股骨颈保留型人工髋关节置换的临床应用及生物力学研究

摘要

本研究分为三部分：
　　 第一部分：股骨颈保留型人工髋关节置换的临床应用
　　 第一节股骨颈保留型人工髋关节置换治疗髋部疾病
　　 目的:
　　 评价股骨颈保留型人工髋关节在髋关节置换中的临床效果。
　　 方法：
　　 以2003年3月份至2008年4月同济医院收治的42例病人共52髋行股骨颈保留型人工髋关节置换，其中男性27例，女性15例，年龄17--65岁，平均41岁。双侧 10例，单侧32例。观察手术时间，术中出血量，手术后住院天数，Harris评分及围手术期并发症。
　　 结果：
　　 全部病例随访12-61个月，平均39个月。手术时间30-70min,平均45分钟。术中出血70-200ml,平均110 ml。术后第5天扶助行器下地活动。本组患者无一例发生伤口感染，术后脱位，下肢深静脉血栓及大腿痛，异位骨化等并发症。术后3个月Harris评分90一97分37例、81一89分5例，平均(93.2士4.1)分。
　　 结论：
　　 股骨颈保留型人工髋关节置换具有创伤小，出血少，符合人体生物力学，假体稳定、假体磨损小的特点，可以成为传统股骨柄的替代方向。
　　 第二节保留股骨颈人工髋关节置换治疗头下型股骨颈骨折
　　 目的：评价股骨颈保留型人工髋关节置换治疗头下型股骨颈骨折的临床效果。
　　 方法：
　　 选择华中科技大学附属同济医院骨科头下型股骨颈骨折患者12例，男8例，女4例，年龄45～65岁，均为单侧。根据Garden分型标准：GardenⅢ型4例，Ⅳ型8例，置换前Harris评分为差11例、可1例。全部患者均在入院后1周内施行股骨颈保留型人工髋关节置换治疗，记录置换时间，置换过程中出血量，Harris评分及围手术期并发症，置换后摄标准髋关节正侧位X射线平片，并测量髋臼外展角和前倾角。
　　 结果：
　　 12例患者均获得随访，平均37个月。置换时间30～65 min，平均 46.5 min；置换过程中出血量80～200 mL，平均120 mL。置换后X射线平片测量髋臼外展角40°～55°，平均 48.3°；前倾角16°～23°，平均 19.4°。全部患者置换后关节功能恢复情况良好，未发生伤口感染，置换后脱位，下肢深静脉血栓及大腿痛，异位骨化等并发症。置换后3个月Harris评分为优(90～97分)11例，良(81～89分)1例，平均（93.3士3.2)分。
　　 结论：
　　 股骨颈保留型人工髋关节置换符合人体生物力学，具有假体稳定、假体磨损小的特点，为头下型股骨颈骨折患者的治疗提供了一个新途径。
　　 第二部分：基于DICOM数据构建股骨三维有限元物理模型及其生物力学意义
　　 目的: 利用有限元方法研究人体股骨在载荷下之受力状态，探索一种快速建立股骨有限元模型并能进行较为精确之力学分析的方法。
　　 方法: 选择标准成年男性志愿者行股骨CT扫描成像,得到股骨每层横截面之图像,应用DICOM数据和MIMICS软件行三维重建,结合有限元分析软件ABQUS 6.8构建股骨三维有限元模型，并分析股骨模型受载荷状态下的应力分布。
　　 结果:基于DICOM数据建立之股骨三维有限元模型,划分网格后形成38636个节点,201422个单元,其中包括股骨松质骨体网格模型与皮质骨体网格模型。有限元分析结果与以往之实验数据一致性较好，能够客观实际的反映股骨真实解剖形态和生物力学行为，分析精度较高。
　　 结论: 本研究运用Mimics软件提供了简单有效的建模方法,极大程度提高了建模效率,基于DICOM数据的三维有限元模型几何形状较准确,可以为股骨正常力学行为研究提供精确模型。利用ABQUS 6.8分析得到的应力分布情况跟临床观察一致。
　　 第三部分：股骨颈保留型髋关节置换生物力学特点的有限元研究
　　 目的：探讨股骨颈保留型髋关节置换术后股骨侧应力分布情况，为临床改良人工髋关节置换术手术方案提供生物力学依据。
　　 方法：采用64排螺旋CT扫描得到患者股骨颈保留型髋关节置换术后股骨数据，重建股骨颈保留型髋关节置换术后有限元分析模型，对该模型进行载荷和仿真计算。分析股骨颈保留型髋关节置换术后股骨侧的应力分布。
　　 结果：股骨颈保留型髋关节置换术后股骨总体的应力模式无改变，股骨假体覆盖区无明显应力遮挡。保留股骨颈髋关节较正常股骨1区应力值增大，而4区，8区应力值减少。
　　 结论：股骨颈保留型髋关节置换术后股骨总体的应力模式无改变，假体近端无明显应力遮挡，说明这种短柄，近端固定型假体生物力学上的表现是优异的。同时假体颈部可以在材料及结构上做进一步的改进。