作用于股骨颈部的力超过骨所能耐受之极限应力，而达到屈服点时，受力部位会发生机械衰变，表现为骨折，即股骨颈骨折。股骨颈骨折相当常见，约占全身骨折的3.6%，多见于60岁以上的老年人。由于髋关节是人体主要承重关节，而且在人体活动中起着重要作用，因此股骨颈骨折后给患者和家人的工作、生活带来诸多不便。随着人类寿命的延长，人类社会逐渐进入老龄化，股骨颈骨折的发病率也有增加的趋势，已成为不可忽视的社会问题。

1股骨上端的功能及力学地位

股骨上端主要由股骨头、股骨颈及股骨干组成。球状股骨头深陷于髋臼之内，关节面接触紧密，以适应人体直立、行走、生活及劳动时负重的需要。同时，股骨头与髋臼之间有潜在的强大真空吸附作用，加强了关节的稳定性。股骨上端形成多平面的弯曲角：颈干角和前倾角。前倾角是由股骨头长轴和股骨髁横轴在横截面上投影所形成的角，或是足部向前呈中立位时股骨颈轴与踝关节横轴形成之角。成年人平均12°。前倾角的大小影响髋关节的正常扭转范围。颈干角是股骨颈与股骨干投影到冠状面形成的夹角，一般在125°左右。由于颈干角的存在，使粗隆部及股骨干远离髋臼，以适应髋关节大幅度活动的需要，并使躯干的力量传达至较宽的基底部。颈干角在力学分析中占有重要地位。颈干角正常时股骨头的负荷使股骨颈内部所产生的应力在生理允许范围内，当颈干角减小(髋内翻)或增大(髋外翻)时均可引起股骨近端负荷及应力的改变，颈干角小于110°称髋内翻，其应力较大，易发生骨折；颈干角大于140°称髋外翻，大粗隆处受力较大，最终导致继发结构异常和功能障碍。

2股骨颈骨折与力学环境

2.1股骨颈内部力学结构股骨颈内部承受张应力、压应力、弯曲应力和剪切应力。正常情况下股骨近端的内部骨结构完全适应生理应力的类型和大小，骨小梁的分布方向和密集程度也因受外力的不同而不同。股骨上端骨小梁结构是典型的多层网络状构造，应力分布合理，受力性能最佳，自重轻而负重大。根据受力情况不同，在髋关节股骨上端形成了典型的横形张力骨小梁系统和扇形压力骨小梁系统，整体力线结构如力臂式起重机。两组主要骨小梁交汇处小梁排列较稀疏，称Wards三角，正好位于股骨颈部位。股骨上端骨小梁的排列受自体反馈功能控制，比较适应张应力和压应力的需要，在受力最大部位排列密集，而在受力小的部位自动吸收。但抵抗剪切力和扭转力的能力较差，特别是在骨小梁排列相对稀疏的股骨颈部位最为明显。

2.2股骨颈骨折的力学原因股骨颈骨折多在老年人骨质疏松的基础上发生。在正常生理情况下，股骨上端承受着压缩、弯曲、扭转等多种载荷，各种载荷均转变成拉、压应力形式，按骨小梁排列均匀地分布到整个结构中。发生骨质疏松后骨质变薄，骨小梁数目减少、变细，从而使股骨上端强度下降。股骨颈中部密度减低区域Wards三角以及水平面的骨小梁在体积及结构上均为股骨颈最薄弱区，轻微突发暴力如平地滑倒大转子着地，或患肢突然扭转，都可引起股骨颈骨折。骨质疏松不仅使整个股骨颈强度下降，还会使力的传递改变，在某一部位形成应力集中区域，在应力高度集中区极易发生骨折。一些不存在骨质疏松者在较强的瞬时暴力下亦可发生股骨颈骨折，多次重复的极限应力作用于股骨头，也可造成股骨颈疲劳骨折。

不同的受力方式如压缩、弯曲、扭转等负荷都会引起骨折，但 多以弯曲和扭转为主。骨的力学性能是抗压强于抗拉，弯曲产生的正应力使股骨颈一侧受拉，一侧受压，受拉应力作用一侧常先发生破坏，扭转加重破坏的程度。临床上股骨颈骨折多数断端呈螺旋状，与扭转有密切关系。

3骨折愈合与应力环境

股骨颈骨折的愈合程度除受机体的生理、生化等众多因素影响外，还与其应力环境密切相关。研究表明，骨组织结构及功能与其力学特性及力学环境状态密切相关，因此决定了不同的应力刺激对骨代谢和骨愈合有不同影响作用。

3.1应力刺激的影响骨组织作为一种生物材料具有复杂的力学特性，具有粘弹性并且各相异性，在不同的温度、湿度、年龄、性别及种族状态下其力学性能不同，作用在骨折部位的应力种类、应力大小及应力刺激方式不同，对骨折的愈合影响也不同。

3.1.1应力种类的影响骨折愈合早期，纵向载荷产生的压应力可刺激骨折端新生骨细胞的增长，缩短新生骨细胞的爬行距离，对骨折愈合有利。而错动和扭转产生的剪切力，易造成骨断端动态摩擦，对已修复的毛细血管和已形成的骨痂有很大的伤害作用，不利于骨折愈合。但在骨折愈合中后期，各种应力对骨痂形成及改变均有一定促进作用。

3．1．2应力大小的影响根据骨的功能适应性理论，骨折愈合需要适当的力学环境或最佳应力水平。不同的愈合阶段，骨折端所需的应力大小不同。愈合早期，骨愈合区组织刚度低，承受外力能力差，所需应力水平较低，随着愈合区组织刚度增加，其承受负荷的能力加大，所需刺激应力水平也增加。只有当骨断端应力水平与愈合区组织刚度互相平衡和协调时，骨折才能良好地愈合。避免应力过大可能导致的骨萎缩和应力过小导致的骨延迟愈合或骨不连。

3．1．3应力刺激方式的影响研究表明，间断性生理应力刺激比持续性应力对骨折愈合具有更积极的作用。间断性生理应力可促进局部血液循环，激发骨组织细胞活性，促进骨折愈合。

3.2固定物的力学环境状态的影响股骨颈骨折的固定方法很多，如三翼钉、加压螺丝钉，三根鳞纹钉及各种固定架等。其原理是借助器械，使器械与骨折骨形成一力学体系，维持骨结构的连续性和稳定性，为骨折愈合创造条件。器械固定对骨折愈合的影响主要表现为骨固定段的应力遮挡效应及骨断端的应力分布情况。高刚度的器械早期可稳定骨折，但后期则阻碍骨折端应力的有效传导和刺激产生功能替代，干扰骨折的修复和重建。因此，在骨折愈合中后期应及时减少固定器械的连接杆及钢针数，这样，可使骨折愈合早期具有稳定的固定，中后期降低应力遮挡效应，让更多的载荷传到骨折端，使骨折端得到愈合所必须的应力刺激，加速骨折愈合。另外，骨折端应力分布特征依赖于固定方式。单一平面固定往往产生应力集中现象，不利于骨折愈合；多平面固定使骨断端应力分布均匀，对骨正常应力分布影响小，对骨折愈合有利。

4结语

股骨颈骨折与股骨颈的内部力学结构及外部形态密切相关，力学环境因素也是影响骨折愈合的重要因素之一。用生物力学理论指导临床骨折的治疗已经取得了显著的成绩。随着对人体力学结构与力学环境的进一步认识和研究，可有效地防止股骨颈骨折的发生，并将带动和指导股骨颈骨折固定器械和治疗方法的改进和提高，减少并发症和后遗症的发生。

(1999-03-21收稿1999-07-02修回)