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背景和目的:股骨粗隆下骨折是常见的髋部骨折类型之一，手术内固定治疗是其主要的治疗方式。由于股骨粗隆下区域特有的解剖和生物力学特点，粗隆下骨折不稳定程度高，骨折愈合缓慢，且老年患者常伴有不同程度的骨质疏松，应用现有内固定器械对其固定稳定性差，固定失败和其他内植物相关并发症的发生率较高。粗隆下骨折的固定失败主要发生在不稳定骨折类型中，而股骨近端内侧骨质的支撑完整性是骨折稳定性的重要决定因素之一。本课题介绍了一种以加强股骨近端内侧支撑稳定性为主要特点的新型髓内钉，即内侧支撑髓内钉系统(Medial Sustainable Nail， MSN)，其最主要的设计理念是沿着股骨近端内侧压力传导方向增加一枚支撑钉，使该髓内钉在内侧骨质粉碎或复位不良的情况下仍能提供良好的内侧支撑力，从而增加髓内钉的强度和抗内翻稳定性。本课题分为两部分，首先对该髓内钉设计过程中的4种套筒设计方案进行力学测试，从而确定一种稳定性最佳的设计作为最终定型。然后，通过上述新型髓内钉与常用的髓内钉PFNA固定复杂粗隆下骨折的生物力学实验，比较两种髓内钉的力学稳定性，验证新型髓内钉的力学优势，并为将来的临床应用提供参考。 方法:髓内钉生物力学测试:16支第四代Sawbones人工股骨，通过CT重建、3D打印技术制作解剖型精确截骨模具，配合带锯床进行精确截骨，制备复杂粗隆下骨折模型（SeinsheimerⅤ型骨折）。将骨折模型随机均分为MSN组和PFNA组，分别采用MSN和PFNA两种髓内钉固定。每组再平均分成两个亚组，分别进行循环压缩测试和静态压缩测试。由力学测试机实施记录竖直方向位移和对应的载荷值及循环次数。通过两台垂直放置的相机记录骨块的旋转移位，测量头颈骨块与骨干上标记点所在直线的角度变化值，计算头颈骨块在正、侧位上的旋转。循环测试中比较经历1万次循环后的最大轴向位移和头颈骨块的旋转。静态压缩实验中，比较0-2100N范围内的轴向压缩刚度、垂直位移达到15mm时对应的失效载荷，以及实验结束时的最大载荷和此时头颈骨块正、侧位的旋转角度。第二部分，MSN套筒的力学测试:4种MSN的套筒分别进行抗扭转测试和抗退出测试，比较抗旋失效扭矩和抗退出失效载荷，确定抗旋能力和抗扭转能力最佳的套筒设计方案。 结果:第一部分，髓内钉固定股骨粗隆下骨折力学实验:循环测试中，10000个循环结束时，股骨头的最大下沉位移MSN组和PFNA组分别为(7.14±0.89)mm和(6.59±0.87) mm，无显著差异(P＞0.05)，且均远小于15mm失败标准。头颈骨块正位的内翻角度MSN组为(3.28±0.69)度，低于PFNA组(8.03±1.53)度，差异具有统计学意义(P=0.001)。侧位的旋转角度MSN组为(2.28±0.74)度，同样显著低于PFNA组(3.90±0.29)度，差异具有统计学意义(P=0.015)。此外，经过循环测试后PFNA的主钉对近端骨块内侧松质骨产生了明显的挤压，而新髓内钉MSN组未见该现象。静态压缩测试中，MSN和PFNA两组测试的压缩、刚度失效载荷、及头颈骨块的旋转角度均无显著差异(P＞0.05)。所有静态压缩测试标本失效模式均为位移超过15mm，失效载荷均高远于3倍体重。而随着载荷的进一步增加，超过3000N时相同位移下PFNA组承受的载荷高于MSN组。静态压缩测试结束后MSN组4例中有3例发生螺旋刀片的弯曲，PFNA组未出现类似现象。第二部分，套筒稳定性测试结果:抗扭转测试中，棱凹陷套筒抗扭转失效扭矩最高，为14.2Nm，约为其他三种设计的2倍。抗退出测试中，抗退出失效载荷由高到低依次为，光面套筒3261.7N、网格套筒2724.1N、原始设计的棱凹套筒1982.3N、条纹套筒1643.9N。 结论:第一部分的髓内钉固定复杂粗隆下骨折生物力学实验结果表明，新型内侧支撑髓内钉MSN能够在不稳定的复杂粗隆下骨折治疗中提供足够的稳定性，可以进一步应用于临床治疗。MSN的内侧支撑钉对近端骨块内侧骨质产生明显支撑作用，使其抗旋和抗内翻畸形能力优于PFNA，MSN的螺旋刀片强度较低，在较高压缩载荷下容易折弯，减弱了整体结构的稳定性，导致其在粗隆下骨折固定在静态压缩测试中未见优势。后期通过优化设计，提高螺旋刀片强度，可进一步增加新型髓内钉的力学优势。第二部分对套筒的测试结果表明，棱凹套筒的表面设计具有最佳的抗扭转能力，而其抗退出能力可满足临床实际用于中抵抗螺旋刀片过度退出的需要，是一种锁定稳定性最佳的设计方案，可以作为套筒的最终设计定型。