個體化人工肩關節(jié)假體生物力學和適配性分析及早期臨床療效觀察.pdf

1、背景和目的:
　　人工肩關節(jié)置換是治療嚴重肩關節(jié)傷病的有效手段之一?，F(xiàn)代肩關節(jié)假體技術經歷了四代發(fā)展，臨床療效逐漸提高。但術后出現(xiàn)的并發(fā)癥如持續(xù)性的疼痛、關節(jié)活動受限、假體松動、下沉等，仍然是肩關節(jié)置換面臨的主要問題。目前國內使用的肩關節(jié)假體大多數(shù)為第二、三代假體，對國人肩關節(jié)骨性解剖適配性差，臨床療效有限。針對上述問題，課題組根據(jù)國人肩關節(jié)骨性解剖特點，設計了個體化人工肩關節(jié)假體。該假體的生物力學性能、解剖適配性及臨床療效如何？

2、本研究擬對個體化人工肩關節(jié)假體的生物力學、解剖適配性及早期臨床療效進行系統(tǒng)分析。
　　材料與方法:
　　本研究主要分為三大部分:
　　第一部分測試個體化人工肩關節(jié)假體的穩(wěn)定性，分析該假體置換對肩關節(jié)生物力學的影響。隨機抽取7組假體進行疲勞試驗，通過觀察位移、松動、斷裂等指標，分析假體的疲勞穩(wěn)定性。建立個體化人工肩關節(jié)假體置換的有限元模型，分析置換對肱骨近端、盂肱關節(jié)應力分布的影響。
　　第二部分測量407例國人肩

3、關節(jié)骨性解剖參數(shù)，包括肱骨頸干角、扭轉角、頭的高度和直徑、曲率半徑、肩胛盂的高度等，分析國人肩關節(jié)骨性參數(shù)的特點。將個體化人工肩關節(jié)假體的參數(shù)與國人參數(shù)進行比較，評價該假體的解剖適配性。將國外常用的解剖型肩關節(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)與國人參數(shù)進行比較，分析各假體對國人的解剖適配

4、性特點。
　　第三部分總結和比較了10例采用個體化人工肩關節(jié)假體、11例采用Zimmer B/F假體進行肩關節(jié)置換的早期臨床療效。對2013年02月-2015年04月在我院采用個體化肩關節(jié)假體和B/F假體進行肩關節(jié)置換的病例隨訪資料進行總結，比較兩組患者的指標，包括手術時間、失血量、Constant評分、Constant修正評分標準、X線檢查等。測量個體化人工肩關節(jié)假體置換術后的解剖參數(shù)，與健側參數(shù)比較，分析該假體對重建肱骨近端骨

5、性結構的有效性和準確性。
　　結果:
　　第一部分個體化人工肩關節(jié)假體的生物力學分析結果如下:
　　(1)個體化人工肩關節(jié)假體的疲勞性能測試結果:7組假體均完成疲勞測試，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、連接部松動等失效現(xiàn)象。
　　(2)建立了個體化肩關節(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體化肩關節(jié)假體置換后沒有明顯改變肱骨近端表面的應力分布

6、，假體的應力遮擋率平均為32.01％和32.40％，較一般鈦合金-鈷鉻鉬假體低。置換后盂肱關節(jié)在中立位、不同內旋、外旋和外展位時最大接觸應力和接觸力均較正常關節(jié)增大。
　　第二部分個體化人工肩關節(jié)假體的解剖適配性分析結果如下:
　　(1)407例國人肩關節(jié)骨性參數(shù)測量結果:頸干角136.1±4.5°（范圍124-149°）;扭轉角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)個體化人工肩關節(jié)假體對國人肱骨近端適配性分析結果:國人NSA為136.1±4.5°（范圍124-149°），個體化肩關節(jié)假體NSA的調節(jié)范圍120-150°，能完全適應國人變化需求。國人RA為21.2±10.6°（范圍0-56°），其中0-40°的占97.1％。假體RA的調節(jié)范圍0-40°，能滿足絕大多數(shù)國人的變化需

8、求。假體頭型號的直徑范圍37-53mm;國人HD為43.6±4.0mm（范圍35-58mm），其中37-53mm的占94.1％;假體頭型號的高度范圍13-22mm，國人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)國人的變化需求。通過比較分析國人肱骨頭“直徑-高度”曲線與假體曲線，表明假體的解剖適配性強。假體ROC范圍19.7-28.0mm，國人ROC為為23.2±2.4

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

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

11、發(fā)生假體連接部松動、假體松動后下沉、移位等并發(fā)癥;個體化組和B/F組術后Constant評分分別為75.40±10.71分、64.18±9.23分，均比術前明顯提高。比較兩組功能評分:個體化組術后Constant評分、日常生活、活動范圍、肌力評分改善高于B/F組，疼痛評分和Constant修正評分兩組無差異。
　　(2)個體化人工肩關節(jié)假體解剖適配性的影像學評價:個體化人工肩關節(jié)假體置換后參數(shù)測量與健側比較，術后頸干角和扭轉角與健

12、側相差不大于3°，HH與健側相差不大于2mm，HD與健側相差不大于3mm。患側術后與健側頸干角、扭轉角、肱骨頭直徑和高度的比較無明顯差異(P＞0.05)。
　　結論:
　　根據(jù)研究結果可以得出以下結論:
　　(1)個體化人工肩關節(jié)假體頭-頸-干連接部特殊設計，實現(xiàn)多個參數(shù)的連續(xù)可調，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節(jié)活動要求。通過有限元分析表明，該假體置換后肱骨近端表面的應力分布沒有發(fā)生明顯改

13、變，假體周圍應力遮擋率較低。個體化人工肩關節(jié)假體的穩(wěn)定性可靠，具有良好的生物力學性能。
　　(2)國人肩關節(jié)的骨性參數(shù)個體間存在差異，個體化人工肩關節(jié)假體頸干角調節(jié)能滿足所有國人的要求，扭轉角、頭大小條件能滿足絕大多數(shù)國人的要求。個體化人工肩關節(jié)假體對國人肩關節(jié)骨性解剖適配性較強。
　　(3)個體化人工肩關節(jié)假體置換后臨床療效滿意，在術后Constant評分、日常生活、活動范圍、肌力評分改善優(yōu)于Bigliani/Flatow