SolidWorks的Link髋关节假体凸凹模的计算机辅助设计及制造(2)

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参考文献 25

绪论

1.1 研究背景以意义

人体骨骼系统是个极其复杂的系统，结构极其精妙，发挥着极其重要的作用，提供着不可缺少的骨架支撑。但是这一切并不会伴随一个人终生，各种各样的问题会随着生活不断袭来，就髋关节而言，从出生就可能先天性髋关节发育不良（脱位）或者由于儿童时期各种原因造成髋关节发育畸形[1]。现今多种多样的病症，如：股骨头坏死；骨关节炎；骨质增生；创伤性骨折；髋关节类风湿性关节炎；髋关节骨肿瘤等等一系列情况，都会影响到人体髋关节进而影响人体。对于这种情况，医学上研究了人体髋关节相关内容并且投入使用了髋关节置换手术。使得此类情况得以缓解。但是髋关节是一个很不规则的“零件”，因此制造出适合人体的髋关节假体便成了一个医学上值得研究的领域。

在医学发展迅速的现在，人工全髋关节置换手术已成为治疗髋关节晚期疾病的一种重要方法。但是置换术后的中远期效果不能令人满意。究其原因，大体由于个体差异，每个人骨骼的结构、内外形状和机械性能都不尽相同[2]。髋关节假体并不能完全契合不同的人体构造。因此迫切需要高质量高精度和耐用度的人工髋关节假体来支撑这个手术，达到患者所期望的效果。髋关节的三维造型以及凸凹模的设计成为重中之重，有着非常重要的研究发展地位。

1.2 国外研究现状

国外很早就将 CAD 技术应用于临床医学，这使得国外医学技术突飞猛进。Handels 等用 CT 扫描及三维重建技术建立虚拟模型，并用计算机软件为骨肿瘤患者半骨盆及髋关节置换进行个体内置假体设计[3]。Fabroni 等设计了一种针对于骨肿瘤患者的定制假体系统，该系统可以通过对假体的设计达到修复骨缺损及保肢的目的，经临床联合其他肿瘤治疗方法获得了较为满意的效果[4]。Ioannis 等利用 CAD 技术对先天性髋关节脱位患者的解剖结构进行了三维重建，模拟了假体插入的过程，设计出了定制髋关节假体，并对 20 例先天性髋关节脱位的患者进行治疗，获得较为满意的临床效果。对于髋关节翻修手术上面，当取出臼杯和股骨假体并且将骨水泥清楚后，股骨和髋臼论文网

都会出现不同程度的骨缺损，而且可能伴随骨质溶解，肢体畸形等问题，因而会造成无法使用标准的假体而不得不选择定制。Bargar 等人根据进行翻修手术患者的 X 光片以及 CT 图，从而设计了定制的髋关节假体，术后随访达到了非常稳定和满意的效果。

1.3 国内研究现状

CAD 技术结合 CT 和计算机二维重建等相关技术，可以根据不同病人髋关节的解剖结构，实现个体定制髋关节假体的设计。我国人工全髋关节置换技术在 20 世纪 70 年代起步，90 年代开始快速发展，而在新世纪达到了全面繁荣。这主要表现在：（1）人工全髋关节置换总量继续增加，翻修比重逐渐加大[5]。（2）国际学术交流日益密切，人工全髋关节置换及翻修水平显著提高。（3）国际品牌仍占主导，自主产品逐渐增多，国产化意识加强。从个体上看，国内研究成果也不逊色。刘建国等在计算机中分析 CT 扫描数据，获得精确的个体解剖学数据后，利用 CAD 技术重构三维近端股骨髓腔模型，根据模型设计了定制髋关节假体的柄部[6]。