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三维重建髋臼骨折地图的绘制和髋臼T形骨折内固定的有限元分析

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三维重建髋臼骨折地图的绘制和髋臼T形骨折内固定的有限元分析

作者：钟子毅南方医科大学

学位级别：硕士

研究背景:髋臼骨折由于其空间构象和解剖结构的复杂,治疗上一直是骨科界的难点。像髋臼骨折这样复杂的骨折类型,二维图像仍难以判断其移位的碎片情况和骨折类型,需要阅片者有一定的解剖知识和空间思维能力,才能在脑海中构建出骨折的三... 详细信息

研究背景:髋臼骨折由于其空间构象和解剖结构的复杂,治疗上一直是骨科界的难点。像髋臼骨折这样复杂的骨折类型,二维图像仍难以判断其移位的碎片情况和骨折类型,需要阅片者有一定的解剖知识和空间思维能力,才能在脑海中构建出骨折的三维形态。而三维CT重建能较形象直观地展现骨折全貌,可以提供常规轴位像无法观察的视角,且还可以多方向旋转、着色观察等使骨折的观察更加具体逼真,因而可以清晰地观察髋臼骨折线的走行,进而帮助手术医生较清楚地了解髋臼骨折的类型和轮廓,选择更合理的治疗方案。然而髋臼骨折类型多样、骨折线多变,目前缺乏对此类骨折的“大数据”分析。近年来,骨折地图技术的出现,为我们描绘髋臼骨折的形态提供了方法。这将有助于骨科医师提高对该类骨折的认识,加深髋臼骨折线走形和分布的理解。而作为髋臼骨折中较为复杂和发病率较高的髋臼T形骨折,有研究报道认为T形骨折是预后最差的髋臼骨折,此类骨折的解剖复位率也不到60%。特别是由于此类骨折暴力多为高能量损伤有关,中心性脱位较常见,因而术后常出现股骨头及关节面的损伤,并发症较多,可谓是髋臼骨折各亚类中最为棘手的类型。目前对于髋臼T形骨折的治疗仍存在一定的争议,在内固定稳定性和入路选择上,仍然是根据术者的习惯和经验来决策的。而近年来与该骨折类型相对应的内固定及其生物力学稳定性方面研究较少。且不少学者提出使用Stoppa入路结合内髂坐钢板治疗后柱骨折,这为骨盆前入路治疗髋臼T形骨折提供了新的方法。由于目前关于髋臼T形骨折的固定,内固定物选择较多,在损伤机理和内固定物研制方面的实验生物力学进展缓慢,因而需要进一步研究髋臼T形骨折的生物力学稳定性。研究目的:1、通过三维重建分析髋臼骨折线走行和分布,为更好地认识髋臼骨折分型和内固定提供新的方法。2、通过有限元技术对比分析髋臼T形骨折单切口三种内固定方式与微创双螺钉、前后联合入路双钢板固定方式在生物力学稳定性上的差别,为临床治疗该类骨折入路和内固定方式的选择提供理论依据。第一部分三维重建髋臼骨折地图的绘制研究对象及方法1.研究对象:收集1名健康成年男性骨盆CT平扫数据,扫描范围包括第5腰椎至双侧股骨上1/3,扫描条件为选择骨窗层厚为0.5mm进行扫描,存储格式为:DICOM。需先行X线检查无发育异常、畸形、肿瘤和损伤史,作为正常的模板。另外选择符合条件的南方医科大学南方医院2010年—2017年骨盆髋臼骨折患者153人,其中男性118例（77%）,女性35例（23%）,平均年龄40.5±14.8岁,年龄范围14—82岁。其中部分患者有双侧髋臼骨折,左髋78例,右髋82例,总计160例骨折,髋臼骨折按Judet—Letournel分型:后壁骨折38例,后柱骨折6例,前壁骨折2例,前柱骨折29例,横形骨折11例,后柱伴后壁骨折7例,横形伴后壁骨折14例,前柱伴后半横形骨折8例,T形骨折16例,双柱骨折29例。2.方法:将健康志愿者二维CT数据导入Mimics17.0软件中,通过区域增长、去除股骨和骶骨,得到右侧髋骨,三维重建得到髋骨三维实体模型,截取内侧、后侧、后壁视图作为模板。将符合标准的160例髋臼骨折CT数据分别导入Mimics软件中,用同样的方法得到骨折侧的髋骨三维数据。并通过切割分离、旋转移位等操作步骤完成骨折的复位拼接建模,对髋臼内侧面进行多张不同角度截图,将左侧髋骨图像水平翻转成右侧髋骨,用Adobe illustrator软件进行绘图,所有骨折线描绘完成后,进行叠加形成骨折线地图,观察其形态特点,结合常用髋臼骨折分型及相关研究进行分析。3.三维重建技术在骨折地图绘制及治疗方面的应用利用CT扫描数据进行三维重建,可以帮助观察骨折形态和损伤情况,有助于统计观察某一种骨折类型的特点,并为手术方案的设计、手术入路的选择、内固定方式和骨折的分类标准化提供指导。研究结果总计纳入骨盆髋臼骨折160例,左髋78例,右髋82例,髋臼骨折按Judet—Letournel分型:后壁骨折38例,后柱骨折6例,前壁骨折2例,前柱骨折29例,横形骨折11例,后柱伴后壁骨折7例,横形伴后壁骨折14例,前柱伴后半横形骨折8例,T形骨折16例,双柱骨折29例。通过三维重建所画出的骨盆髋臼骨折线:涉及前柱骨折线100条、涉及后柱骨折线68条、髋臼后壁骨折线40条。在所有的骨折线类型中,经过前柱的占48.1%（100/208）,经过后柱的占 32.7%（68/208）,后壁骨折线占 19.2%（40/208）。结论通过CT数据重建分析髋臼骨折线,能够清晰展现髋臼骨折线的多发区域,加深我们对髋臼解剖结构与骨折好发部位、骨折线走行的认识和理解。对髋臼骨折线的综合分析研究对于手术入路、内固定的选择和固定、复位技巧等可能有较大的指导意义。第二部分髋臼T形骨折内固定的有限元分析研究对象及方法1、实验对象选择一名健康成年男性志愿者,经X线检测排除骨盆骨折、畸形等异常。采用多排螺旋CT行层厚层距为0

关键词：三维重建髋臼骨折线髋臼T形骨折有限元分析内固定

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距骨骨软骨瘤——14例病例报道及文献回顾

中国矫形外科杂志 2018年第5期26卷 410-415页

作者：童凯王翔钟子毅谢献进王钢南方医科大学南方医院创伤骨科广州510515 南方医科大学南方医院脊柱骨科广州510515

[目的]分析距骨骨软骨瘤病变的临床发病特征及治疗。[方法]对2000～2016年本院收治经手术及病理证实的14例距骨骨软骨瘤病例进行回顾性分析,其中男10例,女4例。所有病例由临床、影像、病理结合确诊。并结合文献分析其临床发病特征及影... 详细信息

[目的]分析距骨骨软骨瘤病变的临床发病特征及治疗。[方法]对2000～2016年本院收治经手术及病理证实的14例距骨骨软骨瘤病例进行回顾性分析,其中男10例,女4例。所有病例由临床、影像、病理结合确诊。并结合文献分析其临床发病特征及影像学特点。[结果]14例距骨骨软骨瘤患者发病年龄6～47岁,平均20.86岁。单发11例,多发3例,复发3例,无恶变病例。左足9例,右足6例,发生于距骨内侧9例,外侧2例,前方3例,后方6例,关节内游离体2例。临床症状主要表现为疼痛,局部肿胀,活动受限,行走困难。[结论]距骨骨软骨瘤病变发病率很低,大多数为良性病变,好发于男性,距骨受累部位内侧多于外侧,后方多于前方。患者症状与肿瘤发病部位有关。距骨骨软骨瘤无症状者可保守治疗。对于有症状者,外科手术切除是一个有效的治疗方式。

关键词：距骨骨软骨瘤骨肿瘤临床特征

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老年髋臼骨折的治疗与研究进展

中华创伤骨科杂志 2021年第9期23卷 825-828页

作者：冯子航钟子毅林诗源王钢南方医科大学南方医院骨科-创伤骨科广州510515 广东省东莞人民医院骨科一区 523059 中山大学附属第五医院创伤与关节骨科珠海519000

随着我国人口结构的变化,髋臼骨折的流行病谱也发生了改变,老年患者所占比例逐渐升高。髋臼骨折属于关节内骨折,治疗上应遵从关节内骨折的治疗原则,但老年患者病理生理的改变及髋臼骨折的固有特点,选择何种治疗方案是骨科医师面临的挑... 详细信息

随着我国人口结构的变化,髋臼骨折的流行病谱也发生了改变,老年患者所占比例逐渐升高。髋臼骨折属于关节内骨折,治疗上应遵从关节内骨折的治疗原则,但老年患者病理生理的改变及髋臼骨折的固有特点,选择何种治疗方案是骨科医师面临的挑战。技术上的进步使得老年髋臼骨折的治疗具备多种选择,个性化治疗需求日益突出。为提高骨科医师对老年髋臼骨折的认识,改善患者预后,本文就老年髋臼骨折的治疗现状及研究进展进行概括和总结。

关键词：髋臼骨折治疗老年人

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髋臼骨折预后影响因素的研究进展

中华创伤骨科杂志 2020年第12期22卷 1069-1073页

作者：林诗源钟子毅冯子行王钢南方医科大学南方医院骨科-创伤骨科广州510515 中山大学附属第五医院创伤与关节骨科珠海519000

由于髋臼位置深在、解剖结构复杂,髋臼骨折的手术治疗是骨科领域最有挑战性的手术之一。随着社会人口老龄化的加剧,老年髋臼骨折患者逐年增加,其预后出现新的特点。为了缩短初学者对髋臼骨折的学习曲线,有效规避髋臼骨折治疗的陷阱,预... 详细信息

由于髋臼位置深在、解剖结构复杂,髋臼骨折的手术治疗是骨科领域最有挑战性的手术之一。随着社会人口老龄化的加剧,老年髋臼骨折患者逐年增加,其预后出现新的特点。为了缩短初学者对髋臼骨折的学习曲线,有效规避髋臼骨折治疗的陷阱,预测髋臼骨折术后髋关节炎的发生风险,本研究结合髋臼骨折的最新文献,对髋臼骨折预后影响因素进行概括和总结,进而确定髋臼骨折内固定术后早中期转为全髋关节置换术的危险因素,提高创伤骨科医生对髋臼骨折预后因素的认识,为髋臼骨折患者选择最佳治疗方案和判断预后提供参考。

关键词：髋臼骨折预后影响因素治疗

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正确看待“中国制造”

科技资讯 2014年第11期12卷 243-243,245页

作者：钟子毅鹤山市交通安全服务中心广东鹤山529700

中国已成为举世瞩目的工业大国,有"中国制造"商标的产品随处可见。"中国制造"正在大力开拓海外市场,但是却遇上不少麻烦。在西方消费着心中竟形成了中国货=低级、低价商品这样的固定概念。中国制造业是劳动密集型生产并以低价倾销方式... 详细信息

中国已成为举世瞩目的工业大国,有"中国制造"商标的产品随处可见。"中国制造"正在大力开拓海外市场,但是却遇上不少麻烦。在西方消费着心中竟形成了中国货=低级、低价商品这样的固定概念。中国制造业是劳动密集型生产并以低价倾销方式。这使得它无法站在竞争的制高点。产品技术含量低,又缺乏叫得响的国际品牌,使"中国制造"在全球竞争中难有更大的作为。没有掌握核心技术以及专利,创新能力不足,使"中国制造"处处受制于人。面对诸多困扰"中国制造"还是要走下去的。

关键词： “中国制造” 麻烦发展技术品牌自立创新

微创内固定治疗骨盆前环损伤并发症的荟萃分析

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中华创伤骨科杂志 2019年第3期21卷 199-206页

作者：王富明钟子毅冯子航林诗源钟承桔王钢南方医科大学南方医院创伤骨科广州510515 重庆市人民医院创伤骨科 400013

目的探讨微创内固定治疗骨盆前环损伤的并发症及其发生率。方法计算机检索Pubmed,Cochrane,中国生物医学文献数据库、万方数据库和中国知网等,检索文献发表时间为2009年1月至2018年11月,获取微创内固定治疗骨盆前环损伤并发症的相关文... 详细信息

目的探讨微创内固定治疗骨盆前环损伤的并发症及其发生率。方法计算机检索Pubmed,Cochrane,中国生物医学文献数据库、万方数据库和中国知网等,检索文献发表时间为2009年1月至2018年11月,获取微创内固定治疗骨盆前环损伤并发症的相关文献。记录并发症(股前外侧皮神经损伤、股神经损伤、异位骨化、术后感染及内固定失效等)的发生率,通过R软件Meta软件包中的meta-prop函数进行统计分析。结果29项临床研究共825例患者被纳入本荟萃分析。微创内固定治疗骨盆前环损伤的常见并发症包括股前外侧皮神经损伤、股神经损伤、异位骨化、术后感染及内固定失效,其发生率分别为12%[95%可信区间(CI):7%~19%]、3%(95%CI:2%-4%).30%(95%CI:22%~39%)、4%(95%CI:3%~6%)和4%(95%CI:3%~6%)。结论股前外侧皮神经损伤、异位骨化是微创内固定治疗骨盆前环损伤的常见并发症,尚需就并发症的形成因素及预防措施开展高质量的临床研究。

关键词：骨盆骨折骨折固定术,内外科手术,微创性并发症

应用三维重建技术比较不同性别髋臼后柱内髂坐钢板置钉的安全性

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中华创伤骨科杂志 2017年第5期19卷 371-376页

作者：凌伟曹生鲁冯凯彭赓郭东鸿钟子毅童凯王钢南方医科大学南方医院创伤骨科广州510515

目的应用三维重建技术比较不同性别髋臼后柱内髂坐钢板置钉的安全区和安全角度。方法收集52例成年人（男27例，女25例；年龄为18～74岁，平均47．2岁）正常骨盆的CT扫描数据，重建出骨盆3D模型。对髋臼进行增厚5mm处理，测量放置内髂坐... 详细信息

目的应用三维重建技术比较不同性别髋臼后柱内髂坐钢板置钉的安全区和安全角度。方法收集52例成年人（男27例，女25例；年龄为18～74岁，平均47．2岁）正常骨盆的CT扫描数据，重建出骨盆3D模型。对髋臼进行增厚5mm处理，测量放置内髂坐钢板安全区的宽度（d）和闭孔管顶点到坐骨大切迹的垂直距离（W），计算d／w的比值（r）。过髋臼中心、垂直于方形区和坐骨大切迹对装配后的髋骨进行截骨得到截面。男性在大切迹前方1．0、1．5、2．0和2．5cnq处取4点，于截面上分别测量方形区与增厚的髋臼外缘切线所成的角度∠a、∠b和∠c和∠d；女性在大切迹前方1．0、1．5和2．0em处取3点，测量∠a、∠b和∠c比较男、女性之间上述参数的差异。结果男性和女性放置内髂坐钢板安全区的d平均分别为（28．56±2．44）、（24．36±2．47）mm，r平均分别为0．61±0．07、0．54±0．05。男性置钉的安全角度∠a、∠b和∠c和∠d平均分别为88．04°±3．18°、77．81°±3．85°、68．01°±4．11°和56．81°±4．81°；女性∠a、∠b和∠c平均分别为91．29°±4．52°、76．23°±3．82°和62．79°±3．51°男、女性之间d,r∠a和∠c和∠c比较差异均有统计学意义（P〈0．05）。结论以内髂坐钢板固定髋臼后柱骨折时，应考虑性别的差异，根据钢板的位置选择特定的安全角度。

关键词：髋臼骨板骨钉成像三维

前后压缩型骨盆损伤的三维有限元模型建立及相关韧带损伤机制分析

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中华创伤骨科杂志 2018年第3期20卷 217-222页

作者：童凯刘宏哲白浪曹生鲁许兰伟钟子毅王钢南方医科大学南方医院创伤骨科广州510515

目的建立前后压缩（APC）型骨盆损伤骨一韧带三维有限元模型，并探讨其损伤机制。方法选择1具56岁男性新鲜尸体骨盆标本，根据APC型骨盆损伤分别建立有限元及实验室力学模型。有限元模型：建立正常骨盆骨．韧带有限元模型，固定右半骨... 详细信息

目的建立前后压缩（APC）型骨盆损伤骨一韧带三维有限元模型，并探讨其损伤机制。方法选择1具56岁男性新鲜尸体骨盆标本，根据APC型骨盆损伤分别建立有限元及实验室力学模型。有限元模型：建立正常骨盆骨．韧带有限元模型，固定右半骨盆，切断并逐渐分离耻骨联合，使耻骨联合分离10、20、30、40、60、80及100mm。实验力学测试模型：耻骨联合分离28mm时，骶髂前韧带断裂，代入有限元模型计算出骶髂前韧带的应变值，并应用于模型其他韧带赋值。观察有限元模型中耻骨联合分离距离对应的骶髂关节前方位移，骶髂关节周围韧带的应力、应变及骶棘韧带、骶结节韧带损伤情况。结果耻骨联合分离28mm时，骶髂前韧带断裂，此时骶髂关节前方位移为（7．41±1．14）mm，骶髂前韧带的应变值为259．5％，最大等效应力为543．24MPa。当耻骨联合分离至51mm时骶棘韧带断裂，此时骶髂关节前方位移为（15．23±2．88）mm,最大等效应力为35．00MPa。当耻骨联合分离至100mm时，骶结节韧带出现紧张但未断裂，此时最大等效应力为16．17MPa。当骨盆逐渐外旋时，骶髂前韧带先断裂，其次为骶棘韧带断裂，骶结节韧带不一定会断裂。结论本研究建立的骨盆骨．韧带有限元模型能够有效模拟APC型骨盆损伤机制和量化评估损伤程度，为骨盆骨及韧带的生物力学研究提供了基础。

关键词：骨盆韧带创伤和损伤生物力学有限元分析

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髋臼T形骨折不同内固定方式的有限元分析

中华创伤骨科杂志 2018年第6期20卷 515-522页

作者：钟子毅童凯谢献进曹生鲁王强茂钟承桔王钢南方医科大学南方医院创伤骨科广州510515

目的通过有限元方法探讨髋臼T形骨折5种内固定方式的力学稳定性。方法利用Mimics软件重建出正常骨盆，Solidworks软件划分髋臼T形骨折模型并建立前柱重建钢板＋后柱拉力螺钉（前板后钉）、前柱拉力螺钉＋后柱重建钢板（前钉后板）、前... 详细信息

目的通过有限元方法探讨髋臼T形骨折5种内固定方式的力学稳定性。方法利用Mimics软件重建出正常骨盆，Solidworks软件划分髋臼T形骨折模型并建立前柱重建钢板＋后柱拉力螺钉（前板后钉）、前柱拉力螺钉＋后柱重建钢板（前钉后板）、前柱重建钢板＋后柱内髂坐钢板（组合钢板）、双柱逆行拉力螺钉（双柱螺钉）、前柱重建钢板＋后柱后髂坐钢板（双柱钢板）5种内固定模型；Ansys软件赋值模拟在S-椎体终板上施加600N载荷站立位和坐位时的受力情况，并比较力学稳定性。结果站立位和坐位，前板后钉[（0．522±0．121）mm和（0．762±0．181）mm]、组合钢板[（0．512±0．207）mm和（0．730±0．181）mm]、双柱钢板[（0．513±0．184）mm和（0．733±0．166）mm]的前柱位移均小于前钉后板[（0．622±0．224）mm和（1．328±0．537）mm]、双柱螺钉[（0．655±0．174）mm和（1．591±0．270）mm]，差异有统计学意义（P〈0．05）；但前板后钉、组合钢板、双柱钢板的前柱位移间比较以及前钉后板、双柱螺钉的前柱位移间比较差异均无统计意义（P〉0．05）。站立位和坐位，前钉后板[（0．63l±0．151）mm和（0．572±0．693）mm]、组合钢板[（0．621±0．195）mm和（0．538±0．075）mm]、双柱钢板[（0．625±0．192）mm和（0．544±0．063）mm]的后柱位移均小于前板后钉[（0．742±0．140）mm和（0．715±0．072）mm]、双柱螺钉[（0．754±0．247）mm和（0．717±0．071）mm]，差异有统计学意义（P〈0．05）；但前钉后板、组合钢板、双柱钢板的后柱位移间比较以及前板后钉、双柱螺钉的后柱位移问比较差异均无统计意义（P〉0．05）。结论治疗髋臼T形骨折应用重建钢板固定前后柱较螺钉有更好的稳定性，前后柱重建钢板效果最好，组合钢板次之。为减少手术损伤首选组合钢板固定。

关键词：髋臼骨折骨折固定术,内有限元分析组合钢板