股骨颈干角的生物力学与骨折的相关研究
进入21世纪以来，伴随着我国的人口老龄化进程逐步加快，老年常见疾病(骨质疏松症等)越来越受到全社会的广泛关注。骨质疏松症易引发骨折，流行病学研究表明：骨质疏松性骨折中股骨颈骨折的发病率最高、危害性较大、治疗费用较高，同时易引发其他疾病，譬如心脑血管疾病，进而危及生命。因此，对该类骨折早期预防尤为重要。 研究目的：研究正常人股骨颈干角、股骨近端骨密度的一般规律；对比正常人与骨折患者在股骨颈干角、股骨近端骨密度的差异；探讨股骨颈特殊的生理解剖结构特点与其承受载荷的应力应变关系，计算不同颈干角的有限元模型在相同加载下的应力变化，为早期预防股骨颈骨折的发生提供理论依据。 研究方法：运用文献资料法，了解骨质疏松症及骨质疏松性骨折的流行病学情况；运用测量法，测量南京市临床骨折病人以及健康普查人群的X光片和采用双能X线吸收法测量的骨密度；运用统计分析法，分析正常人股骨颈干角与骨折患者健侧股骨颈干角的差异以及个体股骨左右侧颈干角的差异状况，分析股骨颈骨密度与颈干角之间关系以及骨折患者此类参数的特征；采用有限元分析法，进行模拟实验计算不同颈干角角度下，股骨颈承受载荷的应力情况。 研究结果：(1)X光片统计颈干角正常人群为左侧股骨的颈干角为133.97±4.71°、右侧股骨的颈干角为133.5±5.04°；骨折患者健侧股骨颈干角为130.35±5.83°。正常人左侧股骨的颈干角度与骨折患者健侧股骨的颈干角度的有显著性差异(P＜0.01)，在对正常人群股骨颈干角测量中还发现，同一个人两侧股骨的颈干角会有差异，最大达10°以上。正常人左侧股骨颈干角女性为134.11±4.594°、男性为133.65±5.06°，右侧股骨颈干角女性为133.85±4.94°、男性为132.7±5.287°，女性两侧股骨的颈干角角度与男性相比均无显著性差异。(2)双能X线吸收法测髋部骨密度正常人女性髋部骨密度峰值在30-39.9岁，随年龄增加逐渐下降，在50-59.9岁髋部骨密度有轻微上升，随后又呈下降趋势，与有关报道一致。左右两侧髋部的骨密度、骨矿含量呈显著相关、髋部测得的五个部位(股骨颈颈部、股骨颈上部、ward’s三角区、大转子、股骨干上段)骨密度、骨矿含量也呈显著相关，且与年龄增长呈负相关。正常人群髋部各部位骨密度均高于骨折患者健侧髋部的骨密度，骨折患者健侧的颈干角角度与股骨颈颈部、ward''s三角区的骨密度显著相关。(3)有限元法分析不同颈干角角度的股骨模型应力股骨近端模型各部位在相同载荷下应力情况随颈干角变小而显著增大，股骨颈后缘中下部应力最为集中，各种角度股骨近端模型中最大mises等效应力在125°～120°时模型受载增幅最大(有一个急剧增加的阶段)，股骨颈干角的角度低于120°或大于125°时应力增大或减少逐渐趋向平缓，所以当股骨颈干角角度小于125°时发生骨折的危险度明显增加。 结论：(1)骨折患者健侧股骨的颈干角普遍小于正常人群，且股骨颈在不同角度时承受载荷的应力差异较大，在股骨颈颈干角角度较小的情况下，若载荷较大使股骨颈应力达到骨骼的强度极限时会导致骨折，因此，股骨颈干角角度较小的人群应注意预防骨折的发生，如锻炼髋部周围肌群以保护股骨近端和避免负重过大。 (2)正常人女性髋部骨密度在40～49岁和60～69岁有两个降低阶段，这与女性进入绝经期，雌激素水平下降、降钙素的分泌导致骨密度的下降有关，股骨颈骨折的发生与骨密度过低、骨骼强度过小有较大关系。因此老年女性更应注意营养的补充防止骨密度的下降。 (3)计算机模拟结果表明：股骨颈干角角度在140°～115°之间，有限元模型受载后股骨颈后内侧呈现应力由1.47MPa增加至3.98MPa，不同颈干角角度股骨颈模型中最大mises等效应力在125°～120°之间模型受载增幅最大，考虑到骨折患者的股骨颈颈干角较小使应力急剧增加，接近骨骼强度极限的临界状态，发生骨折的危险程度会明显增加。 (4)在体检中，如果检测到股骨颈干角比较小，特别是低于125度，并且伴随着骨密度的下降的受试者，则可以将其列入股骨颈骨折的高危人群，如果是骨质疏松病人，而有一侧股骨颈干角明显小于另一侧，特别是低于125度，则需要加强有针对性的力量锻炼，提高防护意识，避免跌倒、碰撞等容易造成股骨颈骨折的意外事故，这在预防学上有重要的意义。
- 作者：
- 唐潇
- 学位授予单位：
- 南京体育学院
- 专业名称：
- 运动人体科学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2006年
- 导师姓名：
- 钱竞光
- 中图分类号：
- R336
- 关键词：
- 股骨颈干角；骨密度；有限元分析；生物力学
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