摘要：背景:人工腰椎间盘置换作为治疗腰椎间盘退行性疾病的新选择,由于在消除患者疼痛的同时保留了腰椎原有的生物力学状态,得到了临床的广泛关注,对于假体结构和材料设计尚需进一步研究和验证。目的:对现有人工腰椎间盘假体结构和材料的设计情况进行了综述,并对未来的优化设计趋势进行了展望,可为今后开发以及评估新的人工腰椎间盘假体提供指导。方法:计算机检索PubMed、CNKI、中国生物医学文献数据库,纳入包含人工腰椎间盘的结构设计、材料设计以及体内、体外生物力学评价的文章,排除观点重复和陈旧的文章,最后对46篇文献进行归纳与讨论。结果与结论:人工腰椎间盘已经历了近30年的发展,对于假体的结构和生物材料的设计也经历了不断的发展与改进,文章对现有人工腰椎间盘假体的运动保留设计、运动限制设计、即刻固定设计、基体材料、负重面材料、涂层材料的研究现状进行了归纳总结,并结合现有的体内、外生物力学实验结果对各种设计进行评价。最后结合最新的研究趋势,对腰椎间盘假体未来在结构仿生设计、材料改进、假体和辅助植入器械的优化设计等发展方向进行了展望。

摘要：背景:Ⅱ型齿状突骨折的治疗存在难度大、风险高以及颈椎稳定性和颈椎活动度之间的选择难点。目的:探讨计算机软件应用于Ⅱ型齿状突骨折三维重建、复位以及数字化内固定设计的方法和临床应方法:将1具颈椎标本制作成Ⅱ型齿状突骨折类型,进行高速CT薄层扫描,在Mimics中对骨折模进行重建、复位,以Solidworks进行螺钉的设计,并在骨折复位三维模型上进行虚拟内固定,以此导临床。结果与结论:对骨折标本模型进行了三维重建、复位,根据三维模型测量数据,完成虚拟螺钉内固定并成功指导临床手术。结果显示,应用Mimics及Solidworks可在计算机上设计出用于治疗Ⅱ型齿状骨折的数字化螺钉固定,对临床手术有很好的参考意义。

摘要：背景:人工颈椎间盘置换作为颈椎疾病治疗的全新方法,正逐渐得到临床广泛认可,其使用的植入器械--人工颈椎间盘还需更深入研发及验证。目的:综述了现有人工颈椎间盘产品的结构、材料及体外生物力学研究,并对未来发展状态进行展望。方法:以"artificial cervical disc,prothesis,structure,material,biomechanical study"为英文检索词检索Pubmed数据库,以"人工颈椎间盘,假体,结构,材料,生物力学"为检索词检索CNKI数据库,纳入人工颈椎间盘结构设计、材料设计及体外生物力学评估相关工作,主要整理近5年来有关研究,排除重复性工作,重点对36篇文献进行分析讨论。结果与结论:现有人工颈椎间盘产品主要采用金属-聚合物(MOP)结构,以半限制型和非限制型居多,尺寸系列已较完善,且全为进口产品。通过对现有产品进行分析与总结,提出人工颈椎间盘在新结构设计、面向种群设计和材料改进3个方向有重大发展空间,材料改进可以从终板材料、髓核材料、表面喷涂材料几方面考虑。

摘要：背景:用于外科训练和演练的单髁假体模型因尺寸和特征固定而无法满足个体患者的实际需求。目的:为膝关节单髁置换的数字化研究提供一种三维参数化建模方法。方法:运用三维重建技术建立膝关节炎三维模型,然后通过参数化软件Pro/Engineer5.0设计与骨性模型相匹配的单髁假体,最后模拟膝关节单髁置换并进行三维有限元分析。结果与结论:三维参数化建模法效率高,实现了膝关节单髁假体设计的自动化和高效化,所建模型形态逼真,精确度高。三维参数化建模法为膝关节单髁置换的生物力学研究提供了模型基础和新的实验思路。

摘要：背景:目前使用的保留前后叉韧带的假体仍存在诸多问题。改良和设计保留前后交叉韧带膝关节假体相关的形态测量,特别是胫骨近端未曾见到过详细的报道和研究。目的:通过对正常膝关节三维数字化模型进行相关的胫骨近端形态学的分析,从而为改良和设计保留前后交叉韧带人工全膝关节假体提供参考。方法:40例正常志愿者进行膝关节的CT及MRI扫描,然后将膝关节CT、MRI断层影像数据导入Mimics10.01进行图像分割与三维重建,重建出完整的膝关节三维实体数字化模型后再导入Geomagic Studio11,在膝关节模型上测量前后交叉韧带在胫骨近端解剖参数,模拟截骨后测量胫骨近端截骨面的解剖参数。结果与结论:前后交叉韧带总的宽度为(14.94±2.56)mm,性别间比较提示男性需适当增加横向的截骨宽度以避免损伤前后交叉韧带。胫骨髁间棘顶部的长度为(8.02±1.03)mm,底部的长度为(15.19±1.71)mm,截骨后高度(9.13±0.88)mm,而且此梯形结构位于前后径48%-82%。胫骨截骨面内侧的内外径短于外侧的内外径,内侧前后径大于外侧的前后径,因而保留前后交叉韧带的假体更需要非对称性的设计。

摘要：背景:后路椎间融合器是治疗脊柱椎间盘病变的主要手段之一。应用后路椎间融合器除因为适应证选取及手术操作不当等原因外常常会因为设计上的不合理而引发融合器沉陷、移位等并发症。目的:通过回顾脊柱融合器的产生、发展和其他学者对后路椎间融合器应用的生物力学环境的研究对融合器进行优化设计。方法:以"后路椎间融合器,沉陷,设计,植骨融合,生物力学"为检索词,应用计算机检索中国知网全文数据库1990年1月至2012年2月有关文章。纳入后路椎间融合器的优化设计有关的文献。排除与研究目的无关和内容重复者。保留18篇文献同时查阅《现代脊柱外科学》《脊柱内固定手术学》等相关专著做进一步分析。结果与结论:后路椎间融合器经过优化设计后,终板后外侧较高的强度可以保证融合器植入椎间后防止融合器陷入椎体,同时又显著增加了融合面的面积,进一步降低应力遮挡,可以提高融合率,加速融合进程,减少沉陷、移位等并发症的产生,获得满意的临床效果。

摘要：背景:髋部骨折的病情较复杂,临床医师选择适当治疗方案和手术入路的主要依据来源于影像学检查,常难以准确判断空间立体关系。目的:探讨基于64排螺旋CT扫描数据对髋部骨折进行虚拟手术设计的可行性和临床应用价值。方法:将髋部骨折患者.dicom格式CT数据导入Mimics软件,进行图像分割,建立骨折三维模型并进行虚拟复位,将.stl格式复位模型导入Imageware 12.0,根据钢板放置位置选择合适长度钢板,螺钉固定。并快速成型形成实体与导航模板。结果与结论:重建三维可视模型可准确反映出骨折特点、骨折移位方向和程度,并可进行任意旋转观察,实现了内固定手术模拟。可见术前应用计算机辅助虚拟现实手术设计可以制定合理的个体化手术方案,有很好的临床应用价值。

摘要：背景:CT重建技术能够提供寰枢椎内部结构的数字化模型,并利用相关软件在模型上进行手术设计及相关参数的测量,为椎弓根螺钉的安全、有效置入提供可靠数据。目的:综述寰枢椎数字化测量的研究进展,为椎弓根螺钉技术在寰枢椎疾患治疗应用中提供理论依据。方法:应用计算机检索1994至2012年PubMed数据库、维普数据库及万方数据库中有关CT重建在寰枢椎椎弓根测量中应用的文献。中文检索词为寰椎椎弓根,枢椎椎弓根,计算机辅助设计,数字化,成人,儿童。英文检索词为atlas pedicle,axis pedicle,digitization,computer-aided design,children。初检得到110篇文献,40篇文献最终进入结果分析。结果与结论:应用CT重建技术可获得清晰的颈椎图像,应用现代数字技术直接建立椎弓根进钉通道,根据通道的位置来确定螺钉的定位点、进钉方向及长度,该方法更直接更具体更精确,能够为临床个体化置钉提供指导。国内外对成人寰枢椎椎弓根的研究已经获得了许多重要的科学数据,但关于儿童寰枢椎椎弓根研究的报道较少见。相信随着医学技术的发展和对儿童寰枢椎椎弓根进行较精准的数字化测量,儿童寰枢椎椎弓根螺钉固定技术将更加安全、准确。

摘要：背景:在髋部骨折治疗中,内植物的设计和匹配对实现力学的传导及获得长期稳定具有重要意义。然而由于人种的遗传,生活、工作环境等的影响,从而造成人种股骨参数各异。目的:测定重庆地区成年人股骨上端部分参数。方法:利用游标卡尺实体测量160例重庆地区股骨标本(左右各80例)的股骨头直径、股骨头长径、头颈轴长等5项相关参数,用浩辰CAD软件在影像资料上测量重庆地区成人股骨(男女各80例)上端内、外侧弧度及头颈轴线与股骨外侧皮质夹角。结果与结论:实体测量重庆地区股骨标本得出人股骨头直径为(45.26±3.17)mm;股骨头长径为(39.02±2.58)mm;头颈轴长为(93.23±5.43)mm;股骨颈最小上下颈为(31.28±2.18)mm;股骨颈最小前后径为(26.23±2.10)mm;测量成人股骨影像学资料得出的男性股骨上端内侧弧度为(0.267±0.024)π;男性股骨上端外侧弧度为(0.219±0.019)π;男性头颈轴线与股骨外侧皮质夹角为(130.92±2.31)°;女性股骨上端内侧弧度为(0.278±0.019)π;女性股骨上端外侧弧度为(0.219±0.019)π;女性头颈轴线与股骨外侧皮质夹角为(130.68±2.02)°。实体测量的股骨头直径、股骨头长径、股骨头颈轴长、股骨颈最小前后径和股骨颈最小上下径呈正相关,相关系数为0.246-0.588。软件测量的影像学数据中股骨上端内、外侧弧度无相关性(P>0.05);头颈轴线与股骨外侧皮质夹角和股骨上端内侧弧度呈负相关(r男=-0.446,r女=-0.509,P<0.05),而与股骨上端外侧弧度呈正相关(r男=0.259,r女=0.311,P<0.05)。测得的重庆地区成人股骨上端的部分参数为设计及改良出符合当地髋部骨折的内固定物提供参考依据。

摘要：背景:随着交锁髓内钉的广泛使用,使骨折延迟愈合、交锁钉断裂等问题逐渐显露出来,在此情况下,一种锁孔和锁钉杆过渡配合交锁髓内钉应运而生。目的:观察新设计的锁孔和锁钉杆直径过渡配合交锁髓内钉和传统交锁髓内钉固定骨折稳定性的比较。方法:应用8具两侧股骨骨折标本,分别采用8根锁孔和锁钉杆直径过渡配合交锁髓内钉和传统交锁髓内钉固定骨折断端。实验组应用定制髓内钉远端瞄准微调装置配套安装器械锁钉,使用定制的直径4.3mm锁钉交锁固定;对照组应用常规的配套安装器械,常规的直径4.0mm锁钉交锁固定,给予两组股骨固定标本,分别记录测量两组股骨骨折断端左右、前后、旋转移位情况,来进行骨折固定稳定性比较。结果与结论:锁钉杆过渡配合髓内钉固定股骨中下段骨折,在10N受力的情况下,股骨骨折断端平均有左右移位1.22mm、前后移位1.2mm、旋转移位0.33mm;传统交锁髓内钉锁孔在10N受力的情况下,股骨骨折断端平均有左右移位3.26mm、前后移位3.37mm、旋转移位2.15mm,锁钉杆过渡配合髓内钉固定股骨骨折,骨折断端左右、前后、旋转移位明显小于传统交锁髓内钉,有显著性差异。说明锁孔和锁钉杆直径过渡配合交锁髓内钉置入内固定可明显提高骨折断端的稳定性。