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目的：
1.通过回顾性研究分析肾阳虚型股骨颈脆性骨折患者的年龄、身高、体重、体质量指数(Body Mass Index，BMI)、跌倒载荷大小与股骨颈骨折分型、成角的相关性，寻找临床中肾阳虚型股骨颈脆性骨折移位、成角严重程度的可能原因，提出在跌倒载荷大小一定情况下，载荷作用时间越短，骨折移位、成角越明显的科学设想。
2.回顾性统计肾阳虚型股骨颈脆性骨折患者股骨近端的解剖结构参数，据此构建股骨近端仿真有限元模型，通过施加不同变化速率的跌倒载荷仿真模拟股骨颈骨折，研究载荷变化速率对股骨颈骨折裂纹扩展过程中各种物理量的影响，进一步讨论跌倒载荷快慢对肾阳虚型股骨颈脆性骨折移位、成角严重程度的影响，为肾阳虚型股骨颈脆性骨折的发生机制及其防治提供新思路及实验参考。
方法：
1.回顾性研究
A组收集2013年1月至2015年12月于广州中医药大学第一附属医院创伤骨科住院治疗的肾阳虚型股骨颈脆性骨折患者的住院资料，收集并测量计算术前髋部正位X光片中的健侧股骨近端皮质骨厚度指数(Cortical Thickness Index，CTI)、峡距比(Canal to Calcar Isthmus ratio，CC ratio)及骨小梁Singh指数，统计股骨近端微观结构的分布；B组收集2019年1月至2019年12月于广州中医药大学第一附属医院创伤骨科住院治疗的肾阳虚型股骨颈脆性骨折患者的资料，获取髋部CT影像数据，收集身高、体重信息，计算BMI，换算跌倒载荷，统计Garden分型及Pauwels角，在SPSS20.0中分析身高、体重、BMI、跌倒载荷分别与Garden分型、Pauwels角的相关性，并进行回归分析。
2.有限元研究
选取1例符合纳入条件的股骨颈脆性骨折患者髋关节CT数据，将DICOM格式的影像数据拷贝后导入Mimics19.0软件，经过区域增长、腔隙填充、光滑、包裹等步骤创建健侧股骨近端三维模型，导出为STL格式文件，再经过GeomagicStudio软件经过去除钉状物、光滑、包裹等优化步骤后导入Hypermesh14.0前处理软件进行四面体网格划分，根据回顾性研究所得CTI、CCratio及骨小梁Singh指数结果指派皮质骨及骨小梁空间结构，施加变化速率分别为v1=4435.88N/ms、v2=2217.94N/ms、v3=1478.63N/ms、v4=1108.97N/ms、v5=887.18N/ms的载荷-时间曲线，设置皮质骨、骨小梁单元材料参数及属性、失效参数、边界约束，导入LS-DYNA计算，得到股骨颈脆性骨折结果，在Hyperview中记录各股骨颈骨折模型的应力、应变、位移、成角、骨折扩展时间、骨折线长度等，在SPSS20.0中统计分析载荷速率与骨折裂纹扩展过程中的应力、应变、位移、成角、骨折扩展时间、骨折线长度等的关系，讨论跌倒载荷变化快慢对股骨颈骨折严重程度的影响。
结果：
回顾性研究：
1.A组共收集178例入组病例，其中男性41例、女性137例，178例患者平均年龄77.81±7.60岁，平均CTI：0.481，平均CCratio：0.646，平均Singh指数：4.365。B组共收集63例入组病例，平均身高、体重、BMI分别为：1.59m、56.56kg、22.22kg/m2。换算后的平均跌倒载荷为4435.88N，Pauwels角平均值51.19°。
2.将B组病例按Garden分型对身高、体重、BMI进行统计，结果显示四种分型股骨颈骨折患者的身高并无明显趋势；从GardenⅠ型、Ⅱ型、Ⅲ型到Ⅳ型，患者的平均体重、BMI、跌倒载荷均依次递增。
3.将B组病例的年龄、身高、体重、BMI及跌倒载荷分别与Pauwels角进行线性回归及Pearson相关性分析，结果均显示，除年龄、身高外，体重、BMI、跌倒载荷均与Pauwels角呈正相关，其中以BMI相关性较显著。
有限元研究：
1.在5种载荷速率下，骨折起始裂纹均出现在股骨颈后下方，骨折裂纹出现时刻随着载荷速率增大而提前；骨质断裂时的最大应力均分布在股骨颈后外侧，随载荷速率增大应力分布范围从转子间、转子下逐渐向股骨颈“向心性”缩小；股骨颈有效应变主要集中在股骨颈下后方，最大应变值出现在裂纹走行处，但变化趋势不如应力云图明显；最大位移均位于股骨头后上侧，随着载荷速率增大，骨折位移范围亦逐渐向股骨颈“向心性”缩小。
2.随着载荷速率增大，骨折起始时刻及完全骨折时刻均提前，但完全骨折时刻提前幅度较前者明显，使得骨折裂纹的扩展时间明显缩短。
3.5个载荷速率模型中，裂纹尖端的Von-mises应力最大值、平均值均无明显差异及趋势，有效应变的最大值、平均值随着载荷速率增大而减小。
4.骨折线长度与载荷速率呈负相关，骨折线的扩展速率与载荷速率呈正相关，各模型间骨折线长度存在显著统计学差异(F=204.05，P＜0.01)；骨折线长度、骨折线扩展速率与载荷速率均存在显著的多项式非线性关系(R2=0.9854，R2=0.9994)。
5.骨折成角大小及成角速率均与载荷速率呈正相关，各模型间骨折成角大小存在显著统计学差异(F=397.16，P＜0.01)；骨折成角大小、成角速率与载荷速率均存在显著的多项式非线性关系(R2=0.9975，R2=0.9952)。
6.骨折位移大小与载荷速率呈负相关，位移速率与载荷速率呈正相关；骨折位移大小、骨折位移速率与载荷速率均存在显著的多项式非线性关系(R2=0.8468，R2=0.9919)。
7.5种载荷速率下各模型均形成股骨颈骨折，随着载荷速率升高，Pauwels角随之增大，骨折线逐渐变粗糙、紊乱并上移，最终从基底型形成头下型骨折。
结论：
1.在身高一定情况下，患者体重、BMI及跌倒载荷可能是导致股骨颈脆性骨折严重移位、成角的重要因素，其中以BMI最为重要。
2.有限元研究结果提示跌倒载荷速率(跌倒剧烈程度)会改变股骨颈脆性骨折裂纹扩展行为，进而影响髋部骨折类型。结合回顾性研究，提示发生股骨颈脆性骨折的危险人群应适当降低肥胖程度。
3.引入断裂力学参数的股骨近端有限元模型具有较高仿真度，其仿真骨折裂纹扩展的能力可为临床研究髋部骨折及髋部骨折内固定失效提供一定的参考方法。
1.通过回顾性研究分析肾阳虚型股骨颈脆性骨折患者的年龄、身高、体重、体质量指数(Body Mass Index，BMI)、跌倒载荷大小与股骨颈骨折分型、成角的相关性，寻找临床中肾阳虚型股骨颈脆性骨折移位、成角严重程度的可能原因，提出在跌倒载荷大小一定情况下，载荷作用时间越短，骨折移位、成角越明显的科学设想。
2.回顾性统计肾阳虚型股骨颈脆性骨折患者股骨近端的解剖结构参数，据此构建股骨近端仿真有限元模型，通过施加不同变化速率的跌倒载荷仿真模拟股骨颈骨折，研究载荷变化速率对股骨颈骨折裂纹扩展过程中各种物理量的影响，进一步讨论跌倒载荷快慢对肾阳虚型股骨颈脆性骨折移位、成角严重程度的影响，为肾阳虚型股骨颈脆性骨折的发生机制及其防治提供新思路及实验参考。
方法：
1.回顾性研究
A组收集2013年1月至2015年12月于广州中医药大学第一附属医院创伤骨科住院治疗的肾阳虚型股骨颈脆性骨折患者的住院资料，收集并测量计算术前髋部正位X光片中的健侧股骨近端皮质骨厚度指数(Cortical Thickness Index，CTI)、峡距比(Canal to Calcar Isthmus ratio，CC ratio)及骨小梁Singh指数，统计股骨近端微观结构的分布；B组收集2019年1月至2019年12月于广州中医药大学第一附属医院创伤骨科住院治疗的肾阳虚型股骨颈脆性骨折患者的资料，获取髋部CT影像数据，收集身高、体重信息，计算BMI，换算跌倒载荷，统计Garden分型及Pauwels角，在SPSS20.0中分析身高、体重、BMI、跌倒载荷分别与Garden分型、Pauwels角的相关性，并进行回归分析。
2.有限元研究
选取1例符合纳入条件的股骨颈脆性骨折患者髋关节CT数据，将DICOM格式的影像数据拷贝后导入Mimics19.0软件，经过区域增长、腔隙填充、光滑、包裹等步骤创建健侧股骨近端三维模型，导出为STL格式文件，再经过GeomagicStudio软件经过去除钉状物、光滑、包裹等优化步骤后导入Hypermesh14.0前处理软件进行四面体网格划分，根据回顾性研究所得CTI、CCratio及骨小梁Singh指数结果指派皮质骨及骨小梁空间结构，施加变化速率分别为v1=4435.88N/ms、v2=2217.94N/ms、v3=1478.63N/ms、v4=1108.97N/ms、v5=887.18N/ms的载荷-时间曲线，设置皮质骨、骨小梁单元材料参数及属性、失效参数、边界约束，导入LS-DYNA计算，得到股骨颈脆性骨折结果，在Hyperview中记录各股骨颈骨折模型的应力、应变、位移、成角、骨折扩展时间、骨折线长度等，在SPSS20.0中统计分析载荷速率与骨折裂纹扩展过程中的应力、应变、位移、成角、骨折扩展时间、骨折线长度等的关系，讨论跌倒载荷变化快慢对股骨颈骨折严重程度的影响。
结果：
回顾性研究：
1.A组共收集178例入组病例，其中男性41例、女性137例，178例患者平均年龄77.81±7.60岁，平均CTI：0.481，平均CCratio：0.646，平均Singh指数：4.365。B组共收集63例入组病例，平均身高、体重、BMI分别为：1.59m、56.56kg、22.22kg/m2。换算后的平均跌倒载荷为4435.88N，Pauwels角平均值51.19°。
2.将B组病例按Garden分型对身高、体重、BMI进行统计，结果显示四种分型股骨颈骨折患者的身高并无明显趋势；从GardenⅠ型、Ⅱ型、Ⅲ型到Ⅳ型，患者的平均体重、BMI、跌倒载荷均依次递增。
3.将B组病例的年龄、身高、体重、BMI及跌倒载荷分别与Pauwels角进行线性回归及Pearson相关性分析，结果均显示，除年龄、身高外，体重、BMI、跌倒载荷均与Pauwels角呈正相关，其中以BMI相关性较显著。
有限元研究：
1.在5种载荷速率下，骨折起始裂纹均出现在股骨颈后下方，骨折裂纹出现时刻随着载荷速率增大而提前；骨质断裂时的最大应力均分布在股骨颈后外侧，随载荷速率增大应力分布范围从转子间、转子下逐渐向股骨颈“向心性”缩小；股骨颈有效应变主要集中在股骨颈下后方，最大应变值出现在裂纹走行处，但变化趋势不如应力云图明显；最大位移均位于股骨头后上侧，随着载荷速率增大，骨折位移范围亦逐渐向股骨颈“向心性”缩小。
2.随着载荷速率增大，骨折起始时刻及完全骨折时刻均提前，但完全骨折时刻提前幅度较前者明显，使得骨折裂纹的扩展时间明显缩短。
3.5个载荷速率模型中，裂纹尖端的Von-mises应力最大值、平均值均无明显差异及趋势，有效应变的最大值、平均值随着载荷速率增大而减小。
4.骨折线长度与载荷速率呈负相关，骨折线的扩展速率与载荷速率呈正相关，各模型间骨折线长度存在显著统计学差异(F=204.05，P＜0.01)；骨折线长度、骨折线扩展速率与载荷速率均存在显著的多项式非线性关系(R2=0.9854，R2=0.9994)。
5.骨折成角大小及成角速率均与载荷速率呈正相关，各模型间骨折成角大小存在显著统计学差异(F=397.16，P＜0.01)；骨折成角大小、成角速率与载荷速率均存在显著的多项式非线性关系(R2=0.9975，R2=0.9952)。
6.骨折位移大小与载荷速率呈负相关，位移速率与载荷速率呈正相关；骨折位移大小、骨折位移速率与载荷速率均存在显著的多项式非线性关系(R2=0.8468，R2=0.9919)。
7.5种载荷速率下各模型均形成股骨颈骨折，随着载荷速率升高，Pauwels角随之增大，骨折线逐渐变粗糙、紊乱并上移，最终从基底型形成头下型骨折。
结论：
1.在身高一定情况下，患者体重、BMI及跌倒载荷可能是导致股骨颈脆性骨折严重移位、成角的重要因素，其中以BMI最为重要。
2.有限元研究结果提示跌倒载荷速率(跌倒剧烈程度)会改变股骨颈脆性骨折裂纹扩展行为，进而影响髋部骨折类型。结合回顾性研究，提示发生股骨颈脆性骨折的危险人群应适当降低肥胖程度。
3.引入断裂力学参数的股骨近端有限元模型具有较高仿真度，其仿真骨折裂纹扩展的能力可为临床研究髋部骨折及髋部骨折内固定失效提供一定的参考方法。