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《吉林大学》 2004年
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外柄式人工髋关节假体的生物力学研究

张翘  
【摘要】:一、目的 随着国民经济的飞速发展,人民生活水平的不断提高,髋关节骨性关节炎,股骨头坏死等髋关节疾病的诊治方法也不断更新。人工全髋关节置换手术已成为治疗髋关节晚期疾病的一种重要方法。但随着时间的推移,置换术后出现的假体松动,下沉等并发症也日益突出。一旦出现这些不良后果,就应行人工髋关节假体翻修手术治疗。但翻修手术又相当困难,且远期疗效又不如初次全髋关节置换术。因此,55岁以下的年轻髋关节疾病患者多选择其他的手术方法治疗。55岁,已成为THA的临床手术界限标准。如何延长人工髋关节假体的使用寿命,减少假体的无菌性松动,避免或推迟翻修手术的时间,成为骨科医师尚待解决的一大难题。为解决这一难题,国内外学者从材料学,解剖学,影像学和生物力学等方面均做出了大量研究工作;但总的看来,却仍然是在传统的插入式假体上进行研究。从临床上看,取得了一定的成绩,但对于50岁以下的年青患者,特别是部分类风湿性关节炎或强直性脊柱炎病人,由于传统髖关节设计和寿命的限制,仍不能广泛使用人工髋关节进行治疗。近年来,部分国内外专家开始从假体的设计角度进行研究,发明了一种无柄式人工髋关节假体。这种假体和传统的假体相比,有许多的优势,如不需要掏空股骨髓腔;不必考虑股骨上段髓腔几何形态的特异性等等。无柄式人工髋关节假体大大拓展了人工髋关节假体的应用范围,但临床上有大粗隆被中心固定钉劈开的病例发生。针对这一现状,吉林大学附属中日联谊医院骨科段德生教授发明了一种新型外柄式人工髋关节假体。如何评价这种新型髋关节假体,其应用前 WP=86 景又如何呢?为此,作者对新型外柄式人工髋关节假体进行了生物力学的研究,并与传统插入式假体和无柄式假体进行了比较。以期为临床选择最佳的髋关节假体;为人工髋关节假体的优化设计和外柄式人工髋关节假体的近一步研究和推广提供坚实的理论依据。 二、方法 (一)外柄式人工髋关节稳定性的实验研究 取12副24根正常国人急性头部外伤致死的新鲜尸体的股骨标本。均为男性,年龄20-32岁。先将12副24根股骨标本作为正常组,进行压缩,弯曲和扭转实验。本实验并非破坏性实验,施加的载荷均在正常人股骨所能承受的载荷范围内。当正常组实验完成后,静待2小时以保证股骨标本的恢复。2小时后,将股骨标本按左右侧分为2组,每组6副12根。每组左侧安装外柄式人工髋关节假体,第一组右侧安装无柄式人工髋关节假体,第二组右侧按术前X光片安装匹配的传统插入式人工髋关节假体,重复上述实验。传统式假体采用北京普鲁士公司生产的传统插入式钛合金人工髋关节假体;无柄式假体采用上海复生公司生产的无柄式人工髋关节假体。 各组标本压缩实验以2mm/min的实验速度对标本施加0.1KN~O.8KN的载荷,分别测出所对应的位移值。 各组标本弯曲实验以2mm/min的实验速度对标本施加0.3KN的载荷,分别测出所对应的位移值。 各组标本扭转实验以2度/min的实验速度对标本施加4~14N.M扭矩,依次测出每个标本的扭矩——扭转角数据。 (二)模拟股骨置入三种不同人工髋关节假体状态的应变电测量和应力分析 WP=87 取4具正常国人急性头部外伤致死的新鲜尸体。均为男性,年龄22-30岁。分别在4副8根股骨标本上粘贴电阻应变片。将其作为正常组。先做正常组8个标本的电测量。正常组做完后,模拟人工髋关节假体置换术,根据X线片选择匹配的假体。将正常组按左,右两侧分为两组,每组4根股骨标本。每组左侧安装外柄式人工髋关节假体,第一组右侧安装无柄式人工髋关节假体,第二组右侧按术前X光片安装匹配的传统插入式人工髋关节假体。传统型假体选择北京普鲁士公司生产的传统插入式钛合金人工髋关节假体,无柄型选择上海复生公司生产的无柄式人工髋关节假体。分别对两组标本进行电测量。再将安装外柄式人工髋关节假体的股骨标本捡出,于股骨大粗隆与股骨干交界部,即外柄钢板置入部位的上方,用电钻开孔。大小以应变花的尺寸为准。将应变花粘贴于外柄钢套上方,并对此应变花进行电测量。 (三)模拟股骨置入外柄式人工髋关节假体的疲劳实验 取4副8根股骨标本。4副8根股骨标本分别取自正常国人急性头部外伤致死的新鲜尸体。均为男性,年龄20-32岁。将股骨标本按左右侧分为2组,每组2副4根。每组左侧安装外柄式人工髋关节假体,第一组右侧安装无柄式人工髋关节假体,第二组右侧按术前X光片安装匹配的传统插入式人工髋关节假体。 将安装了外柄式人工髋关节假体的股骨标本置于美国MTS电液伺服万能实验机的工作平台上。以300HZ/min的实验速度对标本进行压缩疲劳实验。最大的加载载荷为0.75KN(根据正常髋关节受力标准),最小的加载载荷为0.075KN,直到股骨标本出现破坏为止。并用游标卡尺测量外柄式假体的外柄螺钉的拔钉位移。采用同样的方法测量无柄式假体中心固定钉的松动位移和传统插入式假体的下沉位移(以颈领处下沉为主)。 WP=88 三、结果与结论 (一)外柄式人工髋关节稳定性的实验研究 压缩实验结果表明:在0.8kNf作用下,正常股骨干组的压缩载荷――位移为1.18±0.12mm;传统插入式人工髋关节假体组的压缩载荷-位
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:R687

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【引证文献】
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【二级参考文献】
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