国人生物固定型股骨柄假体几何设计系统方法

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1、万方数据．48生物骨科材料与临床研究。盯HO陬EDIcBIoMEcH^NIcsM^TERuLSANDCuNl“LSTuDY20016年08月第3卷第4期国人生物固定型股骨柄假体几何设计系统方法王彩梅周学玉贺靠团[摘要]生物固定型股骨柄假体要达到取代病变骨组织、完成被替代部分的动力学功能的目的，就必须要求假体结构上满足两个特征，即：与股骨髓腔良好的结构相容性(假体与股骨良好的匹配、稳定密合)和与骨组织的生物力学相容性。目前，国产股骨柄基本上以仿制欧美柄型为主，因此，国人与西方人种之间股骨的解剖学统计差异直接影响到股骨柄的临床使用效果

2、。本文从国人股骨几何解剖特征入手，详细阐述股骨柄分型的具体方法、股骨柄几何形状确定的一般原则，并运用cAD／cAE虚拟设计与分析系统以及生物力学试验等必要的评价来说明股骨柄假体几何设计的系统思路。[关键词]生物固定；国人股骨解剖特征；股骨柄设计；设计评价；设计验证；设计优化[中图分类号】TGll[文献标识码】A前言白1910年Greenfield冈生物固定概念的提出而获得一项专利，1971年欧洲人Judet旨先应用了具有生物学固定理念的人工关节假体⋯，到目前为止，生物固定型假体己被广泛应用于临床之中。生物固定型股骨柄是人工髋关节的

3、重要组成部分，它要达到取代病变骨组织、完成被替代部分的动力学功能的目的，在结构上就必须满足两个特征，即：与股骨髓腔良好的结构相容性(假体与股骨良好的匹配、稳定密合)和与骨组织的生物力学相容性，以试图将来自髋臼由经股骨头传至股骨柄所产生的非生理性负载，尽可能地按照生理性负载的大小及分布形式再传递至患者的生理股骨，这需要设计者对国人生理股骨几何解剖深入的理解及运用评价、优化并重的系统设计方法。-国人生理股骨几何解剖参数鉴于假体与股骨良好的匹配、充分密合是有效避免植入物早期松动、减少术后后遗症和延长其使用寿命的前提，对人体骨骼几何特征分

4、析具有显著的必要性。股骨几何参数是人工髋关节设计的重要依据之一，Nobel等测定了白种人股骨的几何尺寸b1；KhangG对韩国人股骨几何形态进行了测定口1；龙公等用摄片法与新鲜骨进行对比，研究了国人股骨髓腔的几何特征“1。各种数据表明不同种族、年龄、性别之间存在着明显的差异，从而解释了欧美及其它种族髋关节假体有可能出现与国人髋部不匹配的问题，揭示了亚洲髋、国人髋的研究背景。作者单位：北京百慕航材高科技股份有限公司，北京1000951．1国人股骨几何解剖特征为精确描述国人股骨几何解剖特征，许多国内学者专家也付出了卓有成效的努力：章纯

5、光用cT法列国人股骨几何尺寸进行了较为精确的测定81；薛文东研究了计算机自动测量股骨曲率变化的方法陆，；汪伟进～步将cT与及先进的计算机三维重建技术相结合对国人股骨几何特征进行了研究"】。表l列出了一般采用的用来统计国人股骨几何特征的各参数发其物理意义。表1股骨几何特征参数及特征变量示意图变量名均值标准差撮小值最大值样本量参数Ⅺ口ⅪminⅪm“年龄体重身高偏心距XI股骨头直径X2股骨头位置X3服骨颈长X23LT十2M‘LX40A_PX5M'LX6LTA_PX7lfT’2陋LXg0A．P)(9ⅢM．LX170XlB狭窄M．LX10髓

6、肿XJ】狭窄M山X12皮A．PX13颈干角X14股骨长度X15图l股骨特征变量示意图狭窄位置X16万方数据万方数据万方数据万方数据．52生物骨科材料与临床研究ORTHOPAEDICBIOMECHANICSMATERIALSANDCLINICALStUDY2006年08月第3卷第4期ADUG：CADl。爨鸶；嚣镶蕤赣

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21、要求。标准未规范出的其它要求：假体的性能要符合使用的功能及性能要求。2．2．2结构符合性评价按照YY0118，髋关节部件的表面粗糙度、尺寸及形位公差须符合相应要求。2．2．3功能及性能评价指标——生物力学相容性生物力学相容性关系到关节置换植入物是否