骨干假體與輔助鈦板聯(lián)合重建肱骨干缺損的生物力學(xué)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(duì)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(xué)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(duì)簡(jiǎn)單、患者住院時(shí)間較短、可即刻負(fù)重、并發(fā)癥低、生物力學(xué)性能好等諸多優(yōu)勢(shì)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(bào)道較少，對(duì)于假體置換后肱骨以及假體的生物力學(xué)性能尚不清楚，制約了其臨床應(yīng)用和進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計(jì)。針對(duì)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(xué)環(huán)境復(fù)雜等特點(diǎn)，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(guò)體外尸體骨電測(cè)法實(shí)驗(yàn)和三維有限元分析的方法對(duì)該假體重建肱骨骨干的生物力學(xué)特性進(jìn)行了研究。以期為假體的臨床使用和優(yōu)化設(shè)計(jì)提供科學(xué)的理論依據(jù)。
　　本課題首先采用尸體骨電測(cè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)

3、行研究，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行前使用3-D打印模型骨進(jìn)行初步的預(yù)實(shí)驗(yàn)以熟悉實(shí)驗(yàn)操作流程和總結(jié)實(shí)驗(yàn)所遇問(wèn)題及提出解決方案，然后取成人右側(cè)新鮮尸體肱骨進(jìn)行包埋、貼片和加載測(cè)試。為模擬肱骨在體力學(xué)環(huán)境，此次實(shí)驗(yàn)分別進(jìn)行肱骨機(jī)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(shí)驗(yàn)分為三個(gè)步驟逐一進(jìn)行：首先，對(duì)完整肱骨進(jìn)行加載；其次，人為建立肱骨骨干中段5cm長(zhǎng)度缺損并以無(wú)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(jìn)行加載。

4、每組實(shí)驗(yàn)分別進(jìn)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(cè)法實(shí)驗(yàn)雖能切實(shí)的反應(yīng)所測(cè)位置的應(yīng)變變化情況，但由于實(shí)驗(yàn)環(huán)境及一些不可預(yù)知因素會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)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?cè)谑w骨電測(cè)法實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步進(jìn)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(cè)法實(shí)驗(yàn)進(jìn)行組裝和加載，設(shè)置了與尸體骨實(shí)驗(yàn)相同的邊界條件。
　　實(shí)驗(yàn)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(duì)上肢復(fù)雜生物力學(xué)環(huán)境，外加輔助鈦板的設(shè)計(jì)降低了假體松動(dòng)和脫位的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，此次研究驗(yàn)證了所建肱骨三維有限元模型的有效性和準(zhǔn)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(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)