1.3  材料  捷迈解剖型髓内钉亚洲型(Zimmer Natural Nail Cephalomedullary Asia，ZNN CM Asia)的材料学特征见表1。

 (2)建立成年男性股骨转子间骨折模型：将DIOCM文件导入Mimics软件(Materialise公司，比利时)，使用Segment中的CT bone功能，选择左股骨，灰度值在400-2 199 HU之间，将长骨填充，得到左股骨Masks，使用segment中的Multiple Slice Edit和calculate Polylines功能对每一个股骨层面进行编辑，进一步通过人为判断，使股骨的每一个层面更加准确。然后利用3D计算功能，得到左侧股骨的粗糙三维模型，然后使用3D Tools中的Wrap和smooth对股骨模型进行进一步处理，得到光滑的左股骨三维模型(图1)，然后将股骨模型以IGES格式导出。

(4)对左股骨模型进行材料赋值：将INP文件导回Mimics中通过Material工具对模型进行材料赋值。有学者对股骨的生物力学，材料属性进行研究，总结出股骨密度、弹性模量与断层图像灰度值之间的关系，材料密度= -13.4+1 017*灰度值，弹性模量=-388.8+5 925*材料密度(材料密度单位为kg/m³；弹性模量单位为Pa)。有研究指出将股骨模型平均划分为10个区域即可^[15]。将赋值后的inp文件进行保存。模型材料属性见表2。

(2)建立内置物模型：将ASC文件导入Geomagic Wrap(Geomagic公司，美国)对文件进行重建，建立内置物的大体模型，使用捷迈公司提供的ZNN髓内钉数据尺寸，将模型导入UG中依据ZNN参数模型进一步完善，对远端锁定螺钉和ZNN拉力螺钉的螺纹进行简化处。该研究使用的ZNN模型尺寸：主钉近端直径15.5 mm，末端直径11.5 mm，主钉长度180 mm，前倾角15°，CCD角度125°，前弓弧度1 275 mm，4°近端外翻角，15°前倾角。拉力螺钉直径0.5 mm，螺纹部分27.5 mm，螺距3.75 mm。远端螺钉钉头低平，直径8 mm，螺钉直径5 mm，长度30 mm。将内置物模型以IGES文件进行保存。见图2。

  (1)建立模型参考线和参考点：在Mimics中将股骨头拟合成一个球形，得到股骨头半径和股骨头中心，股骨头半径R为23.827 mm。然后将球形也以IGES文件导入UG中，在UG中建立股骨头中心，同时找到股骨颈正侧位最窄处的中点，过两点建立一条连线，作为股骨头颈轴线参考线L-n，参考线L-n与股骨头在正位片的交点为A点(图3)，A点为尖顶距正侧位测量的参考点。过股骨距建立一条平行于股骨头颈中轴线的参考线L-cn，参考线L-cn与股骨头在正位片上的交点为B点(图3)，B点为股距尖顶距在正位测量时的参考点。

(2)将股骨头分为后上区域、前上区域、前下区域、后下区域并建立参考线。过股骨头颈中轴参考线L-cn，做一平面a平行于股骨干轴线，将股骨头分为前后，然后过L-cn，垂直与平面a做一平面b将股骨头分为上下。通过平面a和平面b将股骨头分为4个区域，分别为：后上(PS区)，前上(AS区)，前下(AI区)，后下(PI区)4个区域。制作4条参考线，参考线平行于股骨颈轴线L-cn，分别在股骨头4个区域，距离股骨颈R/3。分别为后上区域的参考线L-ps，前上区域的参考线L-as，前下区域的参考线L-ai，后下区域的参考线L-pi(图4)。

然后按照设定的尖顶距，将拉力螺钉的钉尖沿着4个区域建立的参考线置入，置入深度d与Xtad的关系为：Xtad= (d^2 + R^2/18)^(1/2) *2)；使用MATLAB(MathWorks公司，美国)计算置入深度d(表3)。最后按照设定的股距尖顶距，将拉力螺钉的钉尖沿着4个区域建立的参考线置入，当拉力螺钉钉尖位于前上(AS区)和后上(PS)区时，置入深度d与股距尖顶距Xctad的关系为：Xctad=((x-7.486)^2+ (R/18^(1/2)+17.756)^2)^(1/2)+(x^2+ R^2/18)^(1/2))，当拉力螺钉位于前下(AI区)和后下(PI区)时，置入深度d和股距尖顶距Xctad的关系为：Xctad=((x-7.486)^2+(17.756-R/ 18^(1/2))^2)^(1/2)+(x^2+ R^2/18)^(1/2))。使用MATLAB计算置入深度d(表4)。

然后按照设定的尖顶距，将拉力螺钉的钉尖沿着4个区域建立的参考线置入，置入深度d与Xtad的关系为：Xtad= (d^2 + R^2/18)^(1/2) *2)；使用MATLAB(MathWorks公司，美国)计算置入深度d(表3)。最后按照设定的股距尖顶距，将拉力螺钉的钉尖沿着4个区域建立的参考线置入，当拉力螺钉钉尖位于前上(AS区)和后上(PS)区时，置入深度d与股距尖顶距Xctad的关系为：Xctad=((x-7.486)^2+ (R/18^(1/2)+17.756)^2)^(1/2)+(x^2+ R^2/18)^(1/2))，当拉力螺钉位于前下(AI区)和后下(PI区)时，置入深度d和股距尖顶距Xctad的关系为：Xctad=((x-7.486)^2+(17.756-R/ 18^(1/2))^2)^(1/2)+(x^2+ R^2/18)^(1/2))。使用MATLAB计算置入深度d(表4)。

(5)模型装配：按照计算的拉力螺钉置入深度，将内置物根据操作指南放入股骨内，当拉力螺钉位于后下区，尖顶距为15 mm时，拉力螺钉从股骨头凹中穿出，当拉力螺钉位于股骨头后上区和前上区，股距尖顶距为25.256 mm和27.933 mm时，拉力螺钉从股骨头穿出，将这些模型排除在外，共建立40组模型。另建立一个无拉力螺钉置入的股骨转子间骨折内固定模型(图5)。

2.1  股骨头最大垂直轴向位移  41组股骨头模型中，给予垂直向下的力，得到股骨头的轴向位移云图(图6)。由表5可知，以尖顶距为标准置入拉力螺钉，当拉力螺钉位于前上象限，尖顶距为35 mm时，股骨头最大轴向位移与无拉力螺钉时差值最小，为0.008 205 5 mm， 当拉力螺钉位于股骨头后下象限，尖顶距为20 mm时，股骨头最大轴向位移与无拉力螺钉时差值最大，为0.023 524 0 mm。

2.1  股骨头最大垂直轴向位移  41组股骨头模型中，给予垂直向下的力，得到股骨头的轴向位移云图(图6)。由表5可知，以尖顶距为标准置入拉力螺钉，当拉力螺钉位于前上象限，尖顶距为35 mm时，股骨头最大轴向位移与无拉力螺钉时差值最小，为0.008 205 5 mm， 当拉力螺钉位于股骨头后下象限，尖顶距为20 mm时，股骨头最大轴向位移与无拉力螺钉时差值最大，为0.023 524 0 mm。

股骨骨折近端的相对最大轴向位移受到拉力螺钉在股骨头内的区域的影响更大(图7)。

2.2  股骨骨折近端的最大主应力  图8为股骨转子间骨折的应力分布云图，由图可知股骨骨折近端应力集中主要分布在主钉内测与股骨接触处和股骨颈的内测和外侧区域。表6是股骨骨折近端的最大主应力的数据，图9是绘制的折线图。分析可知，拉力螺钉位于股骨头中心偏后上方时，股骨骨折近端的最大主应力升高明显，按照尖顶距和股距尖顶距的标准放入股骨头内，平均值分别为82.339 4，79.118 8 MPa；拉力螺钉位于股骨头中心偏后下方时，股骨骨折近端的平均最大主应力值最小，分别为49.535 9，49.642 8 MPa。



2.2  股骨骨折近端的最大主应力  图8为股骨转子间骨折的应力分布云图，由图可知股骨骨折近端应力集中主要分布在主钉内测与股骨接触处和股骨颈的内测和外侧区域。表6是股骨骨折近端的最大主应力的数据，图9是绘制的折线图。分析可知，拉力螺钉位于股骨头中心偏后上方时，股骨骨折近端的最大主应力升高明显，按照尖顶距和股距尖顶距的标准放入股骨头内，平均值分别为82.339 4，79.118 8 MPa；拉力螺钉位于股骨头中心偏后下方时，股骨骨折近端的平均最大主应力值最小，分别为49.535 9，49.642 8 MPa。



2.2  股骨骨折近端的最大主应力  图8为股骨转子间骨折的应力分布云图，由图可知股骨骨折近端应力集中主要分布在主钉内测与股骨接触处和股骨颈的内测和外侧区域。表6是股骨骨折近端的最大主应力的数据，图9是绘制的折线图。分析可知，拉力螺钉位于股骨头中心偏后上方时，股骨骨折近端的最大主应力升高明显，按照尖顶距和股距尖顶距的标准放入股骨头内，平均值分别为82.339 4，79.118 8 MPa；拉力螺钉位于股骨头中心偏后下方时，股骨骨折近端的平均最大主应力值最小，分别为49.535 9，49.642 8 MPa。

2.3  拉力螺钉的最大主应力  图10为拉力螺钉的应力分布云图，由图可知拉力螺钉应力集中在螺纹和主钉之间。

表7是股骨骨折近端的最大主应力的数据，图11是绘制的折线图。拉力螺钉位于股骨头中心时，最大主应力的值均小于其他模型。

2.3  拉力螺钉的最大主应力  图10为拉力螺钉的应力分布云图，由图可知拉力螺钉应力集中在螺纹和主钉之间。

表7是股骨骨折近端的最大主应力的数据，图11是绘制的折线图。拉力螺钉位于股骨头中心时，最大主应力的值均小于其他模型。

2.3  拉力螺钉的最大主应力  图10为拉力螺钉的应力分布云图，由图可知拉力螺钉应力集中在螺纹和主钉之间。

表7是股骨骨折近端的最大主应力的数据，图11是绘制的折线图。拉力螺钉位于股骨头中心时，最大主应力的值均小于其他模型。

随着世界人口老龄化，骨密度降低，跌倒率增加，髋部骨折在2050年可能达到450万^[1-2]，其中股骨转子间骨折在老年髋部骨折中占重要地位^[3]。手术是治疗股骨转子间骨折的主要方式，但是自从动力髋螺钉(dynamic hip screw，DHS)应用以来，拉力螺钉向上切出股骨头就是最常见的手术失败原因，发生率为1.4%-19%^[4-7]。于是1995年，BAUMGAERTNER等^[8]首次提出尖顶距(tip apex distance，TAD)的概念，发现尖顶距<25 mm可有效防止动力髋螺钉内固定术后拉力螺钉向上切出股骨头。随着内固定器械的发展，髓内钉系统得到更多的临床应用^[9]，同时有学者认为拉力螺钉在正位片上处于股骨头内中心偏下位置时，稳定性更好^[10-11]。于是，2012年KUZYK等^[12]通过对30个人造股骨进行生物力学实验，提出了股距尖顶距(calcar referenced tip-apex distance，Cal-TAD)的概念，对尖顶距做出补充，可以更好地评估当髓内钉内固定术后拉力螺钉位于股骨头中间偏下位置时的稳定性，但是股距尖顶距对于预测髓内钉内固定术后拉力螺钉切出股骨头的意义仍然存在争议^[13]。

有限元分析方法借助电子计算机，利用有限的相互作用的单元对真实物理系统进行模拟，得到客观实验难以得到的结果。随着影像技术的发展及计算机性能的提升，有限元分析方法在生物力学领域得到越来越广泛的应用。此次研究运用有限元方法，将捷迈解剖型髓内钉亚洲型(Zimmer Natural Nail Cephalomedullary Asia，ZNN CM Asia)的拉力螺钉模拟内锁的内固定方式放入股骨转子间骨折模型中，在等尖顶距和等股距尖顶距下放入股骨头内不同位置，比较其生物力学的稳定性，评估尖顶距或股距尖顶距对于股骨转子间骨折手术的意义。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

1.1  设计  有限元静力学分析。

1.2  时间及地点  于2019年10月至2020年1月在山西医科大学第二医院和太原理工大学生物力学实验室完成。

1.3  材料  捷迈解剖型髓内钉亚洲型(Zimmer Natural Nail Cephalomedullary Asia，ZNN CM Asia)的材料学特征见表1。

1.4  方法

1.4.1  建立股骨有限元模型

(1)获取左股骨图像：选择1名健康男性志愿者(年龄30岁，身高170 cm，体质量70 kg)。让该男性仰卧于CT扫描床上，双侧髋关节保持伸直中立位，应用山西医科大学第二医院的螺旋CT(Discovery CT750HD，宝石能谱，GE公司，美国)对志愿者男性股骨全长进行水平扫描。扫描范围为髋关节上方至踝关节下方。扫描完成后，将图片以DICOM格式导出。志愿者对试验知情同意。

  (2)建立成年男性股骨转子间骨折模型：将DIOCM文件导入Mimics软件(Materialise公司，比利时)，使用Segment中的CT bone功能，选择左股骨，灰度值在400-2 199 HU之间，将长骨填充，得到左股骨Masks，使用segment中的Multiple Slice Edit和calculate Polylines功能对每一个股骨层面进行编辑，进一步通过人为判断，使股骨的每一个层面更加准确。然后利用3D计算功能，得到左侧股骨的粗糙三维模型，然后使用3D Tools中的Wrap和smooth对股骨模型进行进一步处理，得到光滑的左股骨三维模型(图1)，然后将股骨模型以IGES格式导出。

 将股骨IGES文件导入UG(Siemens PLM Software公司，美国)中进行进一步处理，过股骨大转子和小转子将完整股骨分离，建立Evans-JensenⅠ型骨折模型，建立左股骨转子间骨折模型(图1)。

(3)对左股骨进行有限元网格划分：将左股骨模型导入Hypermesh中，抑制模型的线条，删除多余的点，减少其对网格划分的干扰，然后对模型进行四面体网格划分，网格大小控制在2 mm以内^[14]。将生成的有限元模型通过INP格式导出并保存。左股骨模型单元数为229 862，节点数为147 526，单元类型：C3D10M。

(4)对左股骨模型进行材料赋值：将INP文件导回Mimics中通过Material工具对模型进行材料赋值。有学者对股骨的生物力学，材料属性进行研究，总结出股骨密度、弹性模量与断层图像灰度值之间的关系，材料密度= -13.4+1 017*灰度值，弹性模量=-388.8+5 925*材料密度(材料密度单位为kg/m³；弹性模量单位为Pa)。有研究指出将股骨模型平均划分为10个区域即可^[15]。将赋值后的inp文件进行保存。模型材料属性见表2。

1.4.2  建立内置物有限元模型

(1)获取捷迈解剖型髓内钉亚洲型的图像：为了使捷迈解剖型髓内钉亚洲型的建模更加精确，由太原理工大学生物力学实验室提供，使用三维激光扫描扫描仪对捷迈解剖型髓内钉主钉，拉力螺钉，远端锁定螺钉进行360°扫描，扫描完成后导出ASC文件。  

(2)建立内置物模型：将ASC文件导入Geomagic Wrap(Geomagic公司，美国)对文件进行重建，建立内置物的大体模型，使用捷迈公司提供的ZNN髓内钉数据尺寸，将模型导入UG中依据ZNN参数模型进一步完善，对远端锁定螺钉和ZNN拉力螺钉的螺纹进行简化处。该研究使用的ZNN模型尺寸：主钉近端直径15.5 mm，末端直径11.5 mm，主钉长度180 mm，前倾角15°，CCD角度125°，前弓弧度1 275 mm，4°近端外翻角，15°前倾角。拉力螺钉直径0.5 mm，螺纹部分27.5 mm，螺距3.75 mm。远端螺钉钉头低平，直径8 mm，螺钉直径5 mm，长度30 mm。将内置物模型以IGES文件进行保存。见图2。

(3)对模型进行有限元网格划分：将内置物模型导入Hypermesh中，对模型进行优化，进行四面体网格划分。将生成的有限元模型通过INP格式导出并保存。内置物模型单元数为16 393，节点数为28 306，单元类型：C3D10M。

(4)对内置物进行材料赋值：将内置物INP文件导入abaqus(达索SIMULIA公司，美国)中，使用abaqus中的属性模块对内置进行材料赋值，内置物弹性模型的弹性模量设置为110 GPa，泊松比为0.33。

1.4.3  对模型进行装配

  (1)建立模型参考线和参考点：在Mimics中将股骨头拟合成一个球形，得到股骨头半径和股骨头中心，股骨头半径R为23.827 mm。然后将球形也以IGES文件导入UG中，在UG中建立股骨头中心，同时找到股骨颈正侧位最窄处的中点，过两点建立一条连线，作为股骨头颈轴线参考线L-n，参考线L-n与股骨头在正位片的交点为A点(图3)，A点为尖顶距正侧位测量的参考点。过股骨距建立一条平行于股骨头颈中轴线的参考线L-cn，参考线L-cn与股骨头在正位片上的交点为B点(图3)，B点为股距尖顶距在正位测量时的参考点。 

 (2)将股骨头分为后上区域、前上区域、前下区域、后下区域并建立参考线。过股骨头颈中轴参考线L-cn，做一平面a平行于股骨干轴线，将股骨头分为前后，然后过L-cn，垂直与平面a做一平面b将股骨头分为上下。通过平面a和平面b将股骨头分为4个区域，分别为：后上(PS区)，前上(AS区)，前下(AI区)，后下(PI区)4个区域。制作4条参考线，参考线平行于股骨颈轴线L-cn，分别在股骨头4个区域，距离股骨颈R/3。分别为后上区域的参考线L-ps，前上区域的参考线L-as，前下区域的参考线L-ai，后下区域的参考线L-pi(图4)。

过A点做垂直于股骨颈轴线的平面c。拉力螺钉顶点距离平面c的距离代表拉力螺钉置入深度d(图4)。

(3)建立基准坐标系：建立基准坐标系，以A点为坐标原点，股骨头颈中轴线L-n为X轴，过A点垂直于平面a为Y轴。此时A点坐标系为(0，0，0)，B点坐标系为(7.486，0.000，-17.756)。

(4)建立内固定模型：尖顶距为股骨转子间骨折正侧位上拉力螺钉钉尖至A点的距离之和，计算公式为Xtad= XAP+ XLat，单位为mm，股距尖顶距为股骨转子间骨折正位片上拉力螺钉钉尖至B点的距离与侧位片上拉力螺钉钉尖距至A点的距离之和，计算公式为Xctad=CalXAP+XLat，单位为mm。

当拉力螺钉钉尖位于股骨头颈轴线L-n时，尖顶距Xtad=XAP+XLat=d*2，股距尖顶距Xctad=CalXAP+ XLat=((d-7.486)^2+17.756^(1/2))+d。

将拉力螺钉钉尖沿着股骨头颈轴线L-n，建立模型ztad1：深度d为7.5 mm，尖顶距为15 mm，股距尖顶距为25.256 mm；模型ztad2：深度为10 mm，尖顶距为20 mm，股距尖顶距为27.933 mm；模型ztad3：深度为12.5 mm，尖顶距为25 mm，股距尖顶距为30.950 mm；模型ztad4：深度为15 mm，尖顶距为30 mm，股距尖顶距为34.281 mm；模型ztad5：深度为17.5 mm，尖顶距为35 mm，股距尖顶距为37.886 mm。

然后按照设定的尖顶距，将拉力螺钉的钉尖沿着4个区域建立的参考线置入，置入深度d与Xtad的关系为：Xtad= (d^2 + R^2/18)^(1/2) *2)；使用MATLAB(MathWorks公司，美国)计算置入深度d(表3)。最后按照设定的股距尖顶距，将拉力螺钉的钉尖沿着4个区域建立的参考线置入，当拉力螺钉钉尖位于前上(AS区)和后上(PS)区时，置入深度d与股距尖顶距Xctad的关系为：Xctad=((x-7.486)^2+ (R/18^(1/2)+17.756)^2)^(1/2)+(x^2+ R^2/18)^(1/2))，当拉力螺钉位于前下(AI区)和后下(PI区)时，置入深度d和股距尖顶距Xctad的关系为：Xctad=((x-7.486)^2+(17.756-R/ 18^(1/2))^2)^(1/2)+(x^2+ R^2/18)^(1/2))。使用MATLAB计算置入深度d(表4)。

(5)模型装配：按照计算的拉力螺钉置入深度，将内置物根据操作指南放入股骨内，当拉力螺钉位于后下区，尖顶距为15 mm时，拉力螺钉从股骨头凹中穿出，当拉力螺钉位于股骨头后上区和前上区，股距尖顶距为25.256 mm和27.933 mm时，拉力螺钉从股骨头穿出，将这些模型排除在外，共建立40组模型。另建立一个无拉力螺钉置入的股骨转子间骨折内固定模型(图5)。

 1.4.4  对模型进行有限元分析

(1)确定模型间的相互作用：股骨转子间骨折断裂面之间的接触，设置为部分固定的有限滑移接触，摩擦系数为0.46^[10]。此次研究使主钉与拉力螺钉、远端螺钉之间的接触面设为绑定，模拟内锁钉(set screw)使拉力螺钉的位置锁定，远端使用StabiliZe螺钉技术使主钉和锁定相互锁定。内置物与股骨之间固定牢固，没有相对位移^[16-18]。

  (2)确立载荷：因为研究重点为股骨转子间骨折不同尖顶距和股距尖顶距下，股骨头的稳定性，因此将主钉各个方向自由度设置为零，这样只考虑拉力螺钉对于股骨头稳定性的影响。对模型进行静力学分析，取左侧股骨头最上端一个区域为受力面，对这个受力面施加2 800 N的力，这个力平行于股骨干向下。忽略髋关节周围的肌肉力，摩擦力和冲击力的影响^[15，19]。

1.5  主要观察指标  此次研究建立41组左侧股骨的有限元模型。其中一组左侧股骨转子间骨折的有限元模型无拉力螺钉置入；有5个模型拉力螺钉尖端沿着股骨头颈轴线，尖顶距分别为15，20，25，30，35 mm；按照设定的尖顶距将拉力螺钉放入股骨头内4个区域，建立19个有限元模型；按照计算的股距尖顶距将拉力螺钉放入股骨头内4个区域，建立16个有限元模型。

股骨髋部骨折主要的机械并发症是股骨头内翻引起的拉力螺钉切出股骨头^[20-21]，因此将各组模型的骨折近心端沿着股骨干的最大轴向位移作为评价指标^[22]，将无拉力螺钉置入时股骨头的最大轴向位移与其他模型的最大轴向位移的差值进行比较，得出股骨头相对最大轴向位移，分析股骨转子间骨折近端(以下简称股骨骨折近端)的稳定性。

对股骨转子间骨折术后股骨骨折近端和拉力螺钉的最大主应力进行数据提取与结果分析，分析股骨骨折近端和拉力螺钉应力集中情况。

早在1980年KAUFERT等^[23]提出了骨骼质量、骨折类型、骨折复位程度、内置物的类型和位置是影响股骨转子间骨折愈后的主要因素。骨折近端内翻并伴有拉力螺钉的切出是股骨转子间骨折内固定失败原因^[24-25]，其中骨骼质量、骨折类型是医师所不能控制的，医师只能通过更好的骨折复位，选用更稳定的内置物，将内置物放入更好的位置，使骨折术后得到更好的稳定性。

内置物放入位置可控性最强且争议较多，其中主要的用于控制螺钉置入位置的理论有1959年CLEVELAND等^[26]提出的克利夫兰分区法，1992年PARKER等^[27]提出的“帕克率”和1995年BAUMGEARTNER等^[8]提出的尖顶距。克利夫兰分区法在正测位片上将股骨头按照上、中、下和前、中、后分为9个区域，CLEVELAND等通过回顾性分析认为螺钉在股骨头上前区域时稳定性最差，在中间或偏下偏后位置时最稳定。Parker率为正位片上螺钉距离股骨头下边界占股骨头直径的百分比，侧位片上螺钉距离股骨头后边界的距离占股骨头直径的百分比，PARKER等通过回顾性分析认为螺钉在偏上和偏后的位置更容易切出。BAUMGEARTNER等通过对198例动力髋螺钉内固定患者进行回顾性分析，认为尖顶距小于25 mm时可避免螺钉切出。尖顶距可以比前两者更好的评估拉力螺钉置入的深度。

随着内固定器械的发展，现在髓内钉因其出血量少、手术时间短等受到许多临床医师的青睐。对于髓内固定拉力螺钉应置入的象限和深度，不同学者有不同意见。2012年DE BRUIJN等^[28]通过对251例Gamma钉和动力髋螺钉内固定患者进行回顾性分析，认为尖顶距每增加1 mm，拉力螺钉切出的概率增加1.1倍，但是他也发现当尖顶距为19.9 mm，也发生了切出，同时他认为拉力螺钉位于股骨头中心和下方时，稳定性最高。然而，2015年MINGO-ROBINET等^[29]通过对215例Gamma钉和Gamma3钉内固定患者进行回顾性分析，没有发现尖顶距和拉力螺钉切出股骨头有明确相关性。2012年HERMAN等^[30]也通过对227例髓内钉内固定患者进行回顾性分析，认为拉力螺钉位于股骨头偏下区域时是安全区域，而尖顶距大于25 mm对拉力螺钉切出股骨头的影响相对较小，并不是关键影响因素。2014年KANE等^[31]通过对尸体进行生物力学研究，认为当拉力螺钉位于股骨头下方时，即使尖顶距大于25 mm，也至少具有拉力螺钉位于股骨头中心一样的稳定性。2013年GOFFIN等^[10]通过有限元分析认为拉力螺钉位于股骨头下方时更稳定，且随着拉力螺钉在股骨头内位置的升高，稳定性下降，并发现尖顶距与骨折近端稳定性呈负相关。

2012年KUZYK等^[12]通过对30个人工股骨进行生物力学研究，发现当拉力螺钉位于股骨头下方时，股骨模型的平均轴向刚度显著大于拉力螺钉位于上方的位置，基于此提出了股距尖顶距的概念，用于解释当拉力螺钉位于股骨头下方时更稳定的问题，但是由于人工股骨更接近皮质骨而不是松质骨，而且不能控制尖顶距和股距尖顶距置入拉力螺钉，因此，股距尖顶距需要更多的临床验证。2018年MURENA等^[21]通过对813例股骨转子间骨折患者进行回顾分析，发现单变量分析中，尖顶距和股距尖顶距均与螺钉切出显著相关，但并未比尖顶距和股距尖顶距的意义进行比较。2014年KASHIGAR等^[32]对170例股骨转子间和股骨转子下随内钉内固定患者进行回顾性分析，在多变量分析中认为股距尖顶距是预测螺钉切出最有意义的测量值。2018年AICALE等^[33]对68例符合条件的髓内钉内固定患者进行回顾性分析，从统计学上认为尖顶距比股距尖顶距有更高的特异性，大于25 mm的尖顶距和股距尖顶距和螺钉的切出有显著相关性。2020年COUTINHO等^[7]对293例头髓钉内固定的股骨转子间骨折患者进行回顾性分析，同样认为尖顶距和股距尖顶距都是股骨转子间骨折内固定失败的独立预测指标，但是并没有证实股距尖顶距优于尖顶距。

综上所述，不同国家、不同时代对于拉力螺钉在股骨头内的位置和深度对拉力螺钉稳定性影响得出的结论并不统一。由尖顶距和股距尖顶距的计算公式可知尖顶距和股距尖顶距受到拉力螺钉钉尖在股骨头内的区域和置入深度的影响。此次研究通过将拉力螺钉钉尖置于股骨头颈轴线，计算出该位置尖顶距和股距尖顶距的值，然后将拉力螺钉按照计算的尖顶距和股距尖顶距值放入股骨头内不同象限，通过有限元分析对模型的稳定性进行比较。股骨骨折近端的最大轴向位移提示股骨转子间骨折髓内钉内固定术后，随着尖顶距和股距尖顶距的增加，股骨头的轴向位移增加，但是变化较小。股骨骨折近端的最大主应力提示拉力螺钉位于股骨头中心和中心偏下的位置时，最大主应力明显小于中心偏上，应力集中相对较小。当尖顶距小于35 mm时，在预测本型股骨转子间骨折术后拉力螺钉切出股骨头可能性方面，股距尖顶距较尖顶距并没有明显优势。同时发现拉力螺钉切出股骨头更多受到位置的影响，当拉力螺钉位于股骨头内偏下偏后的位置时，骨折近端的生物力学稳定性最好，当拉力螺钉位于股骨头内偏上的位置时，骨折近端的生物力学稳定性最差。

有限元分析是利用数学模拟的方式对真实的力学环境进行模拟的方法。建立相互作用的有限单元，然后对有限的单元进行求解，得到真实力学环境的近似解。1972年，BREKELMAN等^[34]第一次将有限元分析用在骨科生物力学领域，有限元分析方法使复杂的力学问题得到简化，更方便的对生物力学问题进行研究，同时因其无创伤、高效率、多尺度、可重复性高等优点，被广泛应用于骨科生物力学研究当中，有助于骨科医师更好的理解骨科疾病。有限元分析在预测股骨近端骨折类型方面具有一定得准确 性^[35]。也有学者指出有限元分析在预测股骨近端骨折中有一定误差，主要原因是股骨建模的精度^[36]。当有限元模型的网格单元长度增加，力学模型计算的精确度会下降^[14]，此次研究使用小于2 mm的2阶四面体单元，虽然节点数与单元数相对六面体单元更多，但是精度与2阶六面体单元相当，而且局部网格质量更高。现在很多有限元实验将股骨假设为各向同性的弹性材料，将股骨按照灰度值平均赋予10种属性^[15]，此次研究可以较好地模拟股骨的力学特征，使其结果具有可信度。

此次研究除了受到网格密度、运算过程、属性定义等的影响外，也受到股骨大小、骨折类型、内固定方式及受力条件等的影响，计算得出的结论具有一定的局限性。当股骨头大小不同时，合适的尖顶距大小也不同^[37]，该研究使用的是青年男性的股骨，股骨头半径为23.827 mm，不能代表人群的股骨头大小。考虑许多学者认为股骨转子间骨折髓内钉内固定受到骨折类型的影响较小^[20-21]，此次仅对Evans-JensenⅠ型骨折模型进行了研究，内固定时模拟捷迈解剖型髓内钉亚洲型内锁钉内锁的情况，进行静态固定，但是临床上髓内钉内固定术中情况复杂。此次研究对于股骨的变形情况进行了静力学分析，忽略了股骨周围软骨、肌肉、韧带对于股骨稳定性的影响，患者在日常生活中，可能进行各种各样的活动，不同的活动会对股骨产生不同的作用。此次研究没有对当拉力螺钉置入股骨头内边缘位置和尖顶距大于35 mm的情况进行分析。因此仍然需要对尖顶距和股距尖顶距的意义进行更加全面和深入的生物力学实验和临床研究。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

文题释义：

尖顶距：是指术后即刻的正、侧位X射线片上拉力螺钉尖至股骨头颈中轴线与股骨头关节面交点的距离之和，并校正放大率后所得值，以毫米为单位。目前较为主流的观点是尖顶距值≤25 mm可有效减少拉力螺钉切出股骨头的可能性。

股距尖顶距：股距尖顶距是在尖顶距的基础上提出的。正位片上，于内侧皮质做一条平行于股骨颈中轴线的切线，该线与股骨头关节面的交点至螺钉尖端的距离即为正位片上的股距尖顶距；侧位片上，为拉力螺钉尖至股骨头颈中轴线与股骨头关节面交点的距离；将正、侧位片上的股距尖顶距相加再予以校正后得到股距尖顶距的值。股距尖顶距更强调正位片上偏下的螺钉位置。

内置物放入位置可控性最强且争议较多，其中主要的用于控制螺钉置入位置的理论有1959年CLEVELAND等提出的克利夫兰分区法，1992年PARKER等提出的“帕克率”和1995年BAUMGEARTNER等提出的尖顶距。克利夫兰分区法在正测位片上将股骨头按照上、中、下和前、中、后分为9个区域，CLEVELAND等通过回顾性分析认为螺钉在股骨头上前区域时稳定性最差，在中间或偏下偏后位置时最稳定。Parker率为正位片上螺钉距离股骨头下边界占股骨头直径的百分比，侧位片上螺钉距离股骨头后边界的距离占股骨头直径的百分比，PARKER等通过回顾性分析认为螺钉在偏上和偏后的位置更容易切出。BAUMGEARTNER等通过对198例动力髋螺钉内固定患者进行回顾性分析，认为尖顶距小于25 mm时可避免螺钉切出。尖顶距可以比前两者更好的评估拉力螺钉置入的深度。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程#br#