从构思到实现亚洲曲率骨材的临床转译

数字骨库转化

至

创伤骨板设计1数字骨库转化至创伤骨板设计2上肢肱骨临床影像圈选3D轮廓重建骨骼数字化参数国人曲率解剖骨板生物力学分析为何建构中国人骨骼解剖数字库?3Schmutz

etal.,JournalofOrthopaedicTrauma,2008病人年龄、性别、种族差异产生不同骨骼型态差异欧美骨植入物产品无法满中国人的实际需要大丹狗與吉娃娃符合人种曲率的解剖骨板

真的需要嗎?黑人、白人、黃人女性身材對比圖贾巴尔与李小龙外表看來好像是需要的~临床上的实战经验Mismatchofanatomicallypre-shapedlockingplateonAsianfemurscouldleadtomalalignmentintheminimallyinvasiveplatingofdistalfemoralfractures:acadavericstudy.JKOhArchivesofOrthopaedicandTraumaSurgery08/2011;132(1):51-6.大体对比与亚洲骨型的不匹配微创手术后对线不良解剖骨板贴合度生物力学8贴合度应力分散动态稳定解剖骨板的生物力学9贴合度应力传导动态稳定骨板与下方骨头之间贴合度9吻合度异常应力解剖骨板加压骨板稳定度解剖骨板与骨头之间贴合间隙

增加骨头与解剖骨板间隙显着影响结构稳定度Byincreasingthisdistancefrom1

mmto5

mm,axialstiffnessdecreasedby27%

(7–9%forevery1

mm)10Nassirietal.,2013解剖骨板与骨头之间贴合间隙5

mm间隙:造成轴向劲度及扭转强度降低最佳的贴合间隙≤2mmIfitisdesirableforanLCPtobeusedthedistancebetweenplateandboneshouldbe≤2 mm.11Ahmadetal.,Injury,2007解剖骨板贴合度FitAssessment12Schmutz

etal.,JournalofOrthopaedicTrauma,2008<2mm<6mm,10

<4mm19%的完全贴合比率胫骨远端內侧解剖骨板对比AOCaucasiandatabase13Schmutz

etal.,JournalofOrthopaedicTrauma,2008病人年龄、性别、种族差异产生不同骨骼型态差异欧美骨植入物产品无法满足中国人的实际需要所以要建构中国人骨骼解剖数据库骨骼数据库暨解剖参数-秀传医院临床试验的申请流程临床试验执行医院之IRB(InstitutionalReviewBoard，伦理委员会的核准)IRB临床研究同意/受式者同意书签署国人骨骼数字化参数分析1.Dicom转STL及网格简化2.网格定位3.网格均值化4.定义APview、MLview5.解剖参数量测15国人骨骼数字化骨库肱骨桡骨尺骨胫骨腓骨股骨第一组第二组第三组第四组男:

170cm以下女:

160cm以下男:

171cm以上女:

161cm以上将所有的骨头参数分为四大群组四大群组骨头参数相似处重迭并均质化第一组第二组第三组男:

170cm以下女:

160cm以下男:

171cm以上女:

161cm以上第四组第一组第二组第三组第四组男:

170cm以下女:

160cm以下男:

171cm以上女:

161cm以上四大群组修整以达到亚州曲率之设定临床参数的转译骨骼数据库暨解剖参数国际期刊论文生物力学模拟测试解剖骨板設計建立AP平面和ML平面完成3D模型建立后，以3D软件(Solidworks、ProENGINEER、AUTOCAD等..)依照股骨髓腔的中心点建立解剖轴(Y轴)，通过股骨球头中心和股骨颈中心的等分线(股骨颈轴)如图一，重新建立真实AP平面(TrueAPView)和真实ML平面(TrueMLView)的标准视角如图二。坐标定义：Y轴：股骨髓峡内腔的等分线。股骨颈轴：通过股骨球头中心的股骨颈等分线。

股骨颈-骨干夹角：

Y轴和股骨颈轴之夹角延伸两条线，并投影在APVIEW上计算夹角角度为130.12度肱骨三维曲率量测桡骨三维曲率量测r1r2r3r4r5国人骨骼数字化参数分析1.Dicom转STL及网格简化2.网格定位3.网格均值化4.定义APview、MLview5.解剖参数量测25肱骨桡骨尺骨胫骨腓骨股骨亚洲均质骨模型

六大部位解剖骨板曲率规格材料工艺检测实证创伤骨板的设计27

臨床醫師參與提供需求並主導設計。專利搜尋與法規認證條件同步進行。ThreeangulatelockingscrewforStyloidfixation创伤骨板的设计骨数字化参数量测:以腓骨为例生物力学分析-贴合度33分析单位：中原大学医材科技转化中心2mm间隙以下接触面积/骨板面积生物力学模拟分析有限元素法建立模型模型网格化设定骨折边界条件结果分析安全性分析有限元素法：腓骨与腓骨骨板模型35Max.stress25MPaMaterialYoung’smodulus(Mpa)YieldStrength(Mpa)BoneplateTitaniumalloy118,000Mpa795Mpa>25MPa=>Safe,passedScrewTitaniumalloy118,000Mpa795Mpa临床参数的转译骨骼数据库暨解剖参数国际期刊论文生物力学模拟测试解剖骨板設計远程股骨骨板之弯曲疲劳测试远程股骨骨板之抗弯强度测试bendingstiffness

(N/mm)proofload

(N)structurebendingstiffness(N-m2)bendingstrength(N-m)APlus股骨远端骨板2121.916246.5548.51118.68Zimmer股骨远端骨板773.193698.9817.6870.28腓骨远端骨板抗弯强度测试bendingstiffness

(N/mm)proofload

(N)structurebendingstiffness(N-m2)bendingstrength(N-m)APlus腓骨远端外侧骨板151.57±4.5470.08±50.741.11±0.036.11±0.66SYNTHESPLDistFibPl58.14204.410.432.66APlusSynthes临床参数的转译骨骼数据库暨解剖参数国际期刊论文生物力学模拟测试解剖骨板設計41AsianfemoradatabaseProximalfemoralmorphologyandtherelevancetodesignofanatomicallyprecontouredplates:astudyfromtheChinesepopulationKun-JhihLin;Hung-WenWei;Kang-PingLin;Cheng-LunTsai;Pei-YuanLeeParametersTotalMenWomenpvalue

(Mean±SD)(Mean±SD)(Mean±SD)

Neck-shaftangle(deg.)129.88±5.76129.59±5.81130.05±5.640.646Superiorradius(RLF)(mm)32.26±3.0933.32±2.3330.23±3.67<0.0001Inferiorradius(RDB)(mm)58.90±5.159.41±5.7457.81±4.65<0.01股骨型态与解剖骨板设计：

以中国人为基础之研究以中国人股骨特征参数为基础的SCI文章42股骨数字参数转化至锁定骨板设计跟骨解剖骨板生物力學研究CircumferentialfixationattheposterolateralcalcaneusbonecanprovidesufficientstabilityafterreductionandfixationofaSandersTypeII-Bcalcanealfracture.Mechanicalstrengthofcalcanealplateisveryimportantifthebranchofplatefixationextendscrossthefractureline,whichshouldbehighlyconcernedinfuturecalcanealplatedesign.43OCTOPUS跟骨解剖骨板AO跟骨骨板投稿至PLOS

ONE

SCI期刊(IF:3.5)总结：解剖骨板设计基础中國人骨骼型态年龄性别种族貼合度生物力學正常应力分布与骨头表面吻合度稳定度安全性分析測試数字化骨库近关节面参数生物力学安全分析44中國人骨骼型态貼合度生物力學安全性分析測試2.4LockingScrewAllowplacementofthescrewstocapturefragmentsSlidingHole2.7or4.0LockingScrewOptionDistalgrapplinghookaroundtheareaofthedistaltipoflateralmalleolusReconstructionDesignTappedEndf