個(gè)體化人工肩關(guān)節(jié)假體生物力學(xué)和適配性分析及早期臨床療效觀察.pdf

1、背景和目的:
　　人工肩關(guān)節(jié)置換是治療嚴(yán)重肩關(guān)節(jié)傷病的有效手段之一?，F(xiàn)代肩關(guān)節(jié)假體技術(shù)經(jīng)歷了四代發(fā)展，臨床療效逐漸提高。但術(shù)后出現(xiàn)的并發(fā)癥如持續(xù)性的疼痛、關(guān)節(jié)活動(dòng)受限、假體松動(dòng)、下沉等，仍然是肩關(guān)節(jié)置換面臨的主要問題。目前國(guó)內(nèi)使用的肩關(guān)節(jié)假體大多數(shù)為第二、三代假體，對(duì)國(guó)人肩關(guān)節(jié)骨性解剖適配性差，臨床療效有限。針對(duì)上述問題，課題組根據(jù)國(guó)人肩關(guān)節(jié)骨性解剖特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了個(gè)體化人工肩關(guān)節(jié)假體。該假體的生物力學(xué)性能、解剖適配性及臨床療效如何？

2、本研究擬對(duì)個(gè)體化人工肩關(guān)節(jié)假體的生物力學(xué)、解剖適配性及早期臨床療效進(jìn)行系統(tǒng)分析。
　　材料與方法:
　　本研究主要分為三大部分:
　　第一部分測(cè)試個(gè)體化人工肩關(guān)節(jié)假體的穩(wěn)定性，分析該假體置換對(duì)肩關(guān)節(jié)生物力學(xué)的影響。隨機(jī)抽取7組假體進(jìn)行疲勞試驗(yàn)，通過觀察位移、松動(dòng)、斷裂等指標(biāo)，分析假體的疲勞穩(wěn)定性。建立個(gè)體化人工肩關(guān)節(jié)假體置換的有限元模型，分析置換對(duì)肱骨近端、盂肱關(guān)節(jié)應(yīng)力分布的影響。
　　第二部分測(cè)量407例國(guó)人肩

3、關(guān)節(jié)骨性解剖參數(shù)，包括肱骨頸干角、扭轉(zhuǎn)角、頭的高度和直徑、曲率半徑、肩胛盂的高度等，分析國(guó)人肩關(guān)節(jié)骨性參數(shù)的特點(diǎn)。將個(gè)體化人工肩關(guān)節(jié)假體的參數(shù)與國(guó)人參數(shù)進(jìn)行比較，評(píng)價(jià)該假體的解剖適配性。將國(guó)外常用的解剖型肩關(guān)節(jié)假體（Zimmer anatomical假體、Tornier Aequalis假體、Smith&Nephew Cofield2假體、Aequalis假體、Global AP假體）的參數(shù)與國(guó)人參數(shù)進(jìn)行比較，分析各假體對(duì)國(guó)人的解剖適配

4、性特點(diǎn)。
　　第三部分總結(jié)和比較了10例采用個(gè)體化人工肩關(guān)節(jié)假體、11例采用Zimmer B/F假體進(jìn)行肩關(guān)節(jié)置換的早期臨床療效。對(duì)2013年02月-2015年04月在我院采用個(gè)體化肩關(guān)節(jié)假體和B/F假體進(jìn)行肩關(guān)節(jié)置換的病例隨訪資料進(jìn)行總結(jié)，比較兩組患者的指標(biāo)，包括手術(shù)時(shí)間、失血量、Constant評(píng)分、Constant修正評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)、X線檢查等。測(cè)量個(gè)體化人工肩關(guān)節(jié)假體置換術(shù)后的解剖參數(shù)，與健側(cè)參數(shù)比較，分析該假體對(duì)重建肱骨近端骨

5、性結(jié)構(gòu)的有效性和準(zhǔn)確性。
　　結(jié)果:
　　第一部分個(gè)體化人工肩關(guān)節(jié)假體的生物力學(xué)分析結(jié)果如下:
　　(1)個(gè)體化人工肩關(guān)節(jié)假體的疲勞性能測(cè)試結(jié)果:7組假體均完成疲勞測(cè)試，假體的最大壓縮位移量(0.682mm)小于失效臨界值(1mm);所有假體未出現(xiàn)斷裂、裂紋、連接部松動(dòng)等失效現(xiàn)象。
　　(2)建立了個(gè)體化肩關(guān)節(jié)假體置換的三維有限元模型，通過有限元分析表明采用個(gè)體化肩關(guān)節(jié)假體置換后沒有明顯改變肱骨近端表面的應(yīng)力分布

6、，假體的應(yīng)力遮擋率平均為32.01％和32.40％，較一般鈦合金-鈷鉻鉬假體低。置換后盂肱關(guān)節(jié)在中立位、不同內(nèi)旋、外旋和外展位時(shí)最大接觸應(yīng)力和接觸力均較正常關(guān)節(jié)增大。
　　第二部分個(gè)體化人工肩關(guān)節(jié)假體的解剖適配性分析結(jié)果如下:
　　(1)407例國(guó)人肩關(guān)節(jié)骨性參數(shù)測(cè)量結(jié)果:頸干角136.1±4.5°（范圍124-149°）;扭轉(zhuǎn)角21.2±10.6°（范圍0-56°）;肱骨頭直徑43.6±4.0mm（范圍35-58mm）;肱

7、骨頭高度15.5±1.8mm（范圍12-20mm）;ROC為23.2±2.4mm（范圍18-36mm）。
　　(2)個(gè)體化人工肩關(guān)節(jié)假體對(duì)國(guó)人肱骨近端適配性分析結(jié)果:國(guó)人NSA為136.1±4.5°（范圍124-149°），個(gè)體化肩關(guān)節(jié)假體NSA的調(diào)節(jié)范圍120-150°，能完全適應(yīng)國(guó)人變化需求。國(guó)人RA為21.2±10.6°（范圍0-56°），其中0-40°的占97.1％。假體RA的調(diào)節(jié)范圍0-40°，能滿足絕大多數(shù)國(guó)人的變化需

8、求。假體頭型號(hào)的直徑范圍37-53mm;國(guó)人HD為43.6±4.0mm（范圍35-58mm），其中37-53mm的占94.1％;假體頭型號(hào)的高度范圍13-22mm，國(guó)人HH為15.5±1.8mm（范圍12-20mm），其中13-22mm的占95.1％，表明假體頭的大小適合絕大多數(shù)國(guó)人的變化需求。通過比較分析國(guó)人肱骨頭“直徑-高度”曲線與假體曲線，表明假體的解剖適配性強(qiáng)。假體ROC范圍19.7-28.0mm，國(guó)人ROC為為23.2±2.4

9、mm(范圍18.3-35.5mm)，其中19.7-28.0mm內(nèi)的占94.1％，假體ROC能適應(yīng)絕大多數(shù)國(guó)人的要求。
　　(3)系統(tǒng)比較5款假體對(duì)國(guó)人肩關(guān)節(jié)解剖適配性結(jié)果:5款假體在各參數(shù)的適配性分析中均有可取之處。個(gè)體化人工肩關(guān)節(jié)假體的頸干角120-150°，完全滿足國(guó)人(124-149°)要求;扭轉(zhuǎn)角范圍0-40°，滿足97.1％的變化需求;“直徑-高度”曲線與國(guó)人曲線接近，表明假體頭的大小對(duì)國(guó)人適應(yīng)性較強(qiáng)。Anatomica

10、l假體的扭轉(zhuǎn)角能完全滿足國(guó)人要求，頸干角是130°固定;Global AP假體的頸干角能完全滿足國(guó)人要求，扭轉(zhuǎn)角和頭大小的適應(yīng)性差;Aequalis假體的扭轉(zhuǎn)角適應(yīng)性較強(qiáng)，頸干角只有四個(gè)固定角度;Cofield2假體的頸干角和扭轉(zhuǎn)角是固定的，假體頭的大小明顯偏大。
　　第三部分個(gè)體化人工肩關(guān)節(jié)假體的早期臨床療效觀察結(jié)果:
　　(1)比較個(gè)體化人工肩關(guān)節(jié)假體與Zimmer B/F肩關(guān)節(jié)假體進(jìn)行肩關(guān)節(jié)置換的臨床療效:兩組術(shù)后均未

11、發(fā)生假體連接部松動(dòng)、假體松動(dòng)后下沉、移位等并發(fā)癥;個(gè)體化組和B/F組術(shù)后Constant評(píng)分分別為75.40±10.71分、64.18±9.23分，均比術(shù)前明顯提高。比較兩組功能評(píng)分:個(gè)體化組術(shù)后Constant評(píng)分、日常生活、活動(dòng)范圍、肌力評(píng)分改善高于B/F組，疼痛評(píng)分和Constant修正評(píng)分兩組無差異。
　　(2)個(gè)體化人工肩關(guān)節(jié)假體解剖適配性的影像學(xué)評(píng)價(jià):個(gè)體化人工肩關(guān)節(jié)假體置換后參數(shù)測(cè)量與健側(cè)比較，術(shù)后頸干角和扭轉(zhuǎn)角與健

12、側(cè)相差不大于3°，HH與健側(cè)相差不大于2mm，HD與健側(cè)相差不大于3mm?；紓?cè)術(shù)后與健側(cè)頸干角、扭轉(zhuǎn)角、肱骨頭直徑和高度的比較無明顯差異(P＞0.05)。
　　結(jié)論:
　　根據(jù)研究結(jié)果可以得出以下結(jié)論:
　　(1)個(gè)體化人工肩關(guān)節(jié)假體頭-頸-干連接部特殊設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)參數(shù)的連續(xù)可調(diào)，但沒有改變假體的穩(wěn)定性，頭-頸-干部的穩(wěn)定性能滿足人體肩關(guān)節(jié)活動(dòng)要求。通過有限元分析表明，該假體置換后肱骨近端表面的應(yīng)力分布沒有發(fā)生明顯改

13、變，假體周圍應(yīng)力遮擋率較低。個(gè)體化人工肩關(guān)節(jié)假體的穩(wěn)定性可靠，具有良好的生物力學(xué)性能。
　　(2)國(guó)人肩關(guān)節(jié)的骨性參數(shù)個(gè)體間存在差異，個(gè)體化人工肩關(guān)節(jié)假體頸干角調(diào)節(jié)能滿足所有國(guó)人的要求，扭轉(zhuǎn)角、頭大小條件能滿足絕大多數(shù)國(guó)人的要求。個(gè)體化人工肩關(guān)節(jié)假體對(duì)國(guó)人肩關(guān)節(jié)骨性解剖適配性較強(qiáng)。
　　(3)個(gè)體化人工肩關(guān)節(jié)假體置換后臨床療效滿意，在術(shù)后Constant評(píng)分、日常生活、活動(dòng)范圍、肌力評(píng)分改善優(yōu)于Bigliani/Flatow