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目的:3D打印人股骨近端模型可高程度地还原股骨近端的复杂三维空间结构,而依据双能X线吸收法(Dual-energy X-ray absorptiometry,DXA)扫描的髋部图像进行髋关节强度分析(hip strength analysis,HSA)所获得的系列宏观结构参数可以在一定程度上反映股骨近端的力学强度。本研究通过对离体兔股骨(简称“兔骨”)及石膏3D打印兔股骨模型(简称“兔骨模型”)进行DXA测量和力学破坏实验,在了解3D打印兔骨模型所能代表兔骨力学强度的符合程度的基础上,对石膏制作的3D打印人股骨近端模型(简称“人骨模型”)模拟受试者股骨进行DXA HSA测量及力学破坏实验,为人骨模型作为DXA HSA质控测量体外模型的可行性和其骨强度测量结果所能模拟的人股骨力学强度的程度提供客观依据。方法:(1)以石膏为原材料,根据5只新西兰兔CT扫描数据,利用3D打印技术制作出10根兔骨模型并与兔骨进行DXA HSA测量和力学破坏实验。(2)根据6名进行了DXA髋部扫描的成年受试者股骨近端CT扫描数据,制作出13根人骨模型。其中5根人骨模型基于同一受试者左侧髋部CT扫描数据制作,用于3D打印模型的重复性测试;其余8根不同的人骨模型用于进行DXA HSA的精密度试验。(3)对8根不同人股骨近端模型进行DXA HSA测量及力学破坏实验,将相应的受试者DXA HSA参数与人骨模型DXA HSA参数进行比较和相关性分析;并对人骨模型DXA HSA参数与其力学破坏实验结果进行相关性分析。结果:(1)兔骨的DXA HSA参数[截面面积(CSA)、截面惯性矩(CSMI)、截面模量(SM)]与其破坏实验的骨强度结果(最大载荷)之间存在正相关(r=0.723~0.882,P<0.05);兔骨模型的DXA HSA参数(CSA、CSMI、SM)与其破坏实验的骨强度结果(最大载荷)之间存在正相关(r=0.829~0.856,P<0.05)。兔骨及兔骨模型破坏实验结果显示兔骨的最大载荷高于兔骨模型,两者具有良好的正相关关系(r=0.815,P<0.05)。(2)5根同一受试者的人骨模型DXA HSA参数及部分破坏实验骨强度相关结果的CV%值均小于5%;DXA测量人骨模型“骨密度”及HSA相关参数的短期精密度(RMS-CV%)为1.88%~2.94%。最小显著变化值(LSC)为0.052~0.082。(3)人骨模型HSA参数高于受试者股骨近端HSA参数,两者之间存在有较高的相关性(r=0.719~0.914,P<0.05);人骨模型破坏实验的骨强度结果(最大载荷)与其DXA HSA骨强度参数呈正相关(r=0.767~0.831,P<0.05)。结论:(1)利用3D打印技术制作的兔骨模型能较好地反映兔骨的真实骨强度。(2)人骨模型的DXA HSA测量精密度与受试者DXA HSA测量精密度相似,且DXA测量人骨模型的HSA参数与受试者HSA参数具有较好的相关性,提示3D打印人股骨近端模型具有作为临床DXA HSA分析所需的测量质控模型的可行性。(3)人骨模型DXA HAS参数能够模拟受试者股骨近端骨强度测量的水平。