个性股骨假体的三维仿真及模拟力学试验

背景:有研究将医用CT技术与数字化三维影响交互式控制系统Mimics软件以及计算机仿真技术等工具软件相结合重建活体股骨三维模型,并进行仿真再造,专门定制的个性化股骨假体与人体结构具有较高的匹配度,在临床研究上具有较高的应用价值。目的:探究个性股骨假体的三维仿真及移植在人工股骨假体置换中的应用价值。方法:选择2014年7月至2016年6月在十堰市太和医院拟行人工股骨假体置换的患者82例,按随机数表法分为3组,各组分别设计不同类型的股骨假体,个性化组28例,普通生物型组27例,骨水泥型组27例,分别进行股骨假体三维仿真及模拟力学试验。采用医用CT技术结合计算机辅助设计重建活体股骨三维模型,在计算机上虚拟假体模型的置入过程并记录相关信息,对股骨假体在双足及单足载荷下进行力学试验的模拟操作,为股骨假体置换提供最适宜的方案,并对可能出现的风险进行预测评估做好术前准备工作。结果与结论:(1)3组在模拟力学试验中,双足与单足载荷下,假体置换后假体和股骨上应力情况比较,个性化组明显优于生物型组与骨水泥型组,差异有显著性意义(P<0.05);(2)假体置换后的正应力与剪切应力,个性化组明显优于生物型组与骨水泥型组,差异有显著性意义(P<0.05);(3)假体置换后假体的初始微动情况,水平微动与垂直微动个性化组明显优于生物型组与骨水泥型组,差异有显著性意义(P<0.05);(4)综上,联合计算机CT三维技术与计算机辅助设计等软件可以有效为患者定制个性化股骨假体,与生物型与骨水泥型假体相比,个性化股骨假体在各种性能上尤其是在生物力学层面其应力分布、界面应力、初始微动等都具有明显优势。