论文部分内容阅读
研究背景随着人口老龄化的加剧,交通运输的迅速发展,由车祸造成的严重髋臼骨折及低能量损伤产生的骨质疏松髋臼骨折日益增多。这类骨折的治疗对骨科医生仍具有很大挑战。而近年来,锁定钢板(LCP)由于成角稳定性和螺钉方向预置,其在围关节骨折和骨质疏松骨折治疗中体现出优势,而LCP在髋臼骨折尚鲜有报道。研究目的①通过计算机辅助设计(CAD)技术,对国人髋臼CT三维重建模型表面形态进行测量和分析,寻找其表面解剖的规律。②根据其表面解剖规律,设计与骨面贴合良好的髋臼解剖钢板,并对打入螺钉的位置和方向进行测量和分析,在上述钢板上完成锁定螺孔的设计。③将上述设计的解剖锁定钢板通过个性化方式应用于临床,对患者的预后进行随访,验证其在临床的可实施性。研究方法①应用64排螺旋CT(SIMENS公司德国)扫描获得的DICOM格式文件,导入到Materiaise’s interactive medical image control system. (Mimics 10.0版)软件进行三维重建,保存为STL格式文件后导入IMAGEWARE软件(Imageware V12.1),进行骨盆表面解剖的测量,模拟手术和钢板螺钉的设计。由人工在CT扫描的三维图像中选取标准点,建立标准平面；以髋臼直径d作为单位标准化的依据,将d／10作为三维坐标系度量的单位,以抵消由于髋臼大小造成的髋臼后表面形态差异。选取标准平面上以上述d／n为单位的整数坐标点(即坐标点(a,b),a、b为整数)为测量点,测量各个测量点上的髋臼骨外表面的Z轴值z(a,b)；对所测得的髋臼直径d值进行统计学分析,可得到均数D。以各个测量点所测量所有样本的z值进行分析,可得到均数Z,再乘以D三维坐标点布置形成点云,并通过该点云拟合形成髋臼骨骼外表面曲面,即为本次研究获得的标准曲面SS。②在上述曲面上设计钢板和螺钉方向。钢板放置位置参考常规髋臼后路双钢板位置,螺钉方向设计原则是避免打入髋臼和在骨骼中行程尽量长,以把持较多骨质提高固定稳定性。设计完成后通过数码铣床进行加工,以备后期力学实验和临床应用。③利用1,2中所述方法加工个性化的解剖锁定钢板,在临床应用并对患者的功能状态进行随访。结果①成功分析了男女髋臼后表面的解剖学差异,并获得了国人髋臼后表面点云数据库,该测量方法已被国家知识产权局受理,拟于12个月内获得发明专利授权；②在上述数据库样本中设计了髋臼骨折后路解剖锁定钢板,具有与髋臼后表面符合度较高的解剖形态,锁定螺钉的角度避让髋臼并根据手术切口显露范围设计螺钉方向,使其在骨质中走行较长,把持更多骨质,具有良好的固定安全性和牢固性,该设计已获得国家知识产权局实用新型专利授权：③通过CAD／CAM技术设计和加工个性化髋臼解剖锁定钢板,将之应用于临床,对6例骨折患者进行了骨折的复位内固定,术后随访其髋关节功能,所有患者随访6-24个月,功能状态良好,短期随访无明显因内固定失败带来的并发症。结论①在图像处理软件中,对骨盆CT扫描三维重建样本进行测量,通过选择解剖标志点重建坐标系,标准化度量单位,引入点云的方法对待测髋臼后表面进行测量单元的分割,可以对国人髋臼后表面的解剖差异进行对比,并获得国人髋臼后表面点云数据库；②在三维图形处理软件中,在上述获得的点云数据库所拟合的髋臼后表面上进行解剖锁定钢板的设计,可以获得良好的解剖形态和合理的锁定螺钉方向,在符合手术显露和操作要求的基础上,既能够避让髋臼实现安全的固定,又能把持较多骨质实现LCP所具有的成角稳定性：③使用CAD／CAM技术,可以对髋臼骨折患者进行术前计划,模拟复位,设计和加工个体化解剖锁定钢板,在骨折复位后实施内固定过程中操作简便,固定牢固,术后随访髋关节功能优良。