膝關節(jié)置換術脛骨近端截骨面數字化形態(tài)學研究論文

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1、碩士學位論文膝關節(jié)置換術脛骨近端截骨面數字化形態(tài)學研究碩士研究生：李鈺軍指導教師：余斌教授摘要研究背景近年來，國內開展全膝關節(jié)置換術(thetotalkneearthroplasty,TKA)逐漸增多，人工關節(jié)使用壽命成為醫(yī)生和患者關注的焦點。手術中精準的截骨量以及假體和截骨斷面的匹配程度是影響人工膝關節(jié)手術成功與否的關鍵。東方人身材普遍較西方人矮小，不同性別問可能存在骨骼形態(tài)學差異。國內臨床上使用的人工膝關節(jié)假體多由國外進口，其尺寸是以外國人的骨骼幾何形狀作為設計基礎，未必符合中國人的骨骼形態(tài)特點。為了更好的設計和

2、選擇適合國人解剖形態(tài)特點的關節(jié)假體，有必要對國人膝關節(jié)幾何學參數進行測量。目前研究方法包括傳統解剖測量和影像技術測量。傳統解剖測量主要通過手術中測量或尸體解剖測量，受標本數量限制，研究成本較高。過去學者更多應用X線對膝關節(jié)進行測量和假體設計，但平片無法反映其立體結構。真正與脛骨假體基底部接觸的是脛骨近端截骨后的截面。提高脛骨近端與假體的匹配程度對膝關節(jié)置換手術具有很重要的臨床意義。但目前有關國人脛骨近端截面的形態(tài)學研究以及在關節(jié)假體設計中的應用，卻缺乏相關研究和報道。數字化三維重建技術利用連續(xù)的二維斷層圖像進行三維重

3、建，可以精確顯示物體復雜的空間結構，可從任意角度和方向進行觀察。因此，數字化重建技術可望為膝關節(jié)幾何測量提供新的思路和技術方法。本課題應用比利時的三維成像軟件MimicslO．0，利用膝關節(jié)CT原始數據進行數字化三維重建，運用該軟中文摘要件自帶工具對所建模型進行切割，模擬膝關節(jié)置換脛骨近端截骨，對截骨面進行幾何測量以及統計分析，為國產膝關節(jié)假體形態(tài)設計提供實驗依據。目的1．為膝關節(jié)置換脛骨近端截骨面形態(tài)學研究尋找一種新的實驗方法；2．考察男女脛骨近端截面的形態(tài)學差異，為男／女性脛骨組件假體形態(tài)設計和型號選擇提供實驗依

4、據；3．比較脛骨不同截骨高度截面形態(tài)學差異，明確膝關節(jié)置換脛骨近端截骨距離與假體型號選擇的關系；4．分析國人和韓國、日本以及西方人的脛骨近端形態(tài)學差異，為國產人工膝關節(jié)假體設計提供實驗依據。研究方法1．圖像資料的采集1．1隨機取2007年9月-2008年9月在南方醫(yī)院檢查的受試者男女共36人，男女各半，均為左膝，年齡18"-'55歲，身高158--一185cm，體重47--一，70kg，所有受試者既往無膝關節(jié)疾病和手術史，體檢均未發(fā)現膝關節(jié)異常。1．2掃描設備為GEMedicalsystems／lightspeed1

5、6排多層螺旋CT。1．3以膝關節(jié)間隙為中心線，劃定上下各20cm范圍為掃描范圍。對膝關節(jié)進行0。位的CT掃描，設備為GEMedicalsystems／lightspeed16排多層螺旋CT。掃描條件：120kV，300mAs，掃描參數：準直器寬度O．75mm，厚度0．75mm，層厚0．625mm，螺距為0．75，每層掃描時間200ms，總掃描時間約為10．-一12S以DICOM文件格式保存到個人計算機系統(PC)。2．膝關節(jié)數字模型的構建在個人計算機系統上，將連續(xù)的膝關節(jié)CT斷層影像數據DICOM標準存儲的導入交互式

6、醫(yī)學圖像控制系統(Mimicsl0．0，比利時)，用特定的重建參數重建出膝關節(jié)的三維數字模型。3．脛骨近端數字化截骨II碩士學位論文從任意角度、方向觀察數字化膝關節(jié)結構，通過Mimicsl0．0自帶工具建立三維坐標系，確立脛骨平臺的最佳適配面，數字模型予透明化處理，最佳適配平面沿著其中的Z軸平行移動，移動距離分別是5、7、9mm，去透明化處理，形成三個截骨面，運用Mimics中“simulation'’模塊中的‘'cut'’工具進行切割，獲取脛骨近端三個互相平行的截骨面。4．脛骨截骨面的測量4．1確定測量指標：將與股

7、骨內外上髁軸(femoralepicondylaraxis，FEA)平行并通過脛骨截面左右最長距離定義為脛骨橫徑(№)，將與AP平行、經過內側平臺后面最突出點、與脛骨周緣相交兩點的連線距離定義為內側前后徑(MAP)；同理，將與AP平行、經過外側平臺后面最突出點、與脛骨周緣相交兩點的連線距離定義為外側前后徑(LAP)。4．2采用Mimics軟件自帶測量工具，測量各截面橫徑和內外側前后徑。5．統計學分析所得數據用SPSSl3．0軟件進行統計學分析，數據記錄結果以均值-4-標準差(肚)表示。比較性別和截骨厚度間的差異，性別

8、間采用兩獨立樣本的t檢驗；不同截骨高度差異采用單向方差分析，檢驗水準為a=O．05，P<0．05表示差異有統計學意義。結果膝關節(jié)數字模型具有完好形態(tài)和清晰邊界，通過Mimicsl0．0區(qū)域增長(regiongrowing)工具可單獨顯示脛骨近端，截骨后標定解剖標志進行測量。全部測量數據經統計分析結果如下：1．經正態(tài)性檢驗，各測量指標(截面橫徑、