学术投稿

准确构建个体化膝关节有限元解剖模型的方法

董跃福;董英海;胡广洪;张华;胡杨;徐卿荣

关键词:膝关节, 三维工程化重建, 解剖, 网格, 有限元模型
摘要:目的 利用多模态影像数据融合和多种建模软件协同应用的方法准确构建膝关节有限元解剖模型,为研究膝关节生物力学行为奠定基础.方法 采集正常膝关节CT和MRI影像数据,导入Mimics软件,提取骨、软骨、韧带和半月板,分别构建三维工程化模型.以外部标记物为参照进行模型的配准融合.将膝关节工程化模型导入SC/Tetra和Hypermesh软件,分别进行干涉面删除、网格自定义划分、局部网格优化和体网格划分,构建包含多解剖结构的膝关节有限元模型.结果 基于CT和MRI影像数据构建出膝关节骨、软骨、韧带和半月板的三维工程化模型.以三维工程化模型为基础,多种建模软件协同应用构建的有限元模型充分保持了膝关节各结构的解剖学特征.结论 利用CT和MRI影像数据融合和多种建模软件协同应用的方法可以构建活体膝关节有限元模型,并保持膝关节各解剖结构的解剖真实性,为准确模拟膝关节生物力学特征提供前提.
临床骨科杂志相关文献
  • 经皮植骨和切开植骨治疗胫骨干骨折术后骨延迟愈合和骨不连

    目的 比较经皮植骨和切开植骨治疗胫骨干骨折延迟愈合及骨不连的效果.方法 37例胫骨干骨折延迟愈合和骨不连患者随机分成两组,19例行经皮植骨,18例行切开植骨,两组植骨量相同.结果 与切开植骨比较,经皮植骨失血量减少,手术时间短(P<0.05).并发症:经皮植骨组1例术后胫前神经麻痹,6周后完全恢复;切开植骨组2例术后33周仍不愈合,48周出现内固定钢板松动,再次髓内钉结合植骨治疗.愈合率和骨愈合时间两组之间差异无统计学意义(P>0.05).结论 在促进胫骨干骨愈合方面,经皮植骨与切开植骨比较效果相似,可作为切开植骨的替代.

    作者:安春宇 刊期: 2011年第02期

  • 胫骨远端内侧型锁定加压钢板微创治疗胫骨远端骨折

    2007年11月~2010年1月,我科采用微创技术结合胫骨远端内侧型锁定加压钢板(LCP)内固定治疗胫骨远端骨折34例,效果良好,报道如下.1 材料与方法1.1 病例资料 本组34例,男25例,女9例,年龄18~73岁.左侧19例,右侧15例.闭合骨折33例,开放骨折1例.

    作者:吴健强;王炳庚;徐兴明;缪一奇;沈为苟 刊期: 2011年第02期

  • 脊柱附件局部取骨植骨在青少年脊柱侧凸矫形中的应用

    目的 探讨青少年脊柱侧凸术中脊柱附件局部取骨植骨融合的可行性.方法 选择12例经脊柱附件局部取骨植骨融合的青少年脊柱侧凸,12例均采取一期后路矫形,中华长城内固定系统或GSS椎弓根内固定系统矫形内固定,矫形后切取需要融合区域棘突、关节突及胸椎横突处外侧骨皮质,滑移错位植于关节突关节处.定期复查X线片观察脊柱侧凸Cobb角变化和内固定情况.结果 术中出血300~600 ml,输血300~400 ml.术前Cobb角为45°~120°(87°±21°),术后为15°~50°(27°±13°),矫正率为69%.经12~19个月随访,X线提示11例达到骨性融合,未出现侧凸角度加大及断钉、断棒等并发症,疗效满意.1例术后5个月出现2枚下位椎弓根钉断钉,行二次手术.结论 脊柱附件局部取骨、植骨融合可满足青少年脊柱侧凸矫形植骨要求,临床疗效满意.

    作者:康学文;王栓科 刊期: 2011年第02期

  • 股骨近端抗旋髓内钉与动力髋螺钉治疗股骨转子间骨折的疗效比较

    目的 比较股骨近端抗旋髓内钉(PFNA)与动力髋螺钉(DHS)治疗股骨转子间骨折的疗效.方法 93例股骨转子间骨折患者按照手术方法分为两组,PFNA组51例,DHS组42例,比较两组的疗效.结果 患者均获随访,时间3~15(9.6±3.2)个月,骨折均愈合.手术时间:PFNA组为(60.2±15.4)min,DHS组为(117.8±32.6)min;差异有统计学意义(t=4.521,P<0.05).下地活动时间:PFNA组为(3.6±0.6)d,DHS组为(7.1±2.2)d;差异有统计学意义(t=4.769,P<0.05).并发症:DHS组螺钉切出股骨颈6例、髋内翻6例,PFNA组1例因术后心功能衰竭死亡,差异有统计学意义(χ2=4.001,P<0.05).结论 PFNA操作简便,手术时间短,创伤小,术后并发症少,适用于老年股骨转子间骨折的治疗.

    作者:许猛子;杨明连;黄承;左如俊 刊期: 2011年第02期

  • 内侧入路克氏针内固定治疗儿童肱骨髁上骨折

    目的 评价肘内侧入路克氏针内固定治疗儿童Gartland Ⅲ型肱骨髁上骨折的临床疗效.方法 采用肘内侧入路、克氏针内固定、石膏外固定治疗86例Gartland Ⅲ型肱骨髁上骨折患儿.结果 86例均获随访,时间5~36个月.骨折全部愈合.无一例发生内固定移位;2例于术后出现轻度肘内翻畸形.肘关节功能根据Flynn评价标准:优81例,良5例.3例合并神经损伤患者6个月康复.无Volkmann缺血性肌挛、骨化性肌炎、缺血性肌坏死等并发症.结论 肘内侧入路交叉克氏针内固定创伤小、并发症少且内固定可靠,是治疗儿童肱骨髁上骨折安全有效的方法.

    作者:聂宇 刊期: 2011年第02期

  • 锚钉Ⅰ期固定治疗肘关节内侧副韧带复合体止点损伤

    目的 评价以锚钉Ⅰ期固定肘关节内侧副韧带复合体止点损伤的临床疗效.方法 28例急性肘关节内侧副韧带复合体止点损伤患者均以锚钉Ⅰ期修复内固定,术后指导功能锻炼.结果 28例均得到随访,时间2~4年.Mayo评分优良率为92.8%.结论 锚钉Ⅰ期固定急性肘关节内侧副韧带复合体止点损伤操作简便,疗效满意.锚钉内固定术后早期行功能锻炼是手术成功的关键.

    作者:马捷;陶海荣;陆雄伟;刘勇章;黎晓华;胡小鹏 刊期: 2011年第02期

  • 多向性张力带治疗髌骨粉碎性骨折的临床探讨

    2005年2月~2008年6月,我们采用多向性张力带固定方法治疗闭合性髌骨粉碎性骨折84例,经随访疗效满意,报道如下.1 材料与方法1.1 病例资料 本组86例,男46例,女38例,年龄22~66岁.左侧45例,右侧41例,均为新鲜闭合性骨折.

    作者:冯琼华;张远金;张国富;段军 刊期: 2011年第02期

  • 网状钽丝治疗髌骨粉碎性骨折

    2004年7月~2010年9月,我们采用网状钽丝治疗髌骨粉碎性骨折86例,疗效满意,报道如下.1 材料与方法1.1 病例资料 本组86例, 男58例,女28例,年龄18~65岁.均为新鲜粉碎性骨折.闭合骨折75例,开放性骨折11例.急诊手术55例,择期手术31例.

    作者:孙锋;舒莉莉;许新村 刊期: 2011年第02期

  • 跟骨关节内骨折内固定疗效分析

    目的 探讨跟骨关节内骨折切开复位内固定治疗的临床效果.方法 对59例跟骨关节内骨折患者(76足)经跟骨外侧L形切口解剖型跟骨钢板内固定治疗,术前术后进行放射学评估,术后1年临床评估采用Maryland足部评分系统.结果 59例均获随访,时间6~36(24±10.5)个月.患者Bhler角与Gissane角均恢复至正常范围.足部评分:优38足,良24足,中11足,差3侧,优良率为81.6%.结论 掌握好手术指征和手术时机,解剖复位,早期功能锻炼,切开复位内固定治疗跟骨关节内骨折可以取得满意的疗效.

    作者:陈永坚;沈是铭;张坚若;李戬;彭文平;蒋科杰 刊期: 2011年第02期

  • 应用关节镜诊治运动性膝关节损伤

    随着关节镜技术的发展,对膝关节损伤的诊断与治疗有了长足的进步.2004年5月~2010年7月,我们对17例运动性膝关节损伤患者采用膝关节镜诊治,临床效果满意,报道如下.

    作者:赵振文;李盛华;柴喜平 刊期: 2011年第02期

  • 手术治疗Kaplan's脱位

    示指掌指关节完全性脱位、卡入掌侧结构内,俗称纽扣孔脱位,又称Kaplan's脱位,多由掌示指关节受过伸暴力作用引起,1997年4月~2009年6月,我科共收治Kaplan's脱位患者14例,全部采用手术治疗,效果满意.

    作者:陈小伟 刊期: 2011年第02期

  • 手术治疗旋后-内收型Ⅱ度踝关节骨折

    关节骨折治疗上需要精确的解剖复位和坚强的内固定.Lange Hanson分型的旋后-内收型骨折因为特殊的损伤机制及骨折特点,在治疗上有别于其它类型的骨折.2006年11月~2010年1月,我们采用切开复位内固定术治疗旋后-内收型Ⅱ度踝关节骨折18例,疗效满意.

    作者:贾斌;张勇;曹国庆;刘彦勋;马雪峰;郑杰;高迪 刊期: 2011年第02期

  • 微型三维万向外用骨支架治疗婴幼儿先天性马蹄内翻足

    2005年1月~2009年1月,我科应用微型三维万向外用骨支架治疗婴幼儿先天性马蹄内翻足20例,效果良好.1 材料与方法1.1 病例资料 本组20例(35足),男15例,女5例,年龄7个月~3岁,其中7个月~1岁9例,1岁1个月~2岁7例,2岁1个月~3岁4例.

    作者:郝青坡 刊期: 2011年第02期

  • 应用带锁定加压钢板的动力髋螺钉与防旋型股骨近端髓内钉治疗高龄股骨转子间骨折

    目的 分析应用带锁定加压钢板的动力髋螺钉(LCP-DHS)与防旋型股骨近端髓内钉(PFNA)内固定治疗股骨转子间骨折的疗效.方法 57例80岁以上高龄股骨转子间骨折患者行内固定治疗,19例采用LCP-DHS,38例采用PFNA.对两种方法的手术时间、术中、术后失血量、术后并发症及髋关节功能进行比较.结果 56例随访4~36(20.4±2.8)个月.LCP-DHS组:手术时间45~80(55±8)min;术中出血量100~220(130±25)ml;术后发生肺部感染1例,并发症发生率5.3%;Harris评分:优11例,良6例,可2例,优良率为89.5%.PFNA组:手术时间50~95(70±14)min;术中出血量80~260(150±35)ml;2例术后发生失血性休克(其中1例死亡),内固定物松动1例,大转子畸形愈合2例,并发症发生率13.2%;Harris评分:优18例,良13例,可5例,差1例,优良率为83.8%.结论 LCP-DHS是治疗高龄股骨转子间骨折的可靠方法,较PFNA更安全、有效.PFNA钉力臂短,能有效地对抗剪切应力,适用于股骨转子下骨折.

    作者:蔡兵;于沈敏;费民立;张鹏翼;姚龚 刊期: 2011年第02期

  • 计算机辅助技术在复杂骨盆骨折诊断与治疗中的应用

    目的 评价计算机辅助技术在复杂骨盆骨折诊断与治疗中的应用价值.方法 对6例复杂骨盆骨折患者行薄层CT扫描获取病变部位的二维数据,采用计算机辅助技术行骨盆骨折的三维重建解剖学模型,快速成型制作出与实体1:1大小的骨盆模型.依此对骨盆骨折做出明确的诊断、分型,制定手术方案,术前模拟手术,指导手术治疗.结果 术中所见与虚拟三维重建图像及快速成型骨盆模型非常相似,术前的模拟手术使手术时间明显缩短,减少了术中失血.6例患者均获得了良好的骨折复位.结论 计算机辅助技术能全面、直观、精确地显示骨盆的立体形态和各部位解剖结构的空间关系,对于骨盆骨折的诊断、分型及治疗均有很强的临床指导作用,它使手术更精确、更可靠、更方便,它在复杂骨盆骨折的治疗中有着广阔应用前景.

    作者:涂强;丁焕文;曹露;王虹;沈健坚;易灿;徐国洲;刘辉亮 刊期: 2011年第02期

  • 重建钛板治疗肱骨髁间骨折的体会

    2001年4月~2008年12月,我们采用手术切开复位双侧重建钛板内固定治疗肱骨髁间骨折20例,取得满意疗效.1 材料与方法1.1 病例资料 本组20例,男9例,女11例,年龄18~73岁.按Aodmuller分型:C1型5例,C2型7例,C3型8例.

    作者:董桂贤;张宁;刘斌;孙建华;刘玉民 刊期: 2011年第02期

  • 经皮空心螺钉内固定治疗耻骨支骨折

    目的 探讨经皮空心螺钉内固定治疗耻骨支骨折的临床疗效.方法 对19例耻骨支骨折(均为不稳定性骨盆前环骨折)患者行闭合复位经皮空心螺钉内固定治疗.结果 患者均获随访,时间5~24个月.骨折均获骨性愈合,愈合时间3~5.5(3.9±0.6)个月.无切口感染、无内固定松动、无神经血管损伤、无尿路损伤.2例出现再移位,经卧床、延迟下地时间后达骨折愈合.结论 经皮空心螺钉内固定治疗耻骨支骨折是一种安全、有效的治疗方法.满意的复位、准确的进针点和角度对手术疗效具有重要意义.

    作者:陈小强;陆斌;谢洋;何仿 刊期: 2011年第02期

  • 准确构建个体化膝关节有限元解剖模型的方法

    目的 利用多模态影像数据融合和多种建模软件协同应用的方法准确构建膝关节有限元解剖模型,为研究膝关节生物力学行为奠定基础.方法 采集正常膝关节CT和MRI影像数据,导入Mimics软件,提取骨、软骨、韧带和半月板,分别构建三维工程化模型.以外部标记物为参照进行模型的配准融合.将膝关节工程化模型导入SC/Tetra和Hypermesh软件,分别进行干涉面删除、网格自定义划分、局部网格优化和体网格划分,构建包含多解剖结构的膝关节有限元模型.结果 基于CT和MRI影像数据构建出膝关节骨、软骨、韧带和半月板的三维工程化模型.以三维工程化模型为基础,多种建模软件协同应用构建的有限元模型充分保持了膝关节各结构的解剖学特征.结论 利用CT和MRI影像数据融合和多种建模软件协同应用的方法可以构建活体膝关节有限元模型,并保持膝关节各解剖结构的解剖真实性,为准确模拟膝关节生物力学特征提供前提.

    作者:董跃福;董英海;胡广洪;张华;胡杨;徐卿荣 刊期: 2011年第02期

  • 间接复位、经皮股骨髁万向锁定板倒置治疗股骨转子间及转子下骨折

    目的 探讨间接复位、经皮股骨髁万向锁定板倒置治疗股骨转子间及转子下骨折治疗效果.方法 对28例股骨转子间及转子下骨折患者,均采用牵引床间接复位、穿皮股骨髁万向锁定板倒置固定.结果 28例均获得随访,时间5~11个月.骨折愈合时间为3~6个月.无肢体短缩、髋内翻等并发症.结论 对外侧壁粉碎或反斜行骨折、髓腔过细不适合髓内固定、假体周围骨折等股骨转子间及转子下骨折,采用间接复位、股骨髁万向锁定板倒置固定效果良好.

    作者:张智长;王韬;陆男吉;罗从风;曾炳芳 刊期: 2011年第02期

  • 关节镜辅助下手术治疗胫骨平台骨折

    目的 探讨关节镜辅助下手术治疗胫骨平台骨折的效果.方法 对42例闭合性胫骨平台骨折患者在关节镜监控下行小切口复位内固定.结果 42例均获随访,时间14~32个月.骨折愈合时间为4~9个月,无感染、关节强直、延迟愈合等并发症发生.X线片显示37例达解剖复位,5例平台关节面有2 mm以下塌陷,膝关节活动范围0°~120°.按Rasmussen功能评分标准:优27例,良11例,可4例,优良率90.5%.结论 关节镜辅助下手术治疗胫骨平台骨折,创伤小,恢复快,并发症少,允许早期膝关节全范围活动,促进关节功能迅速康复.

    作者:谢水华;胡前芹;吴军 刊期: 2011年第02期

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