计算机模拟研究：股骨头颈比对全髋关节置换术活动度的影响

"这篇论文主要探讨了人工智能和机器学习在计算机模拟全髋关节置换术中的应用，研究了股骨头颈比对关节活动度的影响。通过三维重建技术和运动工程软件，模拟了不同头颈比的股骨头在关节活动过程中的撞击情况，以评估其对假体安装角度、手术准确性、假体生存率、术后并发症、手术时间和患者经济负担的影响。 在研究过程中，作者基于CT数据，使用计算机三维重建技术构建全髋关节模型，并利用虚拟手术技术来模拟不同头颈比（0.61, 0.65, 0.70, 0.75, 0.88）的股骨头在关节屈伸、内外展、90°屈曲内旋等角度下的活动。通过调整髋臼外展角、前倾角以及股骨柄前倾角的多种组合，测量了可能导致撞击或脱位的最大角度。研究选择了特定的髋臼外展角（25°, 35°, 45°, 55°, 65°）和髋臼前倾角（0°, 8°, 15°, 22°, 30°），以及股骨前倾角（5°, 13°, 20°, 28°, 35°）进行分析，并建立了相关的数学模型。 实验结果显示，最小髋臼外展角（Olmin）与头颈比（HNR）存在线性关系，表达式为Olmin=217.28HNR-2.504，而髋臼前倾角（A）与股骨前倾角（B）的最佳组合也呈现线性关系，即A=-0.7963B+42.869。这些发现表明： 1. 股骨头颈比与髋关节的活动度成正比，且安装髋臼前倾角和外展角的安全角度与头颈比也成正比；头颈比与髋臼前倾角和外展角的安装角度同样成正比。 2. 当头颈比减小时，髋关节发生撞击或脱位的角度会相应减小，这有助于减少潜在的手术风险。 3. 头颈比对髋关节后方的稳定性有正面影响，较高的头颈比可能增加关节的稳定性。 4. 髋臼前倾角与股骨颈前倾角之间呈负相关关系，不同的倾斜组合可能影响关节的稳定性和活动度。 关键词包括全髋关节置换术、三维重建、计算机手术模拟、头颈比、髋臼前倾角和髋臼外展角、股骨前倾角。这项研究为全髋关节置换术提供了重要的理论依据，有助于医生在手术中更精确地选择假体安装角度，从而提高手术效果和患者的生活质量。"