更好的植入物是修复受损膝盖的关键

患有骨关节炎(也被称为“磨损性”关节炎)的人通常需要进行膝关节植入手术来修复损伤。但是，如果膝关节植入物不适合特定的个体，就会导致软组织损伤、底层骨骼塌陷、植入物松动，并增加手术后关节疼痛的可能性。

“一种可能的解决方案是设计针对患者的、解剖上准确的、重现正常的植入物膝盖Stellenbosch大学(SU)机械与机电工程系讲师Johan van der Merwe博士说。Van der Merwe也是同一部门生物医学工程研究小组的成员，最近在SU获得了机电工程博士学位。他专注于开发一种可重复的、半自动的生成患者特异性的方法植入物在手术后，能重现个体健康解剖结构，促进自然关节运动的组件。

Van der Merwe指出，膝盖是最容易患骨关节炎的关节之一，这种关节炎的一种形式发生在关节的保护性软骨损坏时。

Van der Merwe说，对于局部骨关节炎，手术重建或只置换膝关节受损部分(单间部膝关节置换术)可能比置换整个关节(全膝关节置换术)更可取。预计到2030年，全球将有300万例膝关节置换手术。目前的膝关节置换术通常持续10年。

“只更换或修复受损部分可能会导致更快的恢复，改善术后关节运动，尽可能多地保留关节的自然解剖结构，而且成本更低。”

“但设计针对患者的单节段膝关节置换术最终取决于技术人员的解释和技能，以便始终如一地重现健康的膝关节形状。这是一个难题——对一个病人来说健康的东西对另一个病人来说可能不一样。”

Van der Merwe指出，目前市场上可买到的植入物的标准化尺寸与个体患者膝盖的形状和形式之间经常存在不匹配。这通常需要外科医生使患者适应种植体，有时甚至根据经验和当前的最佳实践偏离理想的种植体位置以获得良好的结果。

为了解决这些缺点，Van der Merwe基于健康膝盖的各种形状开发了一个模型，然后可以用来估计患者膝盖受损部分的健康形状。

Van der Merwe利用这些信息编写了一个半自动设计程序，将光滑的表面贴合到估计的健康形状上，从而为计算机辅助制造准备好植入物。

“为了验证我们的植入物设计方法所创建的形状，我们在一组测试膝盖上执行了半自动设计过程。我们采用半自动化的方法来设计针对患者的单室膝关节置换术，其植入物与原始的正常膝关节相比更好。”

“这些植入部件与膝盖的正常解剖结构相匹配。”

“该方法被证明能够反复生成解剖学上兼容的植入物形状。因此，我们希望这种设计能够促进手术后关节功能的恢复。”

Van der Merwe说，通过为个人量身定制每个植入物，可以减少患者膝盖形状和植入物之间的不匹配。

“这可能会缩短恢复时间和手术时间，因为患者的骨骼表面不需要做太多修改。在我们的案例中，更贴合、形状更自然的植入物也可能改善手术后关节的活动。”

Van der Merwe说，50多岁和60岁出头的人已经患有骨关节炎，需要进行膝关节置换术，以及更活跃的患者，他们希望在进行膝关节置换术之前保持一段时间的生活质量全膝关节置换术会从他的研究中获益。

他补充说，作为他研究的一部分设计的植入物已经准备好进行初步临床测试。