目的通過比較雙側(cè)膝關(guān)節(jié)的形態(tài)學參數(shù),評估利用鏡像法逆向重建膝關(guān)節(jié)假體的有效性。方法以健側(cè)為模板提取參數(shù),基于逆向工程思路重建膝關(guān)節(jié)假體。實驗共收集雙側(cè)CT分析區(qū)域數(shù)據(jù)正常的脛骨18例、股骨69例,進行三維重建,利用Geomagic Control 2015進行配準,分別計算雙側(cè)膝關(guān)節(jié)的脛骨、股骨的偏差體積和面積及軟件處理偏差,分析雙側(cè)膝關(guān)節(jié)的形態(tài)學差異,驗證鏡像法結(jié)合逆向工程技術(shù)設計個性化假體的可行性。結(jié)果偏差分析結(jié)果顯示,超過85%區(qū)域差異小于1 mm,雙側(cè)膝關(guān)節(jié)存在高度的相似性。用Geomagic進行曲面優(yōu)化前后股骨表面積無顯著差異（P=0.197）,脛骨表面積也無統(tǒng)計學差異（P=0.798）。股骨相似程度為（0.3427±0.9956）mm,脛骨的相似程度為（0.4165±1.0714）mm。結(jié)論雙側(cè)股骨遠端及脛骨近端的關(guān)節(jié)面區(qū)域存在較高的相似性,可以利用健側(cè)的股骨關(guān)節(jié)面原位逆向建模數(shù)據(jù)擬合的方法設計個性化假體。 

【文章來源】：中國臨床解剖學雜志. 2020,38(03)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

建模與分析流程圖

本實驗發(fā)現(xiàn)，所測偏差位點的偏差值分布區(qū)間存在集中趨勢，主要集中于0～1.5 mm，為使研究更精密細致，統(tǒng)計分析偏差小于1 mm的區(qū)域占總分析區(qū)域的比例，結(jié)果超過80%的股骨樣本，偏差小于1 mm的區(qū)域占分析區(qū)域的90%以上。75%左右的脛骨樣本，偏差小于1 mm的區(qū)域占90%以上（圖4）。因此，股骨的相似性更強。關(guān)節(jié)面區(qū)域的偏差程度為本實驗觀測的重點，因此須找出較大偏差存在的位置及并分析其成因，同過觀測偏差色譜圖，如圖5～6可以看出，最大偏差值呈現(xiàn)集中分布的趨勢，往往集中在一個點或者一片區(qū)域，觀測原始斷層數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，偏差位置圖像質(zhì)量較差，在建模過程中產(chǎn)生了較大的偶然誤差。偏差大于1mm的區(qū)域主要分布于股骨與脛骨的骨骺端，這是人體在長期運動過程中，骨為適應人體的運動習慣發(fā)生的適應性變化。關(guān)節(jié)面區(qū)域偏差主要分布于關(guān)節(jié)面邊緣，而假體設計主要提取關(guān)節(jié)面的軌道參數(shù)，所以偏差對假體設計的精度影響不大。

隨著醫(yī)學影像技術(shù)和逆向重建技術(shù)的發(fā)展，個性化假體的設計成為可能�？筛鶕�(jù)患者膝關(guān)節(jié)特征，利用重建技術(shù)的靈活特性優(yōu)化設計方案，設計制作不保留后交叉韌帶的解剖型假體。Zimmer公司以其使用較為廣泛的NexGen型假體為模版，設計出可供個性化定制的Persona全膝關(guān)節(jié)假體[13]。但是由于膝關(guān)節(jié)的嚴重病變，關(guān)節(jié)影像數(shù)據(jù)與重建假體所需參數(shù)差異較大，增加了精準設計的難度。本課題基于人體雙膝關(guān)節(jié)解剖特征高度相似的特點，利用健側(cè)膝關(guān)節(jié)參數(shù)，通過逆向重建技術(shù)快速重建假體，并進行實驗驗證，得出此方法具有較高的科學依據(jù)可應用于臨床。膝關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)面內(nèi)骨折是臨床難題[14]，尤其嚴重的關(guān)節(jié)面內(nèi)粉碎性骨折，需要外科手術(shù)進行內(nèi)固定治療，以恢復其關(guān)節(jié)面形態(tài)和骨折對線，影像下復位具有極高的難度，且難以保證重建術(shù)后獲得較穩(wěn)定的關(guān)節(jié)面結(jié)構(gòu)。關(guān)節(jié)面復位不良會使關(guān)節(jié)面局部應力增加，出現(xiàn)創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎等不良后果，導致退行性變。臨床常用健側(cè)二維影像透視對比法指導骨折的治療，而二維信息無法全面反映關(guān)節(jié)特征。目前，國內(nèi)外尚無有關(guān)成人膝關(guān)節(jié)三維解剖模型雙側(cè)對稱性研究，其對于個性化膝關(guān)節(jié)假體設計及關(guān)節(jié)內(nèi)骨折的復位治療有重要意義。圖4 偏差小于1 mm的頻率分布


本文編號：3222062