目的：(1)比较防腐人股骨标本与聚甲基丙烯酸甲酯(poly methyl methacrylate, PMMA)人工股骨标本之间的生物力学特性的差异。(2)比较动态套筒式三翼钉和三枚空心钉固定人工股骨颈骨折模型的生物力学差异。(3)应用三维有限元法探讨动态套筒式三翼钉固定不同角度的股骨颈骨折生物力学作用。方法：(1)选择单足站立位受力模型,在Instron-8874液压伺服力学实验测试机上对各标本行预加载处理5次,消除股骨松弛、蠕变等时间效应影响后,开始对各标本进行正式实验,每个标本测试5次,各次测试之间应间隔20min,待应变仪上的数值变化小于3με时再记录数据。施加在模型上的总载荷为1200N,以100N分级增量的方式加载,实验机压头下降速度为10mm/min。观察防腐与人工股骨标本近端的载荷-应变关系；股骨头的载荷-位移关系和股骨头抵抗载荷变形的能力。(2)利用聚甲基丙烯酸甲酯制作人工股骨模型10个,按照人体股骨颈骨折时最常见的Pauwels70°角用电锯锯断,造成内收型股骨颈骨折模型。将骨折标本解剖复位后,按手术操作方法用三枚空心螺钉和动态套筒式三翼钉分别加以内固定。标本模拟人体单足站立位固定于Instron-8874液压伺服力学实验测试机上,选择股骨近端15个点作为应变测试点,以10mm/min加载速度、线性载荷0-1200N分级加载,测定两组在1200N载荷下各点的应变值、不同载荷下头下沉位移和压力侧8点的应变值。(3)基于逆向工程和CAD软件,建立动态套筒式三翼钉固定的Pauwells角为30。、50。和70。股骨颈骨折模型,模拟人体股骨头受力方式,进行股骨近端应力分布的有限元分析。结果：(1)防腐与人工股骨标本在2倍于人体体质量的载荷下的载荷-应变关系都基本呈线性变化；在实验机载荷为1200N时,人工标本的位移明显大于防腐标本的位移(P<0.01)；防腐标本的抵抗载荷变形能力大于人工标本(P<0.01)。(2)1200N载荷下两组均在8点处出现峰值,三枚空心螺钉组和动态套筒式三翼钉组应变值分别为(-756±14)和(3024±127)με,差异有统计学意义(P<0.01)。同一载荷下,动态套筒式三翼钉组股骨头下沉位移大于空心螺钉组(P<0.01)。同一载荷下,动态套筒式三翼钉组在压力侧8点处的应变值大于空心螺钉组的应变值,其差异有统计学意义(P<0.01)；同一固定组,随着载荷的增大,应变值也是逐渐增大的。(3)骨折断端出现应力集中,并且分布呈现从骨折面向两边逐渐递减的趋势。动态套筒式三翼钉在各时相的最大Von mises应力均远小于钛合金的屈服强度(896MPa)。结论：(1)虽然PMMA人工骨和人体骨生物力学性能偏差比较大,但具有相同的变化趋势。在进行生物力学实验研究中,往往需要大量的股骨标本,在股骨标本获得日益困难的情况下,人工股骨标本在一定程度上可以代替防腐股骨进行生物力学研究。(2)动态套筒式三翼钉固定股骨颈骨折稳定可靠,且轴向加压,保持了骨折断端自然接触应力,同时保留了骨折断端的动态轴向压应力。此外,该内固定器前端有三个翼,有效的控制了骨折断端的有害应力如剪切应力、旋转应力等。从力学实验说明了临床使用的可行性。(3)通过建立动态套筒式三翼钉固定的Pauwells角为30。、50。和70。股骨颈骨折模型,模拟人体股骨头受力方式,应用三维有限元法探讨动态套筒式三翼钉固定股骨颈骨折的生物力学作用,其结果与生物力学实验存在良好的一致性,进一步说明了动态套筒式三翼钉固定股骨颈骨折稳定可靠和轴向加压作用