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目的:非创伤性股骨头坏死(Nontraumatic osteonecrosis of the femoral head,NONFH)的发病率呈逐年增长趋势,病情进展常可导致股骨头塌陷,严重影响患者身心健康。因此,在病变早期积极干预,恢复股骨头的血运、改善其生物力学性能并预防塌陷的发生就显得十分重要。本实验在借鉴既往MRI、三维有限元等研究结果的基础上,在实体动物骨骼上精确制造出骨缺损范围逐级增大的股骨头实验模型,模拟不同程度NONFH时股骨头内受累的范围,结合骨密度指标,研究其生物力学性能的变化,为股骨头塌陷风险的预测提供实体标本的实验性结论,对既往临床观察及计算机技术的研究成果进行验证,研究股骨头坏死塌陷的临界骨缺损范围,提出预防股骨头坏死塌陷的时机、策略及减压植骨手术时坏死骨组织清除的安全范围。方法:选用健康6～7月龄英法系长白肉用猪新鲜股骨上段共100个,骨密度测定后,从股骨头正中冠状面纵行剖开,取头侧半片(股骨头负重区)作为实验材料,以骨密度值为非处理因素,按照随机区组设计的原则分为10个处理组,每组10个。用绘图工具将正中冠状面上股骨头、颈内外两侧的交界点连线(X轴),经X轴中点做垂线(Y轴),建立平面直角坐标系。以原点为顶点、Y轴为顶角平分线绘制扇形图,1～10组扇形顶角分别为0°、30°、40°、50°、60°、70°、90°、120°、150°及180°,扇形弧边距关节软骨内表面3mm。用摆锯及磨钻等器械清除扇形区域内及相同范围的深部骨质,造成骨缺损体积分别为0%、17%、22%、28%、33%、39%、50%、67%、83%及100%的股骨头骨缺损模型。测定各组模型的生物力学性能(屈服载荷),研究股骨头坏死塌陷的临界骨缺损范围。结果:经统计学分析,按α=0.05的水准,10个处理组股骨头模型屈服载荷的总体分布不完全相同(P<0.0001)。两两比较的结果显示:1～3组(骨缺损体积0～22%)与第4组(骨缺损体积28%)之间、第4组与第7组(骨缺损体积50%)之间差别具有显著性;尚不能认为1～3组之间、4～6组之间、5～10组之间股骨头模型的屈服载荷有差别。结论:1通过绘图、测量工具及精密磨钻、摆锯等器械在影像学设备的辅助及检验下可精确、定量的制造出骨缺损范围不同的股骨头实验模型。2股骨头负重区因囊性变产生的骨质缺损范围达到28%以上时,股骨头塌陷的风险增加,范围超过50%时,该风险进一步加大。临床上对于负重区坏死范围临近30%左右的患者,均应积极治疗,以免出现塌陷,主张采用结合力学重建的手术方式。实体动物骨骼标本的实验结论与既往临床观察及计算机三维有限元的研究结论类似。3股骨头减压植骨手术时,应在C型臂X光机或导航设备的辅助下定位操作并判断清除坏死骨组织后遗留的骨缺损空腔的大小,ARCOⅠB、ⅡA～ⅡB期患者的骨缺损空腔应避免超出负重区体积的30%,ⅠC及ⅡC期应避免超过50%,以免对股骨头的力学性能影响过大,增加术后远期塌陷的风险,术中应尤其注意软骨下骨板的保护。