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动力化髋关节外固定器的研制及其相关研究

王庆雷  
【摘要】:目的:为了在牵引髋关节减少股骨头压力的同时进行功能锻炼,研制符合国人髋关节解剖特点和运动学的动力化髋关节外固定器,并进行三维有限元分析、生物力学测试和临床试用。 方法:研制适合国人解剖学和运动学的动力化髋关节外固定器,并进行相关的有限元分析、生物力学测试和临床试用。本研究分四部分:(一)动力化髋关节外固定器设计。参考相关文献的基础上,测量并总结国人髋关节相关的解剖学数据,设计出适合国人的动力化髋关节外固定器(A型和B型),阐述其设计特点及性能;(二)髋关节外固定器对股骨头受力特性影响的三维有限元分析。根据健康成人的骨盆CT,建立正常的髋关节三维有限元的模型、安装A型(单轴)髋关节外固定器的髋关节三维有限元模型、安装B型(双轴)髋关节外固定器的髋关节三维有限元的模型,外固定器模型的髋关节间隙被牵引开5mm,应用接触压力分析的方法,观察并分析髋关节双腿站立位、单腿站立中立位、髋关节后伸5度、髋关节前屈10度、髋关节前屈30度时股骨头的接触峰值压力。对三种模型的结果进行统计学分析。(三)动力化髋关节外固定器的生物力学研究(尸体标本)。测量股骨头的直径,将压敏片设计成玫瑰花的形状,固定于股骨头;4具成人健康的尸体8个髋关节标本,先测量正常髋关节双腿站立位、单腿站立中立位股骨头的接触压力;然后将8个髋关节随机分成A组和B组,A组安装A型髋关节外固定器,B组安装B型髋关节外固定器。在髋关节牵引5mm的情况下,测量上述2种状态下股骨头的接触压力。对两种状态下的结果进行统计学分析。(四)临床试用。动力化髋关节外固定器辅助带血管蒂的髂骨瓣移植治疗股骨头坏死的临床观察。对4例成人股骨头无菌性坏死患者进行死骨刮除、旋髂深血管的髂骨瓣植入结合动力化髋关节外固定器治疗,术后进行随访和影像学观察。 结果:(一)动力化髋关节外固定器符合国人髋关节的解剖学特点和运动学;(二)三维有限元分析和生物力学测试结果显示动力化髋关节的外固定器(A


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