目的:分别从X线和CT角度对正常和股骨颈骨折患者股骨近端参数进行测量,深入探讨形态参数与股骨颈骨折相关性。利用有限元方法分析髋臼不同安放位置对髋关节置换后假体的受力差异情况。探讨不同动作下利用逆向动力学方法探究髋关节相关肌肉作用力情况。方法:(1)、回顾性分析2012年01月01日~2016年12月31日间在武警后勤学院附属医院影像科进行双髋X线和CT检查的老年人影像资料。通过测量X线和CT图像中股骨近端相关解剖参数,探讨形态学参数与股骨颈骨折的相关性。(2)、建立全髋关节置换有限元模型,在生理载荷作用下评估髋臼不同前倾角和外展角对全髋关节假体的作用力。(3)、建立全髋关节置换患者的肌肉仿真模型,分析慢跑和正常行走状态下髋关节作用力和力矩差异情况。结果:(1)该研究共纳入180例无明显骨折且同时拍摄有X线及CT的老年人影像资料,其中男性110例、女性70例,年龄范围(60~82)岁,平均67.54±17.81岁。根据X线和CT的解剖学参数,正常人双侧髋关节的解剖学差异,无明显统计学意义(P>0.05)。根据CT影像学表现,骨折患者股骨近端管状骨直径增大,皮质骨明显变薄,正常人与骨折患者间具有明显差异。通过CT三维影像可见并非所有股骨颈骨折患者均出现皮质骨缺损现象,其中Garden I型患者,在81例股骨颈骨折患者中发生皮质骨缺损者61例,占总患者的75.3%。其中股骨颈后方发生骨缺损者最为常见。(2)、本研究成功构建髋关节置换三维有限元模型。该模型构建较为精细,其中模型节点共442359个,单元264785个,髋关节髋臼部位显示清晰。当髋臼前倾角和外展角均超出正常范围时,可见髋臼骨质、髋臼假体、内衬和股骨柄假体均可见明显高应力区域。其中应力集中区域主要分布于髋臼窝外下方、髋臼外上方,内衬外上方。股骨柄假体处股骨颈下方区域具有明显高应力集中区域。若髋臼区域长时间处于高应力集中区域容易造成髋臼区域骨质吸收,进而引起髋臼松动,髋关节假体失效,严重影响患者生活质量。当髋臼前倾角和外展角均处于正常范围时,可见髋臼骨质、髋臼假体、内衬和股骨柄假体均可见相对较高应力区域。髋臼侧骨质区域未见明显高应力集中区域,髋臼外上方,内衬外上方。股骨柄假体处股骨颈下方区域具有相对高应力集中区域,但是较髋臼前倾角和外展角明显超出正常范围时的应力集中现象明显减轻。(3)、正常行走和慢跑动作下,全髋关节置换患者在相应动作下髋关节作用力和力矩差异明显。结论:(1)、正常人骨性结构呈对称性分布,骨折等疾病发生后能够利用健侧髋关节解剖学参数推测患侧数据。进而能够有充足的理论基础对比健康者与骨折患者的解剖学差异。综上所述,解剖学参数能够影响骨折发生率,其中股骨头与股骨颈直径,颈干角及偏心距等参数与股骨颈骨折明显相关,在骨折预测及术后评估方面具有重要意义。(2)、髋臼前倾角和外展角位置的不同对髋臼侧假体的生物力学分布具有决定作用。随着外展角和前倾角减小和增大均能够引起髋臼假体局部应力集中现象明显,其中外展角和前倾角的角度越大,应力和应变峰值越高。髋臼假体长时间处于高应力和高应变状态下容易引起松动进而引发髋臼假体失效。(3)利用人体建模仿真系统Anybody能够系统、准确分析各种动作或工况下髋关节周围肌肉激活程度及受力情况,对骨骼肌肉生物力学的创新与发展具有重要作用。