人工膝关节不同体外磨损周期的UHMWPE磨屑特征及细胞毒性研究

磨屑引起的假体无菌性松动已成为影响人工关节寿命的主要因素.基于UHMWPE (超高分子量聚乙烯)胫骨衬垫与CoCrMo合金股骨髁配副人工膝关节,按照ISO 14243标准完成了500万次体外磨损试验,获得了每间隔100万次磨损周期的磨损润滑液,利用酸处理法分离UHMWPE磨屑,并基于扫描电子显微镜(SEM)照片开展了磨屑数量、形状和分布特征的定量表征.结果表明：在形状方面,颗粒状磨屑数量占比可达62%,其次为占比12%的球状磨屑,片状、纤维状和杆状等类型磨屑则较少.磨损过程中纳米级磨屑数量占比始终在30%以上,且随着磨损周期增加,纳米级磨屑占比逐渐增加,最高可达80%以上,但总的磨屑数量呈先增多后减少趋势.此外,探究了不同尺寸和浓度的UHMWPE磨屑对小鼠成纤维细胞毒性的影响,结果表明：纳米级磨屑细胞毒性最强,随着磨屑尺寸从5μm增至25μm,细胞毒性逐渐减小.在UHMWPE磨屑浓度为0.1～2.5 mg/mL的范围内,细胞毒性基本遵循磨屑浓度越大毒性越强的规律.因此,人工膝关节不同体外磨损周期的UHMWPE磨屑具有不同数量、尺寸、形状和分布等特征,且磨屑尺寸和磨屑浓度等特性对细胞毒性...     

全踝关节置换术后CT复查中MAC技术去金属伪影的临床应用

探讨全踝关节置换术后,金属伪影校正(MAC)技术减少CT金属伪影的临床应用价值。回顾性收集进行全踝关节置换术后行CT复查的患者40例,将原始数据经过MAC技术和KARL-3D迭代重建技术重建后分为A、B两组,A组为MAC技术重建,B组为KARL-3D迭代重建。在A、B两组中选取相同两个层面(胫骨端假体层面、距骨端假体层面)勾画感兴趣区(ROI),测量其CT值和图像噪声,计算其平均值,并以肌肉为参考计算信噪比(SNR)和对比噪声比(CNR)。由2位放射科医师通过盲法对A、B两组图像进行主观评分。结果显示,A组与B组相比,A组金属高密度区、假体旁关节间隙及假体旁骨组织的CT值减少,金属低密度区CT值增加,图像噪声值A组均小于B组,差异均有统计学意义(P<0.05)。SNR、CNR及图像评分A组均高于B组,差异均有统计学意义(P<0.05)。MAC重建技术能减少全踝关节置换术后CT检查中的金属伪影,提升图像质量,具有较好的临床应用价值。     

基于级联网络的膝关节图像分割与模型构建

采用膝关节模型进行电磁仿真是计算膝关节局部射频功率沉积（SAR）的主要方法,为了构建膝关节模型,本文提出了一种包含两个卷积神经网络——U-Net的级联网络结构,用于膝关节磁共振图像的分割．第一个网络在整幅图上分割肌肉、脂肪等占比较大的组织,并从分割结果中预测软骨与半月板的大致位置信息,第二个网络基于该信息在一个更小的子图上分割小组织以提高分割精度．两个网络均采用焦点损失函数,它们的分割结果合并在一起构成膝关节模型．我们将该方法与其它4种方法的分割结果进行了定量指标的对比研究,并分别构建膝关节模型,计算局部SAR值．结果表明本文提出的级联网络结构可以更精确的构建用于SAR仿真的膝关节模型．     

肌肉骨骼超声对膝关节滑膜炎的诊断分析

本文探讨了肌肉骨骼超声(MSUS)在膝关节滑膜炎中的诊断价值及与疾病严重程度的关系。选取疑似膝关节滑膜炎患者86例112个膝关节,比较X线、MSUS诊断膝关节滑膜炎差异,以及分析MSUS半定量分析与Lysholm评分、Ayral评分关系。经关节镜检查,有33例患者43个膝关节确诊为膝关节滑膜炎,53例患者69个膝关节无滑膜病变;MSUS诊断膝关节滑膜炎的灵敏性、准确率和阴性预测值明显高于X线(P<0.05);MSUS和X线诊断膝关节滑膜炎的特异性和阳性预测值比较,差异无统计学意义(P>0.05);Lysholm评分≥70分膝关节血流信号、滑膜增生、关节积液和骨侵蚀Ⅱ级及以上比例明显高于Lysholm评分<70分膝关节(P<0.05);Ayral评分≥60分膝关节血流信号、滑膜增生、关节积液和骨侵蚀Ⅱ级及以上比例明显高于Ayral评分<60分膝关节(P<0.05);Lysholm评分与MSUS滑膜增生、骨侵蚀评分呈正相关(r_s=0.714和0.741,P<0.05);Ayral评分与MSUS滑膜增生呈正相关(r_s<...     

人工膝关节模拟试验机及其生物摩擦学性能评价研究进展

人工膝关节生物摩擦学模拟试验是在设计和制造阶段评价人工膝关节假体的主要方法.本文介绍了球面接触型、假体力和运动直接控制型及膝关节肌肉力重建型3类人工膝关节模拟试验机及其对应生物摩擦学研究现状,讨论了3类人工膝关节生物摩擦学试验的要求和特点,详细说明了现有人工膝关节生物摩擦学试验和测试标准,指出今后还需增加动物活体试验方式,扩大模拟人体运动测量范围,并应加强多因素同时作用下人工膝关节磨损机理研究,制定统一的人工膝关节生物摩擦学试验标准.     

人工膝关节置换中的生物力学研究进展

膝关节是人全身最大最复杂的关节, 它的任何一个主要组成部分的损坏都会引起膝关节的反常运动, 久之软骨和半月板发生磨损、变性而形成骨性关节病, 从而影响人的日常生活. 通常采用的方法是进行膝关节矫形或置换, 对严重病变的膝关节, 则采用全膝置换手术.随着人工膝关节置换成为非常普遍的外科手术, 与膝关节假体相关的研究也越来越多的被人所关注. 从生物力学角度对人工膝关节假体的类型和材料、假体生物力学性能的理论和实验研究、骨重建的理论模型、骨整合的理论和实验、与理论和实验相关的有限元分析模型等几个主要方面进行了详尽的综述. 同时, 指出了人工膝关节置换和目前研究中存在的问题,并对其未来的发展方向进行了一定的预测.      

膝关节镜下手术和药物辅助治疗半月板损伤疗效观察

目的探讨膝关节镜下手术修复和术后药物辅助治疗半月板损伤的疗效。方法对22例半月板撕裂的患者行膝关节镜下半月板修复术（其中16例从外到内缝合,6例从内到外缝合）,术后给予玻璃酸钠膝关节腔内注射辅助治疗,通过二期膝关节镜和MRI检查、Lysholm膝关节功能评分对治疗效果进行评价。结果22例患者膝关节镜下半月板修复术均取得成功。二期关节镜检查5例,显示半月板愈合良好;MRI复查17例,显示半月板愈合15例,未完全愈合和未愈合各1例;术后Lysholm平均评分较术前明显提高,差异具有统计学意义（P＜0.01）;疗效优14例,良6例,可1例,差1例,优良率90.9%（20/22）。结论膝关节镜下半月板修复术结合玻璃酸钠膝关节腔内注射治疗半月板损伤可取得良好的疗效。     

骨与膝关节生物力学行为研究

膝关节的运动损伤和累积疲劳损伤引起的骨性关节炎非常普遍,膝关节生物力学行为的研究在探求膝关节疾病的病因和发病机制、治疗和预防关节病方面起到重要作用,同时也有助于膝关节康复与矫形支具的设计.对于膝关节生物力学的研究可以采用试验法和有限元法,近年来有限元方法得到广泛的应用,而其进一步发展还有赖于关节骨及其组织细观结构与宏观力学性能的研究.     

髋关节发育不良髋臼假体位置与稳定的三维有限元分析

目的利用三维有限元仿真的方法,研究全髋关节置换术治疗成人髋关节发育不良时3 种不同髋臼假体位置与髋臼假体初始稳定的相关性,为临床手术操作提供参考依据。方法采用专门的生物力学有限元网格划分器,从髋关节发育不良的CT 扫描数据中,建立高度仿真的个性化髋骨三维有限元模型,并模拟在真臼位置安放髋臼假体的解剖位重建、将髋臼内壁打磨穿透内移的中心化重建、和在真性髋臼上方假臼高位重建3种常见的临床手术方案,模拟不同臼杯假体位置对全髋关节置换术后髋臼假体稳定的影响。结果髋臼假体在真臼位置安放的解剖重建,出现应力集中和大剪切应力的可能性最小,穿透内移安放的模拟应力分布略高于真臼重建,而在假体上移高位安放的模拟则出现预测应力大幅增加。结论成人髋关节发育不良全髋关节置换术中应尽可能在真臼位置重建和安放臼杯假体,以达到最优的应力分布和稳定性。     

跑速对男性大学生下肢关节负荷特征的影响

比较不同跑速下膝关节和踝关节屈伸峰值力矩、峰值功率、关节做功、关节冲量矩以及单位距离关节累积冲量矩等指标的变化,旨在探讨不同跑速对下肢关节单次触地负荷和累积负荷特征的影响。选择12名青年男性大学生为受试者,使用VICON红外高速运动捕捉系统、Bertec Fit三维测力跑台同步采集8 km/h、10 km/h、12 km/h和14 km/h共4个速度下跑步膝关节和踝关节的动力学参数,分析膝关节和踝关节屈伸峰值力矩、峰值功率、做功、冲量矩和单位距离关节累积冲量矩等指标。结果表明,支撑期踝关节跖屈峰值力矩、落地缓冲期和离地蹬伸期峰值功率、踝关节做功均随速度的增加显著增加(P<0.05),而膝关节伸膝峰值力矩、峰值功率和做功随着速度的增加均无显著变化(P>0.05);跑步1 km时膝关节和踝关节的累积冲量矩随着速度的增加均显著减小(P<0.05),膝关节和踝关节单步冲量矩随着速度的增加无显著变化(P>0.05)。跑速增加不会影响男性大学生踝关节和膝关节单次触地冲量矩,但会减小跑步者膝关节和踝关节单位距离累积冲量矩;跑速增加,男性大学生踝关节跖屈峰值力矩、峰值功率、关节...