THR治疗CroweⅡ型DDH的髋臼假体有限元分析及临床病例报道

来源 :南华大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:luck_mike
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目的:1.通过有限元法分析晚期CroweⅡ型DDH患者在THR时两种直径的假体髋臼杯的力学稳定性及应力分布特点,为临床髋关节置换假体臼的选择提供参考。2.回顾性分析我院近5年行全髋关节置换术治疗CroweⅡ型髋臼发育不良的病例,评价临床疗效。方法:选取CroweⅡ型髋臼发育不良的患者,行骨盆薄层C T扫描,将获取的数据导入Mimics10.01软件进行三维重建,利用有限元分析软件ABAQUS6.11构建CroweⅡ型髋臼发育不良健侧及患侧髋关节三维有限元模型。模拟缓慢行走单足着地状态下,设定边界及加载条件下进行有限元处理,得出术前患侧髋臼的应力分布、位移值;并模拟全髋关节置换术,并根据人工髋关节假体材料属性数据建立髋关节假体三维有限元模型,测得术前的髋关节真臼直径(髋臼前后缘直径),选取此直径假体髋臼杯置换(小杯)、再以测得的假臼直径选取大号假臼杯(大杯)模拟置换,在生理负载下,对置换后两种假体臼杯进行有限元分析,比较假体髋臼、内衬的应力分布及髋臼假体位移情况。回顾性调查2006年6月—2011年10月在本院CroweⅡ型髋臼发育不良患者行全髋关节置换术的患者19人21髋进行随访,男5例,女16例,年龄37岁-68岁,平均53岁,双侧发育不良2例,单侧19例,主要症状:疼痛及跛行。术前Harris评分为30.49±3.2;21例患髋中予小杯置换15例,大杯置换6例,根据臼杯的骨性覆盖低于80%的予以结构植骨;实验设计分三组:大杯置换组、小杯未植骨组、小杯+植骨组;比较三组在3个月、6个月、1年、2年随访时Harris评分及随访时X片复查假体臼杯是否有松动、脱位,并进行统计分析。比较术后关节功能恢复情况,并对原因进行分析,统计方法采用t检验。结果:1.通过薄层CT数据构建的成人CroweⅡ型髋臼发育不良患侧及健侧髋关节三维有限元模型,具有高仿真度;该模型能够模拟分析髋关节周围术前、术后应力分布。在正常侧髋臼及发育不良侧髋臼的接触应力基本分布在股骨头的最上部以及与之相对应的髋臼软骨穹顶部,接触应力偏高的区域在髋臼软骨后上,在正常侧的髋关节中,负重区Von Mises应力峰值也在股骨头软骨上方,为2,105MPa,Von Mises应力峰值处于髋臼软骨的穹顶部时为2.224MPa,在发育不良侧的髋关节中,髋臼外缘的应力最为集中,局部应力甚至为正常侧的1.5-2倍,在小号假体臼置换中,内衬Von Mises应力范围分布较均匀,主要集中在中央区及外上方,峰值1.970MPa,小假体臼杯的应力较小,仅在前上和后上区散在应力区,最高峰值2.986MPa,小号臼杯置换时骨盆的应力分布表现在外上方,峰值2,936MPa,股骨粗隆及头颈部应力峰值分别为2.98MPa和2.949MPa;大号假体臼置换中:内衬Von Mises应力分布在内衬大部分外周缘,峰值2.355MPa,大假体臼杯的应力集中在臼杯缘及后侧,峰值7.415MPa,股骨侧应力主要分布在粗隆及颈部,峰值分别为3.140MPa、骨盆应力分布在髋臼缘后外侧,峰值6.180MPa.分别比较内衬在大号臼杯置换时应力增加了19.54%,大号假体臼杯应力增加40.27%,骨盆应力增加110.49%。股骨粗隆部应力无明显区别。术前骨盆的位移7.150,小杯模拟置换后骨盆位移是2.170,分布较均匀,大杯置换后骨盆位移2.007,主要集中于髋臼处。2所有患者在术后均获得随访6个月-5年,平均为3年2个月,术后伤口一期愈合,没有出现假体松动、脱位现象,1例小杯植骨置换患者出现行走疼痛,6个月后缓解,术后1年3例大杯置换术患者轻度跛行,可较长距离行走,术后2年1例大杯置换术患者需不定期口服止痛药缓解,其他病例恢复满意,无明显疼痛、跛行,可长距离行走;本组患者术后分三组进行比较,大杯置换术后3个月、6个月、1年、2年Harris评分分别为:78.24±2.8、86.11±2.3、90.18±1.6、90.38±3.2;植骨小杯组术后3个月、6个月、1年、2年Harris评分分别为90.18±3.2、91.70±3.4、93.08±4.2、94.38±1.6;未植骨小杯组术后3个月、6个月、1年、2年Harris评分分别为90.46±2.2、93.28±1.6、94.00±3.4、95.21±1.7;将上数据应用SPSS16.0统计分析大杯组与小杯+植骨、大杯与小杯+未植骨组有显著差异,(P﹤0.05),小杯+植骨组与小杯未植骨组无明显差异,(p>0.05),术后随访X线片显示髋臼假体周围无亮化带、位置无松动及下沉。结论:THR治疗晚期成人CroweⅡ髋臼发育不良时,选择与真臼直径匹配的小杯比与假臼直径匹配的大杯在有限元力学及临床随访疗效上具有优势,有利于远期髋关节假体稳定。
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