TKA被认为是治疗KOA等膝关节疾病的最终手术方案和最有效的治疗方法。随着实施TKA手术的医师增加，接受该手术的患者也在增多，但因假体相关因素引起手术并发症甚至手术失败的也偶有发生。临床医师在TKA术前需要确定假体类型、预测假体型号，术中需要配准假体，正确安装假体等来确保假体安装稳固合适，降低手术并发症。但仍然有不少手术医师术中发现术前预测的假体型号与实际情况相差较大，且术中配准假体消耗过多时间，增加了感染和手术风险。近年计算机辅助手术技术发展迅速，术前可以运用计算机定制手术方案，预演手术流程，提供手术精准度，缩短手术时间，减少手术风险等优势。
针对TKA的计算机辅助设计主要应用于手术的术前设计阶段，通过多种术前设计软件可以进行下肢骨骼建模、膝关节假体试模、模拟截骨、模拟假体安装等，可以大大提高TKA手术精准度，但目前较少有完整的膝关节假体数据资源供临床医师使用，限制了假体试模和模拟假体安装等技术操作的运用和推广。
该研究提供一种简便可行的方法初步建立了一套完整的膝关节假体数据库，本项目选用国产爱康A3型假体进行初步研究，主要贴合与国内实际情况，因进口的膝关节假体运用较少，且有研究表明进口关节假体的大小尺寸和型号参数并不完全适用于我国患者的膝关节，而国产高曲度A3假体更符合国内患者的膝关节解剖特点，并能够满足患者常常蹲坐等高屈曲活动度的生活特性。
建立膝关节假体数据库需要运用反求技术也称为逆向工程，是将实物或模型反向转化为计算机辅助设计的数字化模型技术。目前反求技术主要分为实物模型反求技术、软件建模反求技术、影像反求技术。本研究属于实物反求范畴，使用三维扫描技术对膝关节假体的轮廓进行勘测，将假体实物的表面信息数字化。具体采用非接触式光学三维照相扫描仪获取点云数据。该方法的优点是可以对任意结构的膝关节假体表面进行全方位的测量，测量耗时短，缺点是无法对内部结构复杂的实物进行准确测量；还可采用接触式扫描测量法，即使用触发式接触点对关节假体的实物进行测量，只能采取点对点依次获取测量的三维数值，其测量精度很高，但测量进行的速度慢，效率较低；另也有学者采用X射线断层扫描图像测量法，此方法是利用大型医疗设备CT的扫描为基础，可以实现实物的内外结构和形状的无损测量，可以同时扫描大量实物模型，但机器运行成本较高，金属在X线断层成像上有一定的散射噪音，且如果同时测量多个实物，DICOM数据的分离也较为麻烦，所以本研究使用三维扫描仪扫描关节假体是获取假体点云数据较好的方法。
本次研究成功获得了一组完整的关节假体模型，包括股骨、胫骨假体组件和垫片的三维模型数据，为TKA的三维术前规划奠定基础，及下一步进行膝关节置换有限元分析提供前期处理。在此基础上可以为医师提供简便、精确的建模方法。
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