双动半骨盆假体的临床疗效观察及有限元分析

来源 :中国人民解放军海军军医大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zyfblog
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一、研究背景由于肿瘤的位置深,周围结构复杂,使得骨盆肿瘤特别是髋臼周围肿瘤的保肢重建手术成为骨肿瘤科最具有难度的手术之一。近年3D打印技术的出现为临床上提供了新的思路,但较高的手术并发症发生率,较差的术后关节功能等问题,仍未得到有效的解决,近一半累及髋臼的骨盆恶性肿瘤切除重建术后患者出现了术后并发症,而脱位是最常见的并发症之一。双动髋关节假体在既往的研究中,被证实具有良好的防脱位效果,结合以往重建方案的优点与不足,我们创新性地将双动髋关节假体加以改进并结合3D打印定制半骨盆假体应用于临床,以期获得良好的术后功能与防脱位效果。二、目的分析利用双动半骨盆假体进行累及髋臼骨盆肿瘤切除重建时的早期临床疗效,并研究其生物力学特点,明确此种假体的安全性及临床优势。三、方法(一)使用双动半骨盆假体进行重建的骨盆肿瘤患者随访调查回顾性研究2017年至2021年,于我中心利用双动半骨盆假体进行重建的骨盆肿瘤患者病例资料并进行随访,使用MSTS 93评分系统进行患者的术后功能评价,使用Kaplan-Meier法进行生存分析,所用统计学软件为SPSS(21.0)。(二)术后患者的三维步态分析使用Vicon 3D运动捕捉系统和三维测力台对术后患者进行三维步态分析,获得患者行走时的步态时空参数,骨盆和下肢三关节的三维运动学角度参数。将其与正常标准步态进行对比,所用对照数据为本运动实验室在同样测量环境下,类似体型的正常人标准步态,所用统计学软件为SPSS(21.0)。(三)重建方案的三维有限元分析建立典型患者的术后骨盆有限元模型,并将其输入分析软件。对在一个步态周期下的术后重建骨盆及髋关节,施加500N作为骨盆以上重力载荷,采用Von Mises等效应力公式进行应力分析,计算不同时相下各结构的应力分布,再施加2000N沿股骨假体轴向载荷,分析双动假体在髋关节不同角度时的应力分布。四、结果(一)骨盆肿瘤患者的随访调查结果11例患者例均得到随访,至末次随访,11例中9例(81.8%)存活,存活患者平均随访30(10~50)个月。其中2例肿瘤局部复发,复发率为18.2%。围术期并发症发生率为18.2%,包括1例深部感染,1例人工关节脱位。除去1例复发截肢的患者,其余8例在末次随访时MSTS93平均得分是21.4/30分(71.3%),单纯II区切除重建患者与II区联合其他区域切除重建患者的术后功能评分差异无统计学意义(p>0.05)。(二)术后患者的三维步态分析结果时间距离参数:患侧支撑相比例与健侧及对照组相比差异无统计学意义。患侧步长相较于健侧为短,但差异无统计学意义,与对照组相比,差异有统计学意义。患者组步速、步频、步幅,双支撑相比例均小于对照组,且差异有统计学意义。髋关节活动角度:矢状面上运动范围患侧小于健侧及对照组,差异有统计学意义;冠状面上患侧外展幅度大于健侧及对照组,差异有统计学意义;水平面上平均运动角度患侧外旋幅度小于健侧,差异有统计学意义,与对照组相比,差异无统计学意义。骨盆活动角度:矢状面上患者组平均前倾幅度大于对照组,但差异无统计学意义;冠状面上患者组平均运动角度大于对照组,差异有统计学意义;水平面上患者组与对照组相比差异无统计学意义。术后患者的步态趋势与正常相近。(三)重建方案的有限元分析结果在不同步态时相中,重建骨盆各部分应力不同,且重建侧局部应力峰值比健侧的大。应力集中主要分布在半骨盆假体与螺钉和切除侧髂骨的交接处、股骨假体柄与股骨球头之间,聚乙烯衬垫应力较小。未发生撞击前聚乙烯衬垫可发生旋转错动,约3°变化量。所有状态下,聚乙烯衬垫内侧应力较外侧为大。所有过程中聚乙烯衬垫所受接触压应力峰值均小于聚乙烯衬垫的屈服强度。重建髋关节理论活动范围130°,极限位置时聚乙烯外侧应力集中点仍位于金属髋臼范围内,聚乙烯衬垫无向外滑出倾向,聚乙烯衬垫此时补偿约14°。五、结论1、利用双动半骨盆假体进行骨盆肿瘤的切除后重建,是一种安全的手术方式,可以有效的防止术后脱位的发生,并显示了较高的术后功能水平。2、使用双动半骨盆假体的患者,在进行系统规范的康复训练后,步态趋势基本与正常人相近,显示了本重建方案良好的术后效果及康复计划的可行性。3、双动半骨盆假体的生物力学分析显示,本假体在正常行走状态下受力均匀,结构稳定,松动断裂及磨损风险低,双动系统流动性功能正常,极限位置可以补偿运动范围,假体设计安全可行。
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