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目的:
通过CT数据重建股骨头坏死模型,采用有限元方法分析腓骨柱不同植入位置及与空心钉不同组配关系时的生物力学特征,研究植入物最佳力学植入位置;通过临床回顾性分析,评价腓骨支撑联合空心钉治疗中青年股骨头坏死的临床疗效,评估临床与力学研究是否具有一致性,同时探讨术后股骨头塌陷的相关危险因素,以期为临床采用腓骨支撑联合空心钉治疗中青年股骨头坏死提供一定参考。
方法:
1.腓骨支撑联合空心钉治疗中青年股骨头坏死的生物力学分析:通过收集1名患者髋关节CT螺旋扫描数据,将该CT数据导入有限元分析软件,经过一系列处理后建造出JIC分型C1型、C2型股骨头坏死模型,将腓骨柱分别于大粗隆嵴下10mm、15mm、20mm、25mm处植入,植入位置为股骨头前外侧柱坏死区,深度达股骨头软骨下骨5mm以内,距离股骨颈外侧皮质约5mm,共生成8各腓骨柱植入模型(C1、C2型各4个);在各腓骨柱植入模型基础上,空心螺钉紧贴腓骨柱分别于腓骨柱正下方、后下方、前下方、前上方植入,空心钉植入深度不超过腓骨柱深度,同时不短于腓骨柱5mm,各生成4个腓骨柱联合空心螺钉模型;最后共生成腓骨柱联合空心螺钉治疗股骨头坏死模型32个(C1、C2型各16个),单纯腓骨柱植入模型8个(C1、C2型各4个)。观察正常、坏死和术后股骨头负重区软骨下皮质骨的应力分布情况、不同模型股骨头负重区软骨下皮质骨最大应力分布情况及不同模型股骨头负重区软骨下皮质骨平均应力,评估植入物最佳力学植入位置。
2.腓骨支撑联合空心钉治疗中青年股骨头坏死的临床疗效:回顾性分析2010年1月1日至2017年1月1日于广州中医药大学第一附属医院住院行腓骨支撑联合空心螺钉治疗股骨头坏死的患者,收集患者术后1年、2年、3年及3年以上的X线、CT及MRI资料,评估患者术后股骨头生存率(以塌陷>2mm或行全髋关节置换术作为终点事件),同时收集患者性别、年龄、JIC分型、ARCO分期、坏死类型、螺钉与腓骨相对位置、螺钉相对腓骨深度、植入物关系、中医证型、手术侧别、对侧是否行保髋手术等资料,评估腓骨柱联合空心螺钉治疗失败的危险因素。采用Stata13.0软件进行统计学处理,当P<0.05认为差异有统计学意义。
结果:
1.腓骨支撑联合空心钉治疗中青年股骨头坏死的生物力学分析:通过有限元分析发现,正常股骨头、坏死股骨头和术后股骨头负重区软骨下皮质骨的最大应力值存在差异,坏死股骨头最大应力值明显高于正常股骨头,术后股骨头负重区软骨下皮质骨的最大应力值则较术前(坏死股骨头)明显下降,且坏死股骨头负重区软骨下皮质骨应力更集中;对于JIC分型C1型、C2型股骨头坏死,术后模型股骨头负重区软骨下皮质骨最大应力值及平均应力值均小于坏死模型;对于JIC分型C1型、C2型股骨头坏死,于股骨大转子嵴下15mm置入腓骨、空心钉位于腓骨正下方模型股骨头负重区软骨下皮质骨最大应力值及平均应力值最小。
2.腓骨支撑联合空心钉治疗中青年股骨头坏死的临床疗效:共纳入86例(97髋)股骨头坏死行腓骨支撑联合空心螺钉治疗的患者,平均随访33.80±19.22个月,其中30髋(30.93%)出现B级塌陷或行THA手术,出现终点事件时间在术后5~52个月,平均20.47±11.63个月;Kaplan-Meier生存率分析显示:术后1年生存率为(89.39±3.17)%,术后2年生存率为(72.86±4.92)%,术后3年生存率为(67.80±5.39)%,术后5年生存率为(55.80±7.34)%,术后52个月生存率保持不变。单因素分析显示JIC分型和ARCO分期是腓骨支撑联合空心钉治疗中青年股骨头坏死的影响因素(P<0.05);腓骨位于股骨大转子嵴下<20mm且空心钉位于正下方时,患者保髋失败率最小(11.11%);腓骨位于股骨大转子嵴下≥20mm且空心钉位于前上方时,患者保髋失败率最高(50%),各组比较差异无统计学差异(P>0.05);多因素COX回归分析显示JIC分型是腓骨支撑联合空心钉治疗中青年股骨头坏死的独立危险因素(P<0.05),JICC2型股骨头坏死患者行腓骨支撑联合空心螺钉治疗失败风险是JICC1股骨头坏死的2.68倍。
结论:
1.腓骨支撑联合空心钉可明显降低股骨头负重区软骨下皮质骨的最大应力值,减轻其负重区应力集中情况;对于JIC分型C1型、C2型股骨头坏死,采用腓骨支撑联合空心钉治疗时,于股骨大转子嵴下15mm置入腓骨、空心钉位于腓骨正下方的生物力学最佳。
2.腓骨支撑联合空心钉治疗中青年股骨头坏死,可有效预防股骨头塌陷,提高坏死股骨头生存率;JIC分型是腓骨支撑联合空心钉治疗中青年股骨头坏死失败的独立危险因素,JICC2型术后股骨头塌陷风险显著高于JICC1型。
3.临床上腓骨位于股骨大转子嵴下<20mm且空心钉位于正下方时,患者保髋失败率最小,与有限元分析股骨大转子嵴下15mm置入腓骨、空心钉位于腓骨正下方的生物力学最佳相一致。
通过CT数据重建股骨头坏死模型,采用有限元方法分析腓骨柱不同植入位置及与空心钉不同组配关系时的生物力学特征,研究植入物最佳力学植入位置;通过临床回顾性分析,评价腓骨支撑联合空心钉治疗中青年股骨头坏死的临床疗效,评估临床与力学研究是否具有一致性,同时探讨术后股骨头塌陷的相关危险因素,以期为临床采用腓骨支撑联合空心钉治疗中青年股骨头坏死提供一定参考。
方法:
1.腓骨支撑联合空心钉治疗中青年股骨头坏死的生物力学分析:通过收集1名患者髋关节CT螺旋扫描数据,将该CT数据导入有限元分析软件,经过一系列处理后建造出JIC分型C1型、C2型股骨头坏死模型,将腓骨柱分别于大粗隆嵴下10mm、15mm、20mm、25mm处植入,植入位置为股骨头前外侧柱坏死区,深度达股骨头软骨下骨5mm以内,距离股骨颈外侧皮质约5mm,共生成8各腓骨柱植入模型(C1、C2型各4个);在各腓骨柱植入模型基础上,空心螺钉紧贴腓骨柱分别于腓骨柱正下方、后下方、前下方、前上方植入,空心钉植入深度不超过腓骨柱深度,同时不短于腓骨柱5mm,各生成4个腓骨柱联合空心螺钉模型;最后共生成腓骨柱联合空心螺钉治疗股骨头坏死模型32个(C1、C2型各16个),单纯腓骨柱植入模型8个(C1、C2型各4个)。观察正常、坏死和术后股骨头负重区软骨下皮质骨的应力分布情况、不同模型股骨头负重区软骨下皮质骨最大应力分布情况及不同模型股骨头负重区软骨下皮质骨平均应力,评估植入物最佳力学植入位置。
2.腓骨支撑联合空心钉治疗中青年股骨头坏死的临床疗效:回顾性分析2010年1月1日至2017年1月1日于广州中医药大学第一附属医院住院行腓骨支撑联合空心螺钉治疗股骨头坏死的患者,收集患者术后1年、2年、3年及3年以上的X线、CT及MRI资料,评估患者术后股骨头生存率(以塌陷>2mm或行全髋关节置换术作为终点事件),同时收集患者性别、年龄、JIC分型、ARCO分期、坏死类型、螺钉与腓骨相对位置、螺钉相对腓骨深度、植入物关系、中医证型、手术侧别、对侧是否行保髋手术等资料,评估腓骨柱联合空心螺钉治疗失败的危险因素。采用Stata13.0软件进行统计学处理,当P<0.05认为差异有统计学意义。
结果:
1.腓骨支撑联合空心钉治疗中青年股骨头坏死的生物力学分析:通过有限元分析发现,正常股骨头、坏死股骨头和术后股骨头负重区软骨下皮质骨的最大应力值存在差异,坏死股骨头最大应力值明显高于正常股骨头,术后股骨头负重区软骨下皮质骨的最大应力值则较术前(坏死股骨头)明显下降,且坏死股骨头负重区软骨下皮质骨应力更集中;对于JIC分型C1型、C2型股骨头坏死,术后模型股骨头负重区软骨下皮质骨最大应力值及平均应力值均小于坏死模型;对于JIC分型C1型、C2型股骨头坏死,于股骨大转子嵴下15mm置入腓骨、空心钉位于腓骨正下方模型股骨头负重区软骨下皮质骨最大应力值及平均应力值最小。
2.腓骨支撑联合空心钉治疗中青年股骨头坏死的临床疗效:共纳入86例(97髋)股骨头坏死行腓骨支撑联合空心螺钉治疗的患者,平均随访33.80±19.22个月,其中30髋(30.93%)出现B级塌陷或行THA手术,出现终点事件时间在术后5~52个月,平均20.47±11.63个月;Kaplan-Meier生存率分析显示:术后1年生存率为(89.39±3.17)%,术后2年生存率为(72.86±4.92)%,术后3年生存率为(67.80±5.39)%,术后5年生存率为(55.80±7.34)%,术后52个月生存率保持不变。单因素分析显示JIC分型和ARCO分期是腓骨支撑联合空心钉治疗中青年股骨头坏死的影响因素(P<0.05);腓骨位于股骨大转子嵴下<20mm且空心钉位于正下方时,患者保髋失败率最小(11.11%);腓骨位于股骨大转子嵴下≥20mm且空心钉位于前上方时,患者保髋失败率最高(50%),各组比较差异无统计学差异(P>0.05);多因素COX回归分析显示JIC分型是腓骨支撑联合空心钉治疗中青年股骨头坏死的独立危险因素(P<0.05),JICC2型股骨头坏死患者行腓骨支撑联合空心螺钉治疗失败风险是JICC1股骨头坏死的2.68倍。
结论:
1.腓骨支撑联合空心钉可明显降低股骨头负重区软骨下皮质骨的最大应力值,减轻其负重区应力集中情况;对于JIC分型C1型、C2型股骨头坏死,采用腓骨支撑联合空心钉治疗时,于股骨大转子嵴下15mm置入腓骨、空心钉位于腓骨正下方的生物力学最佳。
2.腓骨支撑联合空心钉治疗中青年股骨头坏死,可有效预防股骨头塌陷,提高坏死股骨头生存率;JIC分型是腓骨支撑联合空心钉治疗中青年股骨头坏死失败的独立危险因素,JICC2型术后股骨头塌陷风险显著高于JICC1型。
3.临床上腓骨位于股骨大转子嵴下<20mm且空心钉位于正下方时,患者保髋失败率最小,与有限元分析股骨大转子嵴下15mm置入腓骨、空心钉位于腓骨正下方的生物力学最佳相一致。