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非对称型假体设计及全膝关节置换后的力学分析
2025年
背景:全膝关节置换是治疗膝关节晚期病症的有效手段,但假体衬垫容易因内部应力变化而产生磨损失效,寿命有限且术后患者的活动能力降低。如何对假体进行改进设计来满足患者更多的需求是假体研究的重要方向。目的:基于半月板的形态设计一种非对称型假体,并与对称设计的后稳定型假体进行比较,分析2种假体的应力分布情况和衬垫的接触面积变化,以探究非对称型假体设计是否存在优势。方法:通过有限元方法对1例膝骨关节炎患者进行模拟截骨和假体装配,建立基于非对称型假体及对称设计的后稳定型假体的全膝关节置换术后膝关节模型。在0°,10°,20°,30°的屈膝条件下,探究股骨假体、胫骨假体以及衬垫上的Mises应力,并通过对比衬垫内外侧的接触面积,分析全膝关节置换后膝关节生物力学变化和运动行为的改变。结果与结论:(1)在0°-30°的屈膝过程中,2种假体衬垫上的Mises应力峰值均表现出先减小后增大的趋势,且内侧始终大于外侧。(2)非对称型设计的假体与后稳定型假体相比,应力峰值更低;在屈膝30°时,非对称型假体衬垫内外侧的Mises应力峰值分别为15.81 MPa和11.95 MPa,后稳定型衬垫为16.70 MPa和13.76 MPa,两者内侧差值约为5.33%,而外侧则相差13.15%;对比股骨假体和胫骨假体上的Mises应力峰值,非对称型假体在屈膝过程中始终低于后稳定型假体。(3)在0°站立位时,后稳定型假体衬垫的内侧接触面积为17.96 mm^(2)、外侧为34.10 mm^(2);而非对称型假体衬垫的内外侧接触面积分别为105.47 mm^(2)和107.80 mm^(2),具有更大的接触面积且两侧差距更小。(4)结果表明,非对称型假体的生物力学表现更好,且能够对维持膝关节稳定性、提升关节活动度有所帮助。这种设计能够在一定程度上还原膝关节以内侧髁为轴进行外旋的运动机制,是一种更为有效的膝关节假体选择方案。
苏德君董万鹏董跃福张吉超张震
关键词:膝关节全膝关节置换生物力学有限元分析
个性化GYROID结构髁突假体:设计及有限元分析
2025年
背景:目前国内外制作的颞下颌关节假体在置换过程中需要依靠螺钉固定假体中的髁突部分,通过预留固位孔方便术中进行操作,但由于缺少个性化的颌骨设计,可能存在固位板与颌骨不贴合导致螺钉松动、脱位。因此,个性化髁突假体置换在修复颞下颌关节中具有重要的应用价值。目的:设计一种内部为GYROID结构的个性化髁突假体,用于下颌骨髁突的修复重建。方法:在Rhinoceros 7软件中选择GYROID结构,单胞为6 mm,设置壁厚分别为0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8 mm,利用有限元分析GYROID结构的力学性能。3D打印不同壁厚(0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8 mm)的GYROID结构实验试件,通过室温压缩实验检测试件的力学性能。通过有限元分析与室温压缩实验结果筛选符合下颌骨力学性能范围的一个壁厚值,对1名成年男性下颌骨CT数据进行逆向建模,设计内部为GYROID结构的髁突假体,采用有限元分析模拟髁突假体置换后牙尖交错颌位与对刃颌位的运动。结果与结论:(1)有限元分析与室温压缩实验结果显示,随着壁厚的增大,GYROID结构的弹性模量增大,其中壁厚0.5-0.7 mm GYROID结构的弹性模量位于下颌骨的弹性模量(1.5-4.0 GPa)范围内,因此选取壁厚值0.6 mm的6 mm单胞GYROID结构模型进行髁突假体的设计;(2)有限元分析结果显示,下颌骨模型的应力分布呈左右对称,两种咬合时的应力分布大致相同,应力峰值无较大差距,应力集中于髁突假体颈部,置换侧受力较健侧略大;内固定模型整体的最大等效应力为269.34 MPa,螺钉的最大等效应力为20.14 MPa,牙尖交错颌位时假体的等效应力和等效应变值均大于对刃颌位时,牙尖交错颌位时螺钉的等效应力和等效应变值均小于对刃颌位时;(3)结果显示个性化GYROID结构髁突假体的设计与固位效果良好,符合下颌骨力学传导。
刘丹瑜姜婷婷姜至秀季俣辰曹怡琳王磊宿玉成王心彧
关键词:有限元分析
干细胞在小口径人工血管内皮化中的应用
2025年
背景:小口径人工血管移植后由于血栓形成和内膜增生等原因造成管腔狭窄甚至闭塞,运用干细胞作为种子细胞实现人工血管的内皮化有助于改善血管移植后的远期通畅率。目的:总结干细胞在小口径人工血管内皮化中应用的研究进展。方法:由第一作者检索Pub Med和万方数据库2013-2023年发表的相关文献,英文检索词为“vascular graft,tissue-engineered blood vessel/vascular tissue engineering,endothelialization,stem cells,endothelial progenitor cells,mesenchymal stem cells,induced pluripotent stem cells,embryonicstemcells”,中文检索词为“人工血管,组织工程血管/血管组织工程,内皮化,干细胞,内皮祖细胞,间充质干细胞,诱导多能干细胞,胚胎干细胞”,检索近10年国内外关于干细胞应用于小口径人工血管内皮化的相关文献,初检文献552篇,根据纳排标准最终选取81篇文献进行综述。结果与结论:(1)远期通畅率不理想限制了小口径人工血管的临床应用,造成远期通畅率低下的主要原因是血栓形成和内膜增生。天然血管内皮层具有良好的抗血栓及内膜增生性能,内皮化可以模拟天然血管的特性,是提升远期通畅率的有效手段。(2)小口径人工血管植入体内后会经历体内内皮化过程,但难以形成完整的内皮层。干细胞具有分化为内皮细胞的潜能,体内招募干细胞或将其作为种子细胞种植在人工血管内表面是实现内皮化的研究策略。(3)将内皮祖细胞、间充质干细胞、诱导多能干细胞及胚胎干细胞等作为种子细胞种植均能够一定程度改善小口径人工血管的远期通畅率,且它们各具优势。内皮祖细胞便于获取且可直接用于种植;间充质干细胞来源广泛且具有旁分泌和调节免疫的功能;诱导多能干细胞来源丰富且可消除免疫原性;胚胎干细胞增殖能力强且能多向分化。(4)将干细胞用于人工血管的研究目前仍未转化至临床,�
郑安垲刘瑞明向秋玲
关键词:小口径人工血管内皮化干细胞内皮祖细胞诱导多能干细胞
个性化Gyroid结构髁突假体设计及对关节盘的有限元分析
2025年
背景:人工髁突假体置换作为治疗颞下颌关节疾病的手术方式之一,不仅要恢复形态和功能,还要保证长期稳定的应用。目的:设计个性化Gyroid结构髁突假体并进行有限元分析。方法:通过软件设计不同壁厚(250,350,450,550,650,750μm)的Gyroid结构试件,分别进行有限元模拟压缩实验,检测试件的弹性模量,筛选出与下颌骨松质骨弹性模量相匹配且孔径满足成骨条件的Gyroid结构壁厚区间,对此区间进行细分并利用3D打印技术制作Gyroid结构试件,进行万能试验机力学压缩实验,通过弹性模量与抗压强度筛选符合下颌骨力学性能、孔径更易成骨且强度较小的Gyroid结构壁厚,进行后续实验。设计下颌骨个性化Gyroid结构髁突假体三维模型,分别模拟模型在自然咬合状态下对刃颌位、牙尖交错位的有限元分析。结果与结论:①有限元分析结果显示,随着壁厚的增加,Gyroid结构试件的弹性模量升高,其中壁厚350,450,550,650,750μm Gyroid结构试件的弹性模量与下颌骨松质骨弹性模量相匹配,由于后续实验需细分组别且550,650,750μm壁厚组孔径(800-1000μm)在成骨范围内,故筛选出壁厚550,600,650,700,750μm Gyroid结构试件进行万能试验机力学压缩实验;②力学压缩实验结果显示,随着壁厚的增加,Gyroid结构试件的弹性模量与抗压强度升高,其中壁厚550,600,650μm Gyroid结构试件的弹性模量在下颌骨松质骨弹性模量范围内,最终选取壁厚650μm、孔径900μm进行下颌骨个性化Gyroid结构髁突假体三维模型构建;③下颌骨个性化Gyroid结构髁突假体三维模型有限元分析结果显示,对刃颌位关节盘应力主要集中在前中带下表面,牙尖交错位关节盘应力主要集中在下表面外侧,左右侧关节盘在对刃颌位、牙尖交错位的最大位移和等效应力相近,最大位移分别为0.031,0.030,0.028,0.018 mm,最大等效应力分别为2.87,2.30,2.73,1.71 MPa;④结果表明,壁�
姜婷婷刘丹瑜姜至秀季俣辰曹怡琳宿玉成王心彧
关键词:有限元分析关节盘颞下颌关节
关节翻修领域热点问题:感染、康复护理、骨缺损及假体松动
2025年
背景:随着国内人口老龄化进展,关节置换手术的数量不断增长,与之对应的是关节翻修手术的数量也随之增加。定性、定量分析关节翻修领域的研究现状、研究热点和研究前沿具有重要意义。目的:通过文献计量学方法对近20年来关节翻修领域相关文献进行可视化分析,探索该领域的研究热点与动态趋势,以期为进一步研究提供参考。方法:计算机检索中国知识资源总库(CNKI)、中文科技期刊数据库(VIP)、中国学术期刊数据库(万方数据)2003-01-01/2022-12-31收录的关节翻修的相关文献,使用Note Express(3.9.0.9588)软件剔除重复数据,并采用CiteSpace(6.2.R6)、VOS viewer(1.6.20)和Excel(2016)软件对发文量、作者及机构合作网络、关键词共现、突现及聚类绘制科学知识图谱。结果与结论:①共纳入文献1806篇,近20年该领域年发文量总体态势趋于稳定;②对合作网络分析可知,发文量最多和中介中心性最高的作者是周一新,发文量最多的机构是周一新任职的北京积水潭医院,而中介中心性最高的机构是中国人民解放军总医院;③对关键词分析可知,关节翻修领域的研究热点主要集中在髋关节、感染、康复护理、骨缺损和假体松动等方面;④对关节翻修领域的文献进行可视化分析有利于理清研究脉络,为研究学者们提供研究思路及方法,并揭示该领域的研究态势和前沿热点。
梁浩博王泽宇马文龙刘浩刘又文
关键词:假体关节置换
骨质疏松患者单髁置换过程中股骨假体置入位置优化的有限元分析
2025年
背景:骨质疏松患者行单髁置换过程中,股骨假体的合理置入范围尚未见研究,既往的相关研究常建立在正常骨质的单髁置换模型上,而对于非正常骨质模型的力学研究较少。单髁置换后的并发症已经被证实与骨质疏松高度相关。目的:采用有限元法分析Sled固定平台股骨假体冠状倾斜度对骨质疏松患者单髁置换后生物力学的影响,并且寻找骨质疏松与单髁置换后中远期并发症的相关性。方法:基于数字化影像技术获取膝关节和假体的数据,再通过Mimics、Geomagic studio等专用软件建立一个正常骨质膝关节模型。基于已验证的正常骨质膝关节模型,通过改变材料参数创建骨质疏松膝关节模型。以Sled固定平台股骨假体标准位置(0°)为基准,正常骨质组与骨质疏松组分别依次建立股骨假体内、外翻3°,6°,9°,共计14个单髁置换模型,计算并分析所有单髁置换模型中聚乙烯衬垫表面、胫骨假体下松质骨和皮质骨的应力变化。结果与结论:(1)在骨质疏松模型中,聚乙烯衬垫表面和胫骨假体下松质骨的高应力值随股骨假体倾斜角度的增加而增加,胫骨假体下皮质骨表面的高应力值随假体外翻角度的增加而增加,随内翻角度的增加而减小;(2)对于聚乙烯衬垫表面以及胫骨假体下皮质骨表面,骨质疏松组各倾斜角度模型的高应力值均大于正常骨质组中对应的模型;对于胫骨假体下松质骨表面,骨质疏松组各倾斜角度模型的高应力值均小于正常骨质组中对应的模型;(3)骨质疏松可能会引起单髁置换术后膝关节内部结构的生物力学异常,增加术后假体无菌性松动和假体周围骨折的潜在风险;骨质疏松性膝关节行Sled固定平台内侧单髁置换时应尽可能避免股骨假体在冠状面上内翻/外翻。
刘蒙飞陈刚史易晗曾林姜侃依力哈木江•吾斯曼
关键词:单髁置换骨质疏松有限元分析
股骨假体对位不齐对骨质疏松患者膝关节内侧单髁置换后外侧间室结构应力的影响
2025年
背景:假体对位不齐和患者骨质情况是影响单髁置换预后的重要因素,内侧单髁置换后外侧间室骨关节炎进展是导致其高翻修率的主要并发症。因此,这将成为今后的研究热点。目的:分析不同股骨假体倾斜角度对正常骨质和骨质疏松患者内侧单髁置换后外侧间室结构应力的影响,并探讨骨质疏松与术后外侧间室骨关节炎的相关性。方法:使用经验证的膝关节有限元模型,建立正常骨质(M1)和骨质疏松(M2)单髁置换模型,并分别建立股骨假体倾斜模型(正常骨质组:内倾3°,6°,9°,12°、标准位置0°、外倾3°,6°,9°,12°;骨质疏松组:内倾3°,6°,9°,12°、标准位置0°、外倾3°,6°,9°,12°),共计18种工况。评估不同股骨假体倾斜角度对外侧间室半月板、胫骨软骨和股骨软骨的应力大小和分布的影响。结果与结论:①两组模型外侧间室半月板表面和胫骨软骨表面的高应力值随假体内倾角度的增加而增加,随假体外倾角度的增加而减小,相同工况下骨质疏松组半月板表面的峰值应力大于正常骨质组,但骨质疏松组胫骨软骨表面的峰值应力却小于正常骨质组;②两组模型外侧间室股骨软骨的高应力值随假体内倾和外倾角度的增加而增加,相同工况下骨质疏松组股骨软骨的峰值应力大于正常骨质组;③提示固定平台股骨假体内倾时,正常骨质和骨质疏松膝关节内侧单髁置换后外侧间室结构的应力均将增加,骨质疏松膝关节外侧间室应力增加更为明显;所以单髁置换过程中应特别注意假体安放位置,尽量避免内倾和外倾;同时,研究结果证实了骨质疏松可能会加重内侧单髁置换后外侧间室骨关节炎的进展。
刘蒙飞孙荣鑫姜侃
关键词:骨质疏松单髁置换
阴茎假体植入术专家共识
2024年
为促进男科学及私密整形专业的发展,中国性学会私密整形与产业分会发起并组织制定了本共识。本共识的内容包括手术医师资质、手术适应证及禁忌证、阴茎假体的选择、手术操作技术标准、术后并发症的处理、术后疗效评估等,旨在为从事男科学及私密整形相关专业的医学技术人员提供参考。
中国性学会私密整形与产业分会《阴茎假体植入术专家共识》编写组袁明振姜辉
关键词:勃起功能障碍阴茎假体
Effect of Wearing a Maxillofacial Prosthesis on Masticatory Rhythm Improvement in Mandibulectomy Patients
2024年
Background: Recording jaw movement rhythms in patients with jaw defects is challenging using conventional tracking devices. However, masticatory rhythm is crucial for masticatory performance and nutritional intake. This study aimed to explore the impact of using a maxillofacial prosthesis to restore masticatory rhythm in mandibulectomy patients with a novel wearable device. Methods: Twelve patients who underwent mandibulectomy and were rehabilitated with maxillofacial prosthesis were recruited. Chewing rate, cycle durations, coefficient of variation of cycle durations (CV), changing times of skin morphology on the back of the ear pinna area (SM), and masticatory performance were measured during gum chewing without and with a denture using a wearable jaw movement rhythm tracking device. A paired t-test and the Pearson correlation coefficient were used for statistical analysis. Results: The chewing rate increased by 8.6 cycles/min with dentures (P P = 0.01). The CV and SM decreased with dentures (P = 0.004 and P = 0.01, respectively). Significant correlations were found between the CV and SM without dentures (P = 0.004). Conclusion: 1. Wearing maxillofacial prostheses can improve masticatory rhythm in patients who undergo mandibulectomy with Eichner B2 occlusal supports. 2. The wearable device is available for measuring masticatory rhythm in patients with jaw defects in clinics. 3. Changing times of the skin morphology on the back of the ear pinna indicate jaw movement stability through a simpler process than the coefficient of variation of cycle durations.
Xuewei HanMihoko HaraguchiYuka I. SumitaMarwa Ahmed AboelezNoriyuki Wakabayashi
个性化膝关节假体与传统假体的临床应用现状与进展
2024年
膝关节置换术是治疗严重膝关节疾病的重要方法之一,临床效果备受肯定。过去几十年,传统膝关节假体在临床应用中取得显著成就,但仍有相当数量患者术后经历关节功能不佳、持续性疼痛或需再次手术等问题。这些问题推动个性化膝关节假体技术的发展,个性化假体技术通过高精度医学影像和计算机辅助设计,创建与患者解剖结构完美匹配的假体,以减少假体与骨骼间的摩擦和磨损,进一步提高手术精准性,改善术后疼痛控制和功能恢复,延长假体使用寿命。尽管该技术具有显著潜力,但目前关于个性化假体和传统假体在实际临床应用中的效果比较研究尚不充分,仍缺乏大规模、长期随访的临床数据系统对比和验证两种假体的实际效果。因此,本文通过文献综述方式比较2种假体在术后恢复、功能改善、并发症和长期生存情况等方面的表现,评估两者在经济成本和患者满意度方面的差异,旨在为膝关节置换术的临床选择提供科学依据,探索个性化假体的可行性与经济效益。
单森石青鹏
关键词:膝关节置换术术后恢复

相关作者

公茂琪
作品数:186被引量:1,062H指数:17
供职机构:北京积水潭医院
研究主题:肘关节 骨折固定术 肱骨骨折 骨折 脱位
龚树生
作品数:532被引量:1,880H指数:17
供职机构:首都医科大学附属北京友谊医院
研究主题:耳蜗 耳鸣 人工耳蜗植入 人工耳蜗 喉肿瘤
唐宏宇
作品数:46被引量:240H指数:9
供职机构:广州中医药大学第一附属医院
研究主题:绝经后骨质疏松症 骨质疏松 组蛋白去甲基化酶 绝经后 骨密度
江红群
作品数:88被引量:261H指数:10
供职机构:南昌大学第一附属医院
研究主题:疗效观察 中耳胆脂瘤 鼻内镜 喉癌 内耳
刘立中
作品数:50被引量:76H指数:5
供职机构:新疆医科大学第一附属医院
研究主题:GENISTEIN 耳鸣 鼻息肉 脂肪间充质干细胞 听力损害