1、目的：(1)比較防腐人股骨標本與聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，PMMA)人工股骨標本之間的生物力學特性的差異。(2)比較動態(tài)套筒式三翼釘和三枚空心釘固定人工股骨頸骨折模型的生物力學差異。(3)應用三維有限元法探討動態(tài)套筒式三翼釘固定不同角度的股骨頸骨折生物力學作用。
　　方法：(1)選擇單足站立位受力模型，在Instron-8874液壓伺服力學實驗測試機上對各標本行預加載處理5次，消除股骨松弛、蠕

2、變等時間效應影響后，開始對各標本進行正式實驗，每個標本測試5次，各次測試之間應間隔20min，待應變儀上的數(shù)值變化小于3μg時再記錄數(shù)據(jù)。施加在模型上的總載荷為1200N，以100N分級增量的方式加載，實驗機壓頭下降速度為10mm/min。觀察防腐與人工股骨標本近端的載荷-應變關系；股骨頭的載荷-位移關系和股骨頭抵抗載荷變形的能力。(2)利用聚甲基丙烯酸甲酯制作人工股骨模型10個，按照人體股骨頸骨折時最常見的Pauwels70°角用電鋸

3、鋸斷，造成內(nèi)收型股骨頸骨折模型。將骨折標本解剖復位后，按手術操作方法用三枚空心螺釘和動態(tài)套筒式三翼釘分別加以內(nèi)固定。標本模擬人體單足站立位固定于Instron-8874液壓伺服力學實驗測試機上，選擇股骨近端15個點作為應變測試點，以10mm/min加載速度、線性載荷0～1200N分級加載，測定兩組在1200N載荷下各點的應變值、不同載荷下頭下沉位移和壓力側8點的應變值。(3)基于逆向工程和CAD軟件，建立動態(tài)套筒式三翼釘固定的Pauwe

4、lls角為30°、50°和70°股骨頸骨折模型，模擬人體股骨頭受力方式，進行股骨近端應力分布的有限元分析。
　　結果：(1)防腐與人工股骨標本在2倍于人體體質(zhì)量的載荷下的載荷-應變關系都基本呈線性變化；在實驗機載荷為1200N時，人工標本的位移明顯大于防腐標本的位移(P<0.01)；防腐標本的抵抗載荷變形能力大于人工標本(P<0.01)。(2)1200N載荷下兩組均在8點處出現(xiàn)峰值，三枚空心螺釘組和動態(tài)套筒式三翼釘組應變值分別為(

5、-756±14)和(3024±127)με，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01)。同一載荷下，動態(tài)套筒式三翼釘組股骨頭下沉位移大于空心螺釘組(P<0.01)。同一載荷下，動態(tài)套筒式三翼釘組在壓力側8點處的應變值大于空心螺釘組的應變值，其差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01)；同一固定組，隨著載荷的增大，應變值也是逐漸增大的。(3)骨折斷端出現(xiàn)應力集中，并且分布呈現(xiàn)從骨折面向兩邊逐漸遞減的趨勢。動態(tài)套筒式三翼釘在各時相的最大Vonmises應力均遠

6、小于鈦合金的屈服強度(896MPa)。
　　結論：(1)雖然PMMA人工骨和人體骨生物力學性能偏差比較大，但具有相同的變化趨勢。在進行生物力學實驗研究中，往往需要大量的股骨標本，在股骨標本獲得日益困難的情況下，人工股骨標本在一定程度上可以代替防腐股骨進行生物力學研究。(2)動態(tài)套筒式三翼釘固定股骨頸骨折穩(wěn)定可靠，且軸向加壓，保持了骨折斷端自然接觸應力，同時保留了骨折斷端的動態(tài)軸向壓應力。此外，該內(nèi)固定器前端有三個翼，有效的控制了骨