基于解剖學(xué)參數(shù)的踝關(guān)節(jié)假體的設(shè)計(jì)及力學(xué)仿真.pdf

1、踝關(guān)節(jié)功能的正常與否大大影響了人體正常生命活動(dòng)的質(zhì)量。全踝關(guān)節(jié)置換術(shù)對(duì)于需要進(jìn)行脛距關(guān)節(jié)融合術(shù)的病患來說是另一個(gè)較為可行的方案，它可以顯著緩解關(guān)節(jié)損傷造成的疼痛，改善步態(tài)、恢復(fù)踝關(guān)節(jié)正常功能，并且有相當(dāng)廣闊的發(fā)展前景。然而經(jīng)歷了三代假體的研發(fā)與改進(jìn)，其手術(shù)成功率和存活率雖有了顯著的提高，相較成熟的全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)，人工踝關(guān)節(jié)的存活率仍然處于一個(gè)較低的水平。其失效包括假體松動(dòng)脫位、感染和疼痛等。其原因可由關(guān)節(jié)面重建后接觸方式與限位發(fā)生改變及

2、假體固定方式不當(dāng)造成。因此研究新型人工踝關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)理論和方法是踝關(guān)節(jié)置換研究領(lǐng)域亟需開展的重要課題之一。
　　本研究首先分析了踝關(guān)節(jié)數(shù)字測(cè)量的重要參數(shù)及基準(zhǔn)，根據(jù)基準(zhǔn)要求建立了測(cè)量坐標(biāo)系，進(jìn)而對(duì)活體足踝CT掃描姿態(tài)提出限定要求。為了滿足限定足踝的掃描姿態(tài)，設(shè)計(jì)了一臺(tái)足踝姿態(tài)控制和加載裝置，實(shí)現(xiàn)了掃描足踝姿態(tài)的控制和足底加載控制，為足踝解剖參數(shù)的精確數(shù)字測(cè)量提供了保證。
　　對(duì)18例足踝CT掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行三維幾何建模和30個(gè)解剖

3、參數(shù)的測(cè)量。測(cè)量結(jié)果表明對(duì)于參考平面差異較敏感的參數(shù)，其數(shù)據(jù)間離散程度較大，獨(dú)立性較強(qiáng)的脛骨截面內(nèi)切圓半徑等的統(tǒng)計(jì)結(jié)果較為符合統(tǒng)計(jì)學(xué)規(guī)律，其測(cè)量數(shù)據(jù)為人工踝關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)提供了有力的數(shù)據(jù)支撐。
　　基于3D打印技術(shù)和踝關(guān)節(jié)解剖參數(shù)數(shù)字測(cè)量結(jié)果設(shè)計(jì)踝關(guān)節(jié)假體關(guān)節(jié)面部分、關(guān)節(jié)截骨量以及固定端尺寸與形狀，實(shí)現(xiàn)踝關(guān)節(jié)假體置換的幾何仿真。
　　建立了脛骨-距骨-足的三維幾何模型和三維有限元模型，通過對(duì)比分析驗(yàn)證了有限元模型的有效性，計(jì)算分析