femur malorientation test,MOT）检测,即比较存在BFLB的内翻膝患者与直形股骨、无膝骨关节炎的50名志愿者（100例健康膝）之间的股骨近端内侧角（medial proximal femoral angle,MPFA）及股骨远端解剖轴外侧角（anatomic lateral distal femoral angle,a-LDFA）。如果股骨远近端不存在显着的解剖形态差异,说明,股骨干为单顶点的外弓成角畸形,即股骨畸形只发生在股骨干中段。那么,矫直股骨干外弓畸形后,虚拟的股骨头中心（virtual center of the femoral head,VCFH）（H’）将位于股骨远端解剖轴（distal mechanical axis,DMA）上。其次,分别测量志愿者基于中立位机械轴（neutral mechanical axis,NMA）的外翻矫正角（valgus correction angle,VCA）、BFLB患者基于NMA的VCA以及基于DMA的外翻矫正角—股骨远端解剖轴（distal anatomic axis,DAA）与DMA的夹角,并比较志愿者基于NMA的VCA与BFLB患者基于DMA的外翻矫正角（DAA-DMA角）是否具有显着的统计学差异。接下来,在TKA时股骨远端垂直于DMA截骨,术中评估是否进行内侧副韧带松解以获得矩形的伸直间隙框、O-Arm扫描判断通髁线（transepicondylar axis,TEA）与后髁截骨面及whiteside line的关系、髌骨轨迹情况;术后测量DMA与胫骨机械轴（tibial mechanical axis,TMA）所形成夹角的度数以评估是否成功重建患者原始CA。同时,对所有患者进行术后随访,登记因力学原因、无菌性松动或聚乙烯磨损而导致翻修的病例。结果:结果显示入选的BFLB患者的平均股骨外弓成角度数α为7.9°±2.9°（范围:6–16°）。MOT检测结果显示,BFLB患者的股骨与志愿者的直形股骨之间不存在显着的近端和远端解剖形态变异（MPFA:84.3°±3.8°or 85.1±1.7°,P=0.26;a-LDFA:81.2°±1.9°or 80.9°±1.4°,P=0.44）。BFLB患者基于NMA的VCA为8.6°±1.2°（范围,6–11°）,与股骨干外弓成角度数α进行Pearson’s相关性检测结果显示,Pearson’s相关系数为0.613,具有强相关性;志愿者基于NMA的平均VCA为5.3±0.7°（范围:4-7°）,BFLB患者基于DMA的VCA（DAA-DMA角）为5.2°±0.8°（范围,4.1–8.2°）,二者之间没有显着的统计学差异（P=0.47）。本研究最重要的发现是入选的所有存在BFLB的内翻膝患者行TKA时,股骨远端垂直于股骨远端机械轴DMA截骨,术中无需松解内侧副韧带即可获得伸屈间隙的平衡,并且屈膝位内外翻稳定,髌骨轨迹良好,无需“拇指试验”;O-Arm扫面显示TEA与后髁截骨面大致平行、并与whiteside line垂直;术后DAA-TMA的平均度数为179±0.5°（范围:178.2°-179.9°）,意味着术前规划的固有内翻力线被成功恢复。术后对所有行TKA的BFLB患者平均随访3年（2.5-3.5年）,短期随访期间未发现有因力学原因、无菌性松动或聚乙烯磨损而翻修的患者。结论:本研究提出一种新颖的截骨技术用于TKA术中恢复冠状面存在双侧股骨外弓和膝内翻患者的下肢固有力线。该研究发现对此类患者行TKA时,股骨远端垂直于DMA截骨,术中无需松解内侧副韧带即可获得伸直间隙的平衡,股骨假体旋转对位对线及髌骨轨迹良好;术后不仅患者的下肢力线、软组织张力能被恢复至骨关节炎之前的状态,并且膝关节将处于一个既稳定又自然的状态。
袁伟[8]（2017）在《运动力学对线的人工膝关节有限元建模和生物力学研究》文中指出研究背景膝关节是人体下肢的枢纽关节,其复杂组织解剖结构、运动模式和所处的力学环境及其功能要求使其易受创伤和骨性关节炎等疾病累及,伤病发生率居各关节之首。人工全膝关节置换术（Total Knee Arthroplasty,TKA或Total Knee Replacement,TKR）是采用手术的方法将病损的膝关节负重面替换为人工关节材料,从而消除膝关节疼痛、恢复下肢生理力线、改善膝关节活动功能。TKA是骨科最成功的经典手术之一,它使过去只能依赖药物缓解疼痛无法长距离行走,甚至只能截肢的患者恢复了行走功能,大大改善了患者的生活质量。TKA不仅仅是骨的手术,更是软组织的手术,下肢力线精确重建、假体位置正确安置是影响术后关节功能和假体使用寿命的重要因素,对评估手术成败和术后疗效有重要的参考价值。为了提高TKA术中下肢力线重建的准确性,大量的医疗卫生资源和研究精力被投入到术中计算机辅助导航技术和个体化手术工具（patient specific instrument,PSI）的研究中。人工全膝关节置换领域传统的观点认为TKA术后患者下肢力线应重建至与中立位力线偏差小于3°的位置。近年来有很多术后随访研究发现TKA术后重建的下肢力线无论是否与中立位力线偏差在3°以内,患者术后的人工关节假体生存率并无显着差异。这些研究结果让研究者们开始思考TKA对线标准是否存在不足,Howell等一些学者更进一步提出了运动力学对线TKA（Kinematical Alignment TKA,KA-TKA）概念,即TKA应以患者膝关节正常状态的或病损前状态的运动轴为对线、定位参考进行截骨、假体安置,从而在术后使人工膝关节尽可能的模拟人体膝关节正常的生物力学状态。目前KA-TKA成为关注的热点是因为经典的MA-TKA术后出现了较高的不满意率。从理论上说,相对于MA-TKA的机械力学对线方式,KA-TKA的运动力学对线方式能最大程度的恢复患者的膝关节生物力学和运动力学环境,从而获得更好的手术效果和临床疗效,但目前相关临床和基础研究还远远不足以充分的证明这一观点,KA-TKA是否更具优势,尚需进一步研究验证。第一部分:人体膝关节和人工膝关节真几何模型和有限元模型的建立目的:建立人体膝关节和TKA假体仿真几何模型和有限元模型,为进行膝关节和TKA术后的生物力学分析建立基础。方法:选择一名健康成年人志愿者,使用CT进行左侧下肢全长扫描,MRI进行膝关节扫描,获取医学影像数据,利用Mimics15.0、UG NX 7.0、ABAQUS 6.8等图像处理分析软件和有限元分析软件,重建了人体膝关节仿真几何模型,在此几何模型基础上,运用有限元软件构建膝关节的有限元模型。利用逆向工程技术和Geomagic Studio 9.0软件将施乐辉公司（Smith&Nephew Inc.）Genesis II后稳定型人工全膝关节假体的外形扫描数据重建为几何模型,将其和膝关节模型进行装配,获得人工全膝关节置换术后膝关节几何模型和有限元模型。结果:建立了适用于进行膝关节和人工全膝关节置换术后生物力学分析的解剖型仿真几何模型和有限元模型。结论:本研究利用CT、MRI影像数据和逆向工程技术所建立的人体膝关节和人工膝关节假体仿真几何模型和有限元模型,与人体膝关节解剖结构一致,可逼真的重现膝关节的真实结构,用于TKA手术仿真、模拟并进行生物力学分析。第二部分:运动力学与机械力学对线的人工膝关节生物力学分析目的:有限元分析比较运动力学对线和机械力学对线的人工全膝关节置换术术后生物力学特性,重点探讨两种对线方式下人工关节接触面的应力和应变情况。方法:随机选择12名健康成年人志愿者,根据第一部分的建模方法,获取志愿者左侧膝关节仿真几何模型和有限元模型,选择合适大小的人工全膝关节假体,按运动力学对线方式和机械力学对线方式分别进行虚拟截骨、假体安装,通过有限元分析软件仿真单足站立情形施加载荷,观察人工关节假体接触面的最大应力和最大应变情况。结果:按机械力学对线（MA）方式放置安装假体后,股骨假体接触表面最大应力为38.25±2.66MPa,,按运动力学对线（KA）方式安置假体后,最大应力减小为30.37±2.76MPa,差异具有统计学意义,P<0.05。在超高分子聚乙烯垫片表面,MA方式时最大应力为12.07±1.67MPa,KA方式时最大应力减小为8.14±2.49MPa,差异具有统计学意义,P<0.05。在MA方式下股骨假体接触表面最大应变为1.51x10-4±1.09x10-5mm,KA方式时最大应变为8.18x10-5±1.05x10-5mm,小于MA方式时的形变,差异具有统计学意义,P<0.05。在超高分子聚乙烯垫片表面,MA方式时最大应变为3.43x x10-3±5.12x10-4mm,KA方式时应变减小,为2.10 x10-3±3.86x10-4mm,差异具有统计学意义,P<0.05。结论:与传统机械力学对线方式相比,按运动力学对线方式进行人工全膝关节置换术可降低股骨假体和胫骨聚乙烯衬垫表面的最大应力和最大应变,使人工关节接触面压力分布更均匀,从而减少关节接触面的磨损,延长假体寿命。
任伟民[9]（2017）在《股骨滑车发育不良致髌股关节炎的生物力学基础及临床研究》文中指出股骨滑车发育不良是指股骨滑车沟前部几何形态和深度存在的解剖学异常。股骨滑车是构成髌股关节的主要结构之一,该结构异常可直接导致髌骨与股骨滑车近端不能稳定衔接,引起髌股关节解剖结构异常,影响该关节的稳定性,加速关节磨损,诱发髌股关节炎。髌股关节炎是一种以膝关节疼痛、功能障碍为主要临床表现的膝关节疾病,具有很高的发病率。随着人口老龄化,髌股关节炎的发病几率逐渐上升,髌股关节炎的预防和治疗,将是一个漫长的、具有较高社会负担、经济负担的过程。因此,如何从根本上解决髌股关节炎的发生应该是目前研究的热点。本研究的目的,是将股骨滑车发育不良作为导致髌股关节炎的一种独立因素进行研究,在建立三维有限元模型的基础上,系统阐述其致病的生物力学基础,根据所研究的结论,从力学角度模拟、探讨髌股关节炎的治疗方法,最后分析相关的临床资料,探讨滑车发育不良致结髌股关节炎的发病率,分型以及治疗方法。第一部分:股骨滑车发育不良的生物力学基础。本研究利用有限元方法建立股骨滑车发育不良的模型,分析加载过程中关节骨骼及软骨的应力变化,并施加虚拟手术治疗,术后再次对比分析关节周围的应变及应力情况,以明确股骨滑车发育不良的生物力学基础特性。通过影像扫描获取明确诊断C型股骨滑车发育不良病人的MRI及CT影像资料,利用有限元分析技术,在三维逆向工程软件MIMICS中建立膝关节三维模型,使用Geomagic Studio软件对已建立的模型进行优化、修饰,导入Abaqus软件,赋予模型各个部件材料属性,给予力学加载。首先分析该模型各屈曲角度下（30°,60°,90°,120°）股骨外髁软骨力学性能,对股骨、胫骨及软骨应力、应变分析;然后对所建立的模型进行虚拟手术（内侧髌股韧带重建术）,并分析相对应屈曲角度股骨外髁软骨力学性能、应力及应变情况。结果表明,在股骨滑车发育不良的膝关节中,屈曲30度时髌骨与股骨外髁软骨接触的位置应力、分布比较均匀,未出现明显的应力集中现象。但随着屈曲角度的增加（60°-120°）,股骨外髁软骨与髌骨接触位置的应力集中现象逐渐明显,易导致髌股关节炎的发生。虚拟手术后力学环境稳定,股骨外髁的最大应力分布明显下降,应力、应变明显降低,应力分布均匀。在加载过程中,髌股关节未发生半脱位现象,髌骨运行轨迹更为平稳,减少了髌股关节的磨损。第二部分:股骨滑车发育不良致髌股关节炎的临床研究。本研究对2015年度,因膝关节慢性疼痛于本院就诊并行mri检查的病例进行统计,测量患者的股骨滑车沟角度（≥155.8°）;内外侧滑车关节面比例（≤2/5）:滑车沟深度（≤4mm）;偏颇角（外侧面倾斜度）（≤11°）;胫股关节上方3cm、滑车前方的骨性突起。对患病人群的构成比、发病年龄、结构分型、及影像指标进行分析。结果表明,2015年度本机构股骨滑车发育不良的发病率（36.31%）,明显高于国外报导的发病率（16.5%）。从中选出300例髌股关节炎病例,参照国内、外文献,我们选定5项mri诊断指标,并对所选取样本进行测量和分型,总结各型所占比例。结果表明,所选定的诊断指标可以很好的用于股骨滑车发育不良的影像学诊断、分型。通过有限元模型的虚拟手术,我们发现手术后髌股关节在不同角度屈伸运动中髌股关节力学环境较为平稳,应力分布较为均匀。以此为理论基础,根据骨骺闭合时间、关节软骨损伤程度和关节炎轻重程度,我们结合滑车发育不良的分型提出几种手术设想:采取软骨下骨及骨骺板近端滑车成型术及骺板近端截骨术,加深滑车后;打磨、修除滑车沟前方乳头样突起;同时采取韧带重建术,使髌股关节的股骨滑车应力分布更为均匀,期待骨骺在正常应力作用下促进骨生长。矫正股骨滑车沟的几何形态,改变骨性结构的力学稳定性,同时修复相关韧带,使股骨滑车力学分布更为均匀。其最终的结果是使患者避免关节置换或推迟初始膝关节置换时间。结论:1.股骨滑车发育不良可导致髌股关节的生物力学稳定性发生改变,诱发髌骨及股骨关节软骨和软骨下骨的急性损伤或慢性劳损,导致关节软骨发生病理改变,从而引发髌股关节炎。2.临床资料表明,本组股骨滑车发育不良的发病率高于文献报导。3.有限元方法证实,韧带重建手术可以改善ftd的膝关节的力学环境,明显降低应力集中现象。4.我们的测量指标结果与经典值一致,可很好地用于股骨滑车发育不良的影像学诊断、分型。
林玉屏[10]（2017）在《基于TKA的人体下肢步态分析及仿真》文中提出膝关节作为人体最大且构造最复杂的关节,极易受到损伤。一般采用全膝置换术对晚期的膝关节疾病进行治疗。而关节置换术并非一劳永逸,很多患者术后都会出现关节失效等问题。目前,很多学者从运动生物力学的角度对骨关节炎发病机理、人工关节失效等问题进行了大量研究,但还未取得突破性成果。尤其,相对于欧美国家,我国的运动生物力学研究起步较晚,很多方面都不够完善。因此,针对国人的运动生物力学研究意义重大。有关运动生物力学的研究中,针对人体步态的研究开展最为广泛。正常人体步态具有周期性和稳定性,能够描述人体基本运动特征。本文采用三维运动捕捉、有限元分析、肌肉驱动模拟等先进的技术手段,对健康人体和接受TKA的患者进行了步态分析和仿真研究。本章所得结论揭示了健康人体下肢关节的运动规律和TKA对人体下肢关节运动的影响,对人工膝关节的设计以及TKA术后康复等都有指导作用。采用三维运动捕捉系统,对健康青年人和老年人在行走和慢跑时的时空参数和运动学参数进行研究。结果显示与青年人相比,老年人的速度和步长都较小,而步频相差不大。青年人和老年人之间存在的步态时空参数的年龄差异主要是老年人步长减小引起的。在行走和慢跑时,下肢关节的运动学参数也存在年龄差异。青年人和老年人下肢关节的运动范围差异与人体运动速度有关。采用三维运动捕捉系统和测力系统,对膝关节损伤的老年女性和健康老年女性在行走时的下肢关节运动学和动力学参数进行研究。结果显示,与健康受试者相比,TKA前患者的速度和步长较小,双支撑期明显变长。同时,患者更倾向于使用健康侧下肢膝关节,双侧髋关节和踝关节的运动会发生一定的代偿性变化。TKA后,患者的时空参数基本恢复到正常水平。而与健康受试者相比,患者下肢关节运动角度仍然存在较大差异,但关节运动力矩有较大改善。采用医学影像扫描和有限元分析技术,研究直立状态和脚跟着地相、单肢中立相、脚尖离地相四个瞬态时,人体膝关节的股骨软骨、胫骨软骨的接触应力分布情况,和人工膝关节的股骨假体、胫骨垫片和髌骨假体的接触应力分布情况。研究结果显示,人体膝关节中,股骨软骨最易产生磨损和病变,并且胫骨内侧软骨比外侧软骨易发生磨损。人工膝关节中,胫骨垫片和股骨假体上应力峰值较大,为容易产生关节失效的部位。采用Open Sim软件建立一名接受TKA患者的肌肉骨骼模型,分析四种步速下,患者手术侧和健康侧下肢主要肌肉的肌力和活动度的变化以及下肢主要肌肉分别引起的质心加速度。研究结果显示,随着步速下降,患者下肢各肌肉的肌力基本呈现逐渐减小的趋势。患者手术侧和健康侧肌肉力和肌肉活性基本一致,而双侧下肢肌肉对身体质心的作用完全相反。
二、低接触应力半月板载荷全膝置换的X线分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、低接触应力半月板载荷全膝置换的X线分析（论文提纲范文）
（1）内侧间室型膝骨关节炎股骨形态学变化及其对截骨矫形手术决策与疗效影响的三维有限元分析（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 英文缩写 |
| 引言 |
| 第一部分 股骨机械轴内翻对下肢力线的影响及内侧间室型膝骨关节炎基于骨形态的影像学分型 |
| 前言 |
| 材料与方法 |
| 结果 |
| 讨论 |
| 小结 |
| 参考文献 |
| 第二部分 内侧间室型膝骨关节炎的股骨动态形变规律 |
| 前言 |
| 材料与方法 |
| 结果 |
| 讨论 |
| 小结 |
| 参考文献 |
| 第三部分 有限元分析股骨内翻对内侧间室型膝骨关节炎膝关节生物力学的影响 |
| 前言 |
| 材料与方法 |
| 结果 |
| 讨论 |
| 小结 |
| 参考文献 |
| 第四部分 有限元分析股骨内翻对胫骨高位截骨术后膝关节生物力学的影响及保膝治疗手术方案的选择 |
| 前言 |
| 材料与方法 |
| 结果 |
| 讨论 |
| 小结 |
| 参考文献 |
| 结论 |
| 综述 内侧间室型膝骨关节炎手术方式及其适应症的选择 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（2）牛津单髁置换术下肢力线对外侧间室骨关节炎进展的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 引言 |
| 第一章 文献研究 |
| 1.1 膝骨性关节炎的治疗 |
| 1.2 膝骨性关节炎的X线分级进展 |
| 1.2.1 Kellgren-Lawrence (KL)分级 |
| 1.2.2 Ahlb(?)ck分级 |
| 1.2.3 IKDC分级 |
| 1.2.4 OARSI分级 |
| 1.2.5 Brandt分级 |
| 1.3 单髁置换术的手术适应症和禁忌症 |
| 1.3.1 肥胖及年龄 |
| 1.3.2 髌股关节炎不是UKA的绝对禁忌症 |
| 1.3.3 前交叉韧带缺陷不是UKA的绝对禁忌症 |
| 1.3.4 外侧间室骨赘不是内侧UKA的禁忌症 |
| 1.4 UKA的并发症研究进展 |
| 1.5 UKA下肢力线的研究概况 |
| 1.6 UKA术后外侧间室骨关节炎进展的研究概况 |
| 1.7 小结 |
| 第二章 材料与方法 |
| 2.1 研究对象 |
| 2.1.1 病例来源 |
| 2.1.2 诊断标准 |
| 2.1.3 纳入标准 |
| 2.1.4 排除标准 |
| 2.2 研究方法 |
| 2.2.1 回顾性研究 |
| 2.2.2 治疗方法 |
| 2.3 观察指标 |
| 2.3.1 评估外侧间室膝骨性关节炎的指标 |
| 2.3.2 下肢力线测量指标 |
| 2.3.3 临床评估指标 |
| 2.4 数据库的建立及统计分析 |
| 第三章 结果 |
| 3.1 患者一般情况比较 |
| 3.2 两组患者KELLGREN-LAWRENCE分级分布情况 |
| 3.3 两组患者HSS评分比较 |
| 3.4 两组患者VAS评分情况 |
| 3.5 两组患者膝关节活动度比较 |
| 3.6 进展组和未进展组各组手术前及随访对比 |
| 3.7 下肢力线情况 |
| 3.7.1 两组患者髋-膝-踝角(HKA)情况 |
| 3.7.2 两组患者下肢力线Kennedy区域分布情况 |
| 第四章 讨论 |
| 结语 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 在校期间发表论文情况 |
| 致谢 |
| 附件 |
（3）关节镜下Fiber Tape环形固定治疗前交叉韧带下止点撕脱骨折的效果（论文提纲范文）
| 英文缩略词 |
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 引言 |
| 1 对象和方法 Subjects and methods |
| 2 结果 |
| 3 讨论 |
| 4 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
| 综述 前交叉韧带下止点解剖研究进展 |
| 参考文献 |
（4）基于有限元法的OA膝关节生物力学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 符号和缩略词说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状及发展趋势 |
| 1.2.1 构建膝关节有限元模型的进展 |
| 1.2.2 有限元分析在膝关节生物力学研究中的应用现状 |
| 1.3 本论文的主要内容与结构 |
| 第二章 膝关节解剖结构 |
| 2.1 膝关节的解剖结构与功能 |
| 2.1.1 骨结构 |
| 2.1.2 软组织结构 |
| 2.2 骨性关节炎 |
| 2.3 骨运动学 |
| 第三章 双侧OA膝关节解剖模型的构建 |
| 3.1 影像数据采集 |
| 3.2 双侧膝关节骨性结构模型的建立 |
| 3.2.1 轻度OA膝关节骨性结构模型 |
| 3.2.2 重度OA膝关节骨性结构模型 |
| 3.3 双侧膝关节非骨性结构模型的建立 |
| 3.3.1 MRI影像数据分析 |
| 3.3.2 非骨性结构三维模型构建 |
| 3.4 图像配准融合 |
| 3.4.1 配准融合技术 |
| 3.4.2 OA膝关节解剖模型的配准与融合 |
| 3.5 三维解剖模型的优化及导出 |
| 第四章 双侧OA膝关节有限元模型的构建 |
| 4.1 三维解剖模型的导入与几何清理 |
| 4.2 双侧OA膝关节模型的网格划分 |
| 4.2.1 骨性结构的三维模型的网格划分 |
| 4.2.2 非骨性结构的三维模型的网格划分 |
| 4.3 网格质量控制与导出 |
| 4.4 双侧OA膝关节有限元模型的建立 |
| 4.4.1 骨性结构的材料属性 |
| 4.4.2 关节软骨的材料属性 |
| 4.4.3 半月板的材料属性 |
| 4.4.4 韧带的材料属性 |
| 4.4.5 边界条件 |
| 4.4.6 施加轴向压缩载荷 |
| 第五章 双侧OA膝关节有限元分析与结果 |
| 5.1 轻度OA膝关节的有限元分析与结果 |
| 5.2 重度OA膝关节的有限元分析与结果 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果 |
| 致谢 |
（5）全膝关节置换术中胫骨假体后倾角度与旋转对线的数字化研究（论文提纲范文）
| 英汉缩略语名词对照 |
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 前言 |
| 第一部分 人体膝关节三维模型的建立与验证 |
| 前言 |
| 1 材料与方法 |
| 2 结果 |
| 3 讨论 |
| 4 小结 |
| 第二部分 胫骨假体后倾角度与旋转对线的对比研究 |
| 前言 |
| 1 材料与方法 |
| 2 结果 |
| 3 讨论 |
| 4 小结 |
| 第三部分 胫骨后倾截面的形态学分析与骨假体界面的最优化匹配 |
| 前言 |
| 1 材料与方法 |
| 2 结果 |
| 3 讨论 |
| 4 小结 |
| 第四部分 不同后倾截骨角度与界面覆盖条件下假体系统的有限元分析 |
| 前言 |
| 1 材料与方法 |
| 2 结果 |
| 3 讨论 |
| 4 小结 |
| 参考文献 |
| 文献综述：全膝关节置换术中骨-假体界面覆盖的研究进展 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 博士期间的主要学术成果 |
（6）伸膝装置重排治疗复发性髌骨脱位的生物力学及膝关节运动学分析（论文提纲范文）
| 缩略词表(以字母顺序排列) |
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 前言 |
| 参考文献 |
| 第一部分 数字散斑与压敏纸技术用于复发性髌骨脱位伸膝装置联合重排术后的生物力学分析 |
| 1 引言 |
| 2 材料与方法 |
| 3 结果 |
| 4 讨论 |
| 5 结论 |
| 参考文献 |
| 第二部分 复发性髌骨脱位伸膝装置联合重排治疗术后的三维有限元分析 |
| 1 引言 |
| 2 材料与方法 |
| 3 结果 |
| 4 讨论 |
| 5 结论 |
| 参考文献 |
| 第三部分 锚钉辅助伸膝装置联合重排术治疗复发性髌骨脱位的早期临床疗效及回归分析 |
| 1 引言 |
| 2 材料与方法 |
| 3 结果 |
| 4 讨论 |
| 5 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 第四部分 伸膝装置联合重排治疗复发性髌骨脱位的膝关节运动学分析 |
| 1 引言 |
| 2 材料与方法 |
| 3 结果 |
| 4 讨论 |
| 5 结论 |
| 参考文献 |
| 全文总结 |
| 综述一 藤股关节不稳的诊断与治疗现状 |
| 参考文献 |
| 综述二 髌股关节稳定机制的解剖学研究进展 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间获得的学术成果 |
| 致谢 |
（7）股骨外弓患者固有力线的重建 ——一项新颖的股骨远端截骨技术在膝关节置换中的应用研究（论文提纲范文）
| 缩略语表 |
| 英文摘要 |
| 中文摘要 |
| 第一章 前言 |
| 第二章 BFLB患者股骨远近端MOT及相应参数测量 |
| 2.1 材料与方法 |
| 2.2 统计学分析 |
| 2.3 结果 |
| 2.4 讨论 |
| 第三章 基于DMA对 BFLB患者施行TKA及相关数据评估 |
| 3.1 材料与方法 |
| 3.2 统计学分析 |
| 3.3 结果 |
| 3.4 讨论 |
| 全文结论 |
| 参考文献 |
| 文献综述一 目前关于全膝关节置换术下肢力线的争议 |
| 参考文献 |
| 文献综述二 冠状面股骨外弓对膝关节置换冠状面力线的影响 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
（8）运动力学对线的人工膝关节有限元建模和生物力学研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 缩略词表 |
| 绪论 |
| 第一部分 人体膝关节和人工膝关节几何模型和有限元模型的建立 |
| 一、材料与方法 |
| 二、结果 |
| 三、讨论 |
| 四、小结 |
| 第二部分 运动力学和机械力学对线的人工膝关节生物力学分析 |
| 一、材料与方法 |
| 二、结果 |
| 三、讨论 |
| 四、小结 |
| 第三部分 全文总结和展望 |
| 一、本文工作总结 |
| 二、主要贡献和创新点 |
| 三、今后研究工作展望 |
| 综述 人工全膝关节置换术中假体定位参考轴的研究现状 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表论文情况 |
| 致谢 |
（9）股骨滑车发育不良致髌股关节炎的生物力学基础及临床研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 中英文缩略词对照表 |
| 前言 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 文献综述 |
| 1.1.1 髌股关节的解剖基础与骨关节炎 |
| 1.1.2 股骨滑车发育不良与髌股关节炎 |
| 1.1.3 股骨滑车发育不良的影像学检查 |
| 1.1.4 股骨滑车发育不良的分型 |
| 1.1.5 股骨滑车发育不良的影像诊断 |
| 1.1.6 股骨滑车发育不良的生物力学研究现状 |
| 1.1.7 有限元分析在骨科的应用 |
| 1.1.8 股骨滑车发育不良的手术治疗 |
| 1.1.9 问题与展望 |
| 第2章 股骨滑车发育不良的生物力学基础 |
| 2.1 材料与方法 |
| 2.1.1 受试对象及实验设备、软件 |
| 2.1.2 髌股关节骨骼模型的建立 |
| 2.1.3 髌股关节软骨、软组织模型的建立 |
| 2.1.4 膝关节半月板、韧带模型的建立 |
| 2.1.5 装配体的建立 |
| 2.1.6 最终装配体的建立 |
| 2.2 有限元模型的建立 |
| 2.2.1 赋材料属性 |
| 2.2.2 装配 |
| 2.2.3 边界条件及载荷 |
| 2.3 虚拟手术前结果 |
| 2.3.1 虚拟手术前股骨外髁（外侧滑车）骨及软骨部位力学性能 |
| 2.3.2 虚拟术前半月板力学性能 |
| 2.4 股骨滑车发育不良手术修复过程的模拟 |
| 2.4.1 股骨滑车发育不良的虚拟手术治疗方案 |
| 2.4.2 虚拟手术后生物力学有限元分析 |
| 2.5 虚拟手术后结果 |
| 2.5.1 虚拟手术后股骨外髁（外侧滑车）骨及软骨部位力学性能 |
| 2.5.2 虚拟术后半月板应力、应变分析： |
| 2.6 虚拟手术前后结果对比 |
| 2.7 讨论 |
| 第3章 股骨滑车发育不良致髌股关节炎的临床研究 |
| 3.1 材料和方法 |
| 3.1.1 纳入与排除标准 |
| 3.1.2 MRI扫描条件 |
| 3.1.3 测量指标 |
| 3.2 结果 |
| 3.2.1 本机构股骨滑车发育不良发病率统计 |
| 3.2.2 病例分型及统计 |
| 3.3 讨论 |
| 3.3.1 提出手术治疗初步设想的理论基础 |
| 3.3.2 手术治疗方案的初步设想 |
| 第4章 结论与展望 |
| 4.1 结论 |
| 4.2 本文的主要贡献及创新点 |
| 4.3 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（10）基于TKA的人体下肢步态分析及仿真（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.3 研究目标及内容 |
| 2 健康人体下肢步态运动学分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 步态运动学参数测量 |
| 2.3 步态运动学分析结果 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 TKA前后人体下肢步态运动学及动力学分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 步态运动学及动力学参数测量 |
| 3.3 分析结果 |
| 3.4 讨论 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 人体和人工膝关节有限元建模及仿真 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 膝关节有限元建模 |
| 4.3 人体膝关节有限元分析 |
| 4.4 人工膝关节有限元分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 人体下肢肌肉骨骼模型建立及仿真分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 肌肉骨骼模型的建立及驱动 |
| 5.3 下肢肌肉特性分析 |
| 5.4 下肢肌肉对质心加速度的贡献分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
四、低接触应力半月板载荷全膝置换的X线分析（论文参考文献）
- [1]内侧间室型膝骨关节炎股骨形态学变化及其对截骨矫形手术决策与疗效影响的三维有限元分析[D]. 鲁洋. 河北医科大学, 2020(01)
- [2]牛津单髁置换术下肢力线对外侧间室骨关节炎进展的影响[D]. 邓铭聪. 广州中医药大学, 2020(06)
- [3]关节镜下Fiber Tape环形固定治疗前交叉韧带下止点撕脱骨折的效果[D]. 许健忠. 安徽医科大学, 2020(04)
- [4]基于有限元法的OA膝关节生物力学研究[D]. 张震. 上海工程技术大学, 2020
- [5]全膝关节置换术中胫骨假体后倾角度与旋转对线的数字化研究[D]. 邵龙. 重庆医科大学, 2019(01)
- [6]伸膝装置重排治疗复发性髌骨脱位的生物力学及膝关节运动学分析[D]. 蔡国锋. 昆明医科大学, 2019(05)
- [7]股骨外弓患者固有力线的重建 ——一项新颖的股骨远端截骨技术在膝关节置换中的应用研究[D]. 王直兵. 中国人民解放军陆军军医大学, 2019(03)
- [8]运动力学对线的人工膝关节有限元建模和生物力学研究[D]. 袁伟. 第二军医大学, 2017(11)
- [9]股骨滑车发育不良致髌股关节炎的生物力学基础及临床研究[D]. 任伟民. 吉林大学, 2017(12)
- [10]基于TKA的人体下肢步态分析及仿真[D]. 林玉屏. 中国矿业大学, 2017(03)
标签：o型腿论文; 膝关节半月板损伤论文; 骨关节疾病论文; 骨关节炎论文; 生物力学论文;