TKA假体植入位置对膝关节解剖和应力的影响及其个体化优化方法的研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:31670956
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:C1001.生物力学与生物流变学
- 结题年份:2020
- 批准年份:2016
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2017-01-01 至2020-12-31
- 项目参与者:董万鹏; 牟志芳; 王兵; 刘雅芳; 饶轮;
- 关键词:
项目摘要
Total knee arthroplasty (TKA) is an effective treatment method for severe knee osteoarthritis(OA), but TKA knee still has a series of postoperative complications. Except the prosthesis design and the misoperation, whether the complications are also related to the basic principles of prosthesis implantation position mismatching the knee anatomical structures? The preliminary study of the applicant in intact knee under TKA simulation found that the stress of medial compartment of TKA knee was significantly higher than that of lateral compartment. Meanwhile, clinical TKA failure also occurs in the knee medial compartment. Further study found that abnormal anatomical structure change occurred in intact knee under TKA simulation, and coincided with abnoraml stress distribution. It was speculated that there was a relationship between TKA prosthesis implantation position and the occurrence of TKA complications, and it could optimize stress distribution of TKA knee through individual adjustment of position parameters of prosthesis implantation. The plan of this project is to apply simulation method to further research the common characteristics of the changes of anatomical structure and stress distribution between osteoarthritic knee and intact knee under TKA treatment, and clarify the internal relationship between TKA prosthesis implantation position and postoperative complications. Then, to further study the method of optimizing stress distribution of TKA knee by individually adjusting the TKA prosthesis implantation position parameters for individualized TKA preoperative plan and TKA intraoperative navigational positioning.
全膝关节置换术(TKA)是治疗重度膝骨关节炎(OA)的有效手段之一,但TKA术后仍出现一系列并发症。除假体设计、操作失误等方面外,是否还与假体植入位置同膝关节解剖结构之间存在不匹配有关?申请人在对正常膝TKA术后仿真研究发现,内侧间室应力明显高于外侧间室,临床TKA失败也多发生在膝内侧间室;进一步发现正常膝TKA术后存在异常解剖结构变化,并与应力分布不均相吻合。推测TKA假体植入位置与术后并发症的发生有关,通过个体化调整假体植入位置参数能够优化TKA膝应力分布。本项目拟应用仿真方法深入研究重度OA膝和正常膝TKA术后解剖结构变化和应力分布改变的共性特征,阐明TKA假体植入位置与术后并发症的内在关联;研究通过个体化调整TKA假体植入位置参数优化TKA膝应力分布的方法,为临床制定个体化TKA术前计划和TKA术中定位提供理论依据。
结项摘要
本项目利用活体正常和重度骨关节炎(Osteoarthritis, OA)膝关节CT和MRI影像数据,通过多种仿真软件构建了具有个体化解剖学特征的膝关节和全膝关节置换术后(Total knee arthroplasty,TKA)膝三维模型,评估TKA假体与膝关节解剖结构的匹配程度,进而采用有限元分析的方法研究膝关节生物力学行为,并通过正交试验方法优化TKA假体植入定位参数。通过对正常膝、TKA正常膝和TKA重度OA膝的解剖学测量,系统地评估了TKA假体与膝关节解剖结构的匹配程度。发现TKA正常膝和TKA重度OA膝具有相同的解剖学变化趋势:股骨假体相对于高分子聚乙烯衬垫偏内、偏前;内侧副韧带短缩,外侧副韧带延长;髌骨内倾;关节线内高外低。这一解剖学变化趋势是由TKA假体植入位置同膝关节解剖结构之间存在不匹配引起的,与膝关节退变严重程度无关。通过对正常膝、TKA正常膝和TKA重度OA膝进行应力分析,发现正常膝接触面积较大,但接触应力、韧带应力远小于TKA正常膝和TKA重度OA膝,尤其是内侧间室。这一生物力学行为变化与TKA术后膝关节解剖学变化趋势相关联,与膝关节退变严重程度无关。从而证明TKA导致了假体之间不匹配、韧带张力不平衡、膝关节线位置变化和髌骨内倾等问题,继而引起TKA膝的应力分布异常,这些均与TKA假体植入位置同膝关节解剖结构之间存在不匹配有关。在此基础上,通过对TKA膝进行有限元分析,并结合正交试验方法,分别从矢状位、冠状位和轴状位获得个体化股骨假体和胫骨假体植入定位最优参数组合,使聚乙烯衬垫上表面的接触压峰值最小,减少了磨损,延长了假体使用寿命。通过有限元分析结合正交试验方法,可个体化调整TKA假体植入定位参数优化TKA膝生物力学行为,改善了TKA膝的解剖结构异常,为个体化TKA术前计划、TKA术中定位和TKA术后疗效评价提供理论依据。
项目成果
期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
基于CT和MRI影像数据融合构建个体化OA膝关节三维解剖模型
- DOI:10.1016/j.jad.2022.04.138
- 发表时间:2019
- 期刊:中国骨与关节损伤杂志
- 影响因子:--
- 作者:张震;董跃福;陈秋平;董万鹏
- 通讯作者:董万鹏
轻度 OA 膝关节有限元解剖模型的构建及其力学分析
- DOI:--
- 发表时间:2020
- 期刊:中国矫形外科杂志
- 影响因子:--
- 作者:张震;董跃福;苏宏飞;陈秋平;何伟;李鹏飞;董万鹏
- 通讯作者:董万鹏
全膝关节置换术膝关节有限元模型的构建及其力学分析
- DOI:--
- 发表时间:2017
- 期刊:医学研究生学报
- 影响因子:--
- 作者:董跃福;牟志芳;蒋胜波;刘旭东;何维栋;王兵;刘建;崔吉正
- 通讯作者:崔吉正
Optimization of parameters for femoral component implantation during TKA using finite element analysis and orthogonal array testing
使用有限元分析和正交阵列测试优化 TKA 期间股骨假体植入的参数
- DOI:10.1186/s13018-018-0891-1
- 发表时间:2018-07-20
- 期刊:Journal of Orthopaedic Surgery and Research
- 影响因子:2.6
- 作者:Mou Z;Dong W;Zhang Z;Wang A;Hu G;Wang B;Dong Y
- 通讯作者:Dong Y
3D 打印技术在膝关节置换中的应用研究
- DOI:--
- 发表时间:2019
- 期刊:现代中西医结合杂志
- 影响因子:--
- 作者:张震;董万鹏;董跃福;王傲寒;牟志芳;王兵
- 通讯作者:王兵
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:{{ item.doi || "--"}}
- 发表时间:{{ item.publish_year || "--" }}
- 期刊:{{ item.journal_name }}
- 影响因子:{{ item.factor || "--"}}
- 作者:{{ item.authors }}
- 通讯作者:{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
其他文献
准确构建个体化膝关节有限元解剖模型的方法
- DOI:10.1007/s00251-011-0525-9
- 发表时间:2011
- 期刊:临床骨科杂志
- 影响因子:--
- 作者:董跃福;董英海;胡广洪;张华;胡杨;徐卿荣
- 通讯作者:徐卿荣
其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:{{ item.doi || "--" }}
- 发表时间:{{ item.publish_year || "--"}}
- 期刊:{{ item.journal_name }}
- 影响因子:{{ item.factor || "--" }}
- 作者:{{ item.authors }}
- 通讯作者:{{ item.author }}
内容获取失败,请点击重试
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:
AI项目摘要
AI项目思路
AI技术路线图
请为本次AI项目解读的内容对您的实用性打分
非常不实用
非常实用
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
您认为此功能如何分析更能满足您的需求,请填写您的反馈:
相似国自然基金
{{ item.name }}
- 批准号:{{ item.ratify_no }}
- 批准年份:{{ item.approval_year }}
- 资助金额:{{ item.support_num }}
- 项目类别:{{ item.project_type }}
相似海外基金
{{
item.name }}
{{ item.translate_name }}
- 批准号:{{ item.ratify_no }}
- 财政年份:{{ item.approval_year }}
- 资助金额:{{ item.support_num }}
- 项目类别:{{ item.project_type }}