骨干假體與輔助鈦板聯(lián)合重建肱骨干缺損的生物力學研究.pdf

1、肱骨為原發(fā)惡性骨腫瘤及轉(zhuǎn)移性骨腫瘤的好發(fā)部位之一，常以瘤段切除作為治療方法。對于瘤段切除后的保肢重建目前有同種異體骨移植、自體瘤段骨滅活回植、人工假體重建等方法。隨著影像學技術(shù)、假體制造技術(shù)以及外科手術(shù)技術(shù)的提高，人工假體重建術(shù)已廣泛用于骨干腫瘤廣泛切除后的保肢重建。骨干組配式假體作為近幾年新興人工假體因其有著手術(shù)操作相對簡單、患者住院時間較短、可即刻負重、并發(fā)癥低、生物力學性能好等諸多優(yōu)勢而備受關(guān)注。目前，骨干組配式假體應(yīng)用于肱骨骨干

2、的臨床報道較少，對于假體置換后肱骨以及假體的生物力學性能尚不清楚，制約了其臨床應(yīng)用和進一步的優(yōu)化設(shè)計。針對肱骨骨干髓腔直徑較小，瘤段切除后殘余骨干較短以及上肢生物力學環(huán)境復(fù)雜等特點，提出了肱骨骨干組配式假體外加輔助鈦板固定聯(lián)合重建肱骨干節(jié)段性缺損的思路，并通過體外尸體骨電測法實驗和三維有限元分析的方法對該假體重建肱骨骨干的生物力學特性進行了研究。以期為假體的臨床使用和優(yōu)化設(shè)計提供科學的理論依據(jù)。
　　本課題首先采用尸體骨電測實驗進

3、行研究，實驗進行前使用3-D打印模型骨進行初步的預(yù)實驗以熟悉實驗操作流程和總結(jié)實驗所遇問題及提出解決方案，然后取成人右側(cè)新鮮尸體肱骨進行包埋、貼片和加載測試。為模擬肱骨在體力學環(huán)境，此次實驗分別進行肱骨機械軸向的拉伸加載和繞軸的扭轉(zhuǎn)加載，并得出位移及應(yīng)變數(shù)據(jù)。實驗分為三個步驟逐一進行：首先，對完整肱骨進行加載；其次，人為建立肱骨骨干中段5cm長度缺損并以無鈦板輔助固定假體重建骨缺損后再次行相同方式加載；最后，外加輔助鋼板后再次進行加載。

4、每組實驗分別進行五次拉伸和扭轉(zhuǎn)力的循環(huán)加載后求拉伸位移、扭轉(zhuǎn)角度以及貼片處應(yīng)變平均值。尸體骨電測法實驗雖能切實的反應(yīng)所測位置的應(yīng)變變化情況，但由于實驗環(huán)境及一些不可預(yù)知因素會對實驗結(jié)果造成一定的影響，并且該方法只能得到貼片位置的應(yīng)變變化而不能得到整體的應(yīng)力分布以及諸如假體置入后假體柄表面、緊固螺釘?shù)汝P(guān)鍵部件的數(shù)據(jù)。因此，我們在尸體骨電測法實驗的基礎(chǔ)上進一步進行了三維有限元分析，建立了基于CT掃描的肱骨有限元模型和基于三維軟件的假體模型，

5、按照尸體骨電測法實驗進行組裝和加載，設(shè)置了與尸體骨實驗相同的邊界條件。
　　實驗結(jié)果表明，肱骨骨干組配式假體聯(lián)合鈦板輔助固定重建瘤段缺損可作為有效的保肢治療方法。該固定方式使得假體有著更好的初始穩(wěn)定性，可應(yīng)對上肢復(fù)雜生物力學環(huán)境，外加輔助鈦板的設(shè)計降低了假體松動和脫位的風險。同時，此次研究驗證了所建肱骨三維有限元模型的有效性和準確性，得到了肱骨以及假體在拉伸和扭轉(zhuǎn)載荷下的應(yīng)力分布，為該假體的臨床使用和進一步的優(yōu)化設(shè)計提供了理論依據(jù)