人工全髋关节置换术假体位置参数的计算机辅助优化及临床应用

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81201412
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0605.骨、关节、软组织移植与重建
  • 结题年份:
    2015
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

Total hip arthroplasty (THA) is the standard procedure for the treatment of end-stage hip diseases. However, a mal-positioned implant is related with a restricted range of motion, an increase of post-operative complication rate, and a decrease of survival rate. Besides, more than 40% of primary THAs in China are performed to treat osteoarthritis secondary to developmental dysplasia of the hip (DDH). Distinct hip deformities among DDH patients make THA even more technically challenging, resulting in a higher incidence of implant mal-position. It is necessary to provide surgeons with optimal guiding parameters according to the specific anatomies of DDH patients, however, the optimal orientation parameters are not well documented, let alone intra-operative realization of the optimal placement of implants. Previously, researchers tried to figure out the optimal orientation parameters by performing hip morphometry and clinical follow up studies based on radiographic measurements.However, the anatomic parameters of acetabula and femurs were studied seperately.To further clarify the combined optimal parameters for implant placement and to realise the accurate implantaion intra-operatively, cutting edge medical imaging analysis softwares and motion capture/simulation techniques will be implemented to measure the combined anatomic parameters of hip joints among both male and female healthy volunteers and to capture the individulized hip kinematics.Then, the detailed relationship between hip kinematic parameters and individual's combined anatomic parameters will be analyzed together, and hopefully the individualized and sex-specific orientation parameters could be determined. With the optimal parameters and reverse engineering techniques, we hope to develop a computer aided individualized surgical guidance template to accurately place the implants. Eventually, we hope to develop an individualized, sex-specific implantation technique, which has a potential to improve the accuracy and repeatability of total hip arthroplasty, and to reduce incidences of complications.
人工全髋关节置换术是治疗终末期髋骨关节炎的标准术式。但假体位置不良直接影响关节活动度,增加并发症发生率,降低假体生存率。而我国髋骨关节炎常继发于髋关节发育不良,其髋周畸形使假体植入失去正常参照,更易出现位置不良。既往研究通过临床随访及解剖学测量来探索假体最佳位置,不足之处是仅孤立的分析髋臼侧或股骨侧的各种参数。随着对髋关节运动认识的加深,骨盆/髋臼和股骨侧的联合解剖分析在国外开始起步,但我国尚缺乏相关研究。为阐明国人髋部解剖学联合参数及髋关节运动学之间的内在关系,本研究借助当前生物医学工程领域中前沿的三维图像技术及运动捕捉系统,在国内外首次测量健康男、女志愿者的髋臼及股骨联合解剖参数,结合运动测量及仿真分析,兼顾形态与运动,探索个体化、性别化的假体植入参数。结合相关参数,通过计算机辅助导板技术发展适合我国人体特点的性别差异性髋关节假体植入技术,最终实现关节活动度的优化及生存率的改善。

结项摘要

人工全髋关节置换术是治疗终末期髋骨关节炎的标准术式,但假体位置不良直接影响关节活动度,增加并发症发生率,降低假体生存率。而我国髋骨关节炎常继发于髋关节发育不良(Developmental dysplasia of the hip, DDH),其髋周畸形使假体植入失去正常参照,更易出现位置不良。既往研究通过临床随访及解剖学测量来探索假体最佳位置,但多数是借助二维测量的技术来进行粗略的评估。另外,既往研究仅孤立的分析髋臼侧或股骨侧的各种解剖参数。随着对髋关节解剖及活动认识的加深,骨盆/髋臼和股骨侧的联合解剖分析在国外开始,但我国尚缺乏同类研究。本研究借助当前生物医学工程领域中前沿的医学图像处理技术,在国内外率先开展聚焦国人男、女正常志愿者及DDH患者的髋臼及股骨的解剖参数测量的半自动软件的研发,在实验初期采用商用软件进行骨盆及股骨建模的基础上,根据临床要求进一步提炼骨盆区建模特定模块,实现髋臼、股骨的快速分割建模,实现骨盆及股骨自身三维坐标系的搭建,实现骨盆、髋臼及股骨解剖结构的2D/3D联合自动化测量,实现临床上对测量精度及效率兼顾及平衡。目前为止,已完成国人正常男、女志愿者各超过50例,DDH患者近70例(男20例,女50例)的测量工作。同时,充分利用髋臼邻近解剖复杂结构,实现髋臼定位导板的设计及制造,通过3D打印技术实现髋臼个体化导板的快速制造,同时在个体化导板的基础上,结合国人正常男女性髋臼朝向参数测量结果,实现性别差异性髋臼定向导板的设计及制造。目前,已完成体外试验的准备工作,即将进入临床应用阶段,拟用于指导DDH患者臼杯假体定向的临床前瞻性随机对照研究。我们相信通过计算机辅助导板技术发展适合我国人体特点的性别差异性髋关节假体植入技术,最终实现关节活动度的优化及生存率的改善。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(0)
骨科个体化治疗与3D打印技术
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    医用生物力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王燎;戴尅戎
  • 通讯作者:
    戴尅戎
Two-Dimensional and Three-Dimensional Cup Coverage in Total Hip Arthroplasty with Developmental Dysplasia of the Hip
髋关节发育不良全髋关节置换术中的二维和三维杯覆盖。
  • DOI:
    10.1016/j.jbiomech.2013.03.025
  • 发表时间:
    2013-06-21
  • 期刊:
    JOURNAL OF BIOMECHANICS
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Wang, Liao;Thoreson, Andrew R.;An, Kai-Nan
  • 通讯作者:
    An, Kai-Nan
Autogenous Impaction Grafting in Total Hip Arthroplasty with Developmental Dysplasia of the Hip
自体打压移植术在发育性髋关节发育不良全髋关节置换术中的应用
  • DOI:
    10.1016/j.arth.2012.07.007
  • 发表时间:
    2013-04-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF ARTHROPLASTY
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Li, Huiwu;Wang, Liao;Zhu, Zhenan
  • 通讯作者:
    Zhu, Zhenan

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其他文献

成都地区骨质疏松症患者骨密度与Ⅰ型胶原α_1链基因Sp1结合位点多态性的相关性研究
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
    裴福兴;沈彬;牟健雄;王燎;李勇
  • 通讯作者:
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股骨近端解剖参数的自动化三维测量
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    医用生物力学
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    --
  • 作者:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    王俊
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    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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    --
  • 作者:
    常涛;黄京华;王燎
  • 通讯作者:
    王燎
数字化技术辅助的中国人髋臼朝向三维测量
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    上海交通大学学报(医学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈晓军;戴尅戎;王燎;艾松涛
  • 通讯作者:
    艾松涛

其他文献

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3D打印个体化股骨短柄的优化设计及临床前研究
  • 批准号:
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  • 资助金额:
    55.0 万元
  • 项目类别:
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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