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第一部分:3D打印定制桡骨头PEEK假体解剖学比较研究目的:比较依据数字骨科、逆向工程技术,个体化3D打印定制的桡骨头PEEK假体与自体桡骨头的解剖形态学差异。方法:选择7具健康成年人上肢新鲜标本,行标准位肘关节CT和MRI薄层扫描,采集Dicom数据导入医学三维重建Mimics 19.0软件,依据桡骨头逆向工程数据结合桡骨近段髓腔解剖学参数,计算机辅助设计并3D打印个体化定制PEEK材质的桡骨头假体。个体化定制的假体桡骨头和对应自体标本的桡骨头进行实体形态学数字游标卡尺测量比较。解剖形态学参数利用统计学SPSS19.0软件分析,P＜0.05表示差异有统计学意义。结果:定制PEEK假体桡骨头最大径（20.81±1.62）mm,标本桡骨头最大径（20.79±1.46）mm,定制PEEK假体桡骨头最小径（17.95±1.47）mm,标本桡骨头最小径（18.73±1.12）mm,定制PEEK假体桡骨头肱桡关节凹面深度（1.51±0.29）mm,标本桡骨头肱桡关节凹面深度（1.59±0.33）mm,定制PEEK假体桡骨头最大高度（9.36±0.97）mm,标本桡骨头最大高度（9.66±0.90）mm。假体和标本桡骨头最大径、桡骨头最小径、桡骨头凹面深度、桡骨头最大高度两两比较,统计学分析,P＞0.05,各解剖学参数差异均无统计学意义。结论:通过逆向工程,3D打印技术定制的桡骨头PEEK材质的假体复原自体桡骨头解剖形态良好,精确度控制在1mm内,满足了临床个体化定制解剖型桡骨头置换的设计要求。第二部分:3D打印定制桡骨头PEEK假体近端桡尺关节运动匹配研究目的:研究比较3D打印定制桡骨头PEEK假体体外置换后与自体桡骨头前臂旋转时的桡骨头中心前后滑移距离和近端桡尺关节接触比例,验证3D打印定制桡骨头PEEK假体安装后近端桡尺关节运动的匹配度。方法:准备7个上臂新鲜冷冻标本,肘关节前方横行切开关节囊、侧副韧带,去除肱骨。外固定装置固定尺骨,前臂垂直置放,环状韧带保留完整。测量记录模拟肘关节完全伸直,前臂完全旋前、中立、完全旋后位桡骨头中心点相对尺骨桡切迹的前后滑移,近端桡尺关节间隙和接触范围。依据尺骨上桡骨头标记和定制桡骨头假体时计算机同步设计的桡骨头截骨导板,桡骨近端截骨并安装假体紧密压配固定。测量记录桡骨头假体中心点相对尺骨桡切迹的前后位移,近端桡尺关节接触范围。结果:测量模拟前臂完全旋前、中立、完全旋后位自体桡骨头中心点相对尺骨桡切迹的前后滑移（2.07±0.28）mm,假体桡骨头中心点相对尺骨桡切迹的前后滑移为（1.84±0.17）mm,两两比较P＞0.05,统计无显著性差异。自体近端桡尺关节接触范围分别为旋前（79.48± 15.19）%,中立（78.90±22.59）%,旋后（75.43±21.53）%,假体肱尺关节接触范围分别为旋前（77.86±14.51）%,中立（76.62±21.97）%和旋后（73.57±21.46）%,两两比较 P＞0.05,统计无显著性差异。3D打印定制桡骨头PEEK假体准确置换安装后保留了前臂旋转时桡骨头中心点相对尺骨桡切迹的前后滑移活动特征,近端桡尺关节接触范围未见明显改变。结论:3D打印定制桡骨头PEEK假体体外导板引导下假体精准置换后前臂旋转轴线未见明显改变,假体桡骨头中心点在尺骨桡切迹关节面上前后滑移和近侧桡尺关节接触范围与自体近侧桡尺关节相似,桡骨头假体近端桡尺关节旋转运动符合解剖生理。第三部分3D打印定制桡骨头PEEK假体肱桡关节接触面积和力学传导研究目的:评价和比较定制PEEK桡骨头假体生理载荷工况下的肱桡关节面接触面积和力学传导性能。方法:准备7个上臂新鲜冷冻标本,截取肘关节上下20cm骨质,肱桡关节和近端桡尺关节完全脱位,肱骨近端和桡骨远端骨干用PMMA灌封铝管后分别固定在定向旋转夹具和实验基座上,桡骨标本模拟前臂旋后位,肱桡关节紧密对合后在模拟肘关节屈曲0°,30°,60°,90°位置时施加100N的轴向应力,在肱桡关节填充可塑形模型塑胶,成形后测量肱桡关节在各工况下的接触面积;再于肱桡关节间隙插入富士压力感应胶纸,测定记录各工况下肱桡关节面的峰值压应力。比较定制桡骨头PEEK假体置换后假体桡骨头肱桡关节接触面积和峰值压应力。结果:3D打印定制桡骨头PEEK假体置换后肱桡关节平均接触面积与自体桡骨头比较减少8.7%,P＞0.05,统计学分析差异无显著性。3D打印定制桡骨头PEEK假体0°,30°,60°屈曲角度均有超过5 MPa峰值压应力,总计有12个峰值压应力42.86%,而自体肱桡关节有1个峰值压应力检出3.57%,两组肱桡关节峰值压应力比较,P＜0.05,统计学分析差异有显著性。结论:与自体肱桡关节相比,3D打印定制桡骨头PEEK假体在肱桡关节生理轴向载荷屈曲状况下接触面积略有减少（8.7%）,但峰值压力（＞5 MPa）出现较多。3D打印定制桡骨头PEEK假体可以最大限度的满足日常肘关节生理活动的需要,但加工工艺有待进一步提高。第四部分3D打印定制桡骨头PEEK假体紧密压配和骨水泥固定刚度和拔出力研究目的:评价比较3D打印定制PEEK桡骨头假体紧密压配和骨水泥固定的刚度和极限拔出力。方法:7个桡骨近端标本截骨后行定制的PEEK桡骨头假体置换,截取桡骨近端15cm并用PMMA包埋固定于铝制的罐筒中,底座固定于生物力学实验平台。分别测试比较3D打印定制PEEK桡骨头假体假体柄紧密压配型固定和骨水泥固定状态下,桡骨头假体的结构刚度和极限拔出力。结果:3D打印定制PEEK桡骨头假体紧密压配假体柄固定的平均轴向压缩刚度为（182.79±18.95）N/mm,骨水泥固定平均轴向压缩刚度为（301.57±50.36）N/mm,统计学分析两组间结构轴向压缩刚度有显著性差异（P＜0.05）;3D打印定制PEEK桡骨头假体紧密压配固定平均假体极限拔出力为（131.18±25.04）N,骨水泥固定假体平均假体极限拔出力为（268.57±32.76）N。统计学分析两组间假体极限拔出力有显著性差异（P＜0.05）。结论:3D打印定制的PEEK桡骨头假体应用足够长度和直径的匹配近端桡骨髓腔的假体柄骨水泥固定比紧密压配固定具有更好的初始抗疲劳稳定性。全文结论自体桡骨头解剖数字化并逆向工程结合计算机辅助设计,3D打印定制的桡骨头PEEK假体解剖复原精度在1.0mm内;在个体化截骨导板和定位标记导引精准置换后,假体复原近侧尺桡关节生理运动和接触良好;生理活动载荷下假体肱桡关节接触面积略有减少,但峰值压力出现较多;假体设计成骨水泥固定初始稳定性比紧密压配固定好。3D打印定制假体的工艺有待进一步提高。