髋骨的三维重建技术与生物力学仿真研究

中老年人由于骨量的缺失特别容易导致髋骨骨折,手术治疗后国人因受传统思想:"伤筋动骨一百天"的影响,拒绝进行康复锻炼。长期卧床休息可能会导致心血管疾病的发生、也可能会引发尿路感染、肺部感染、褥疮等一系列的并发症。科学的康复锻炼非但不会加重病情,反而利于患者的康复。为了使康复锻炼更加科学及改变患者对传统思想不恰当的理解,实验采用计算机数字技术与骨科临床结合研究了术后髋骨应力变化,并在此基础上探索了数字化骨科的应用。由于人体解剖结构复杂、运动条件复杂、组织材料属性多样及边界条件不能完全确定,目前完全复制出病灶个体标本及工作环境还很困难。为了构建更为精准的生物力学仿真模型,实验基于患者骨盆DICOM数据,进行三维重建并打印髋骨实体,并通过AnyBody软件的步态运动反求出髋骨的所受的约束、载荷、边界条件、肌肉力及关节力,联合Abaqus进行求解。结果显示髋骨受力比较平衡,生物力学改变不明显,患者可以进行正常的康复锻炼。为个体患者的功能康复及锻炼提供了理论指导,并为今后髋骨的生物力学仿真提供了经验和研究基础,同时也延伸了 CT三维重建技术在数字化骨科的应用。