大段同种异体骨已被广泛用于严重创伤后骨关节重建和骨肿瘤切除后的保肢手术中。但对于异体骨愈合的生物学特性及术前、术中、术后的处理等方面仍有许多问题尚未得到解决。异体骨的愈合缓慢，新骨形成均来自受体组织。因此在异体骨恢复其承受复杂外力能力的长时间过程中，对受体骨血供及生物力学特性的保护，及内固定的合理性、稳定性和持久性研究是当今异体骨内固定研究的热点。本研究的目的就在于探讨能够减少对骨血供破坏及更加适合骨的生物力学特性的内固定方法。 本课题进行了以下三方面的研究：1)设计一种冠状面为三叶草形及全长有螺纹槽结构的股骨髁上带锁髓内钉，减小髓内钉与骨内面的接触面积，扩大髓腔的有效空间；髓内钉与此前设计的人工股骨髁软骨假体结合通过莫氏锥度方案相连结，使髓内钉尾端打入关节连接台的锥面时可达到自锁；结合计算机辅助设计(CAD)系统确定髓内钉的轴向定位和曲率半径的方案，以适应股骨的生物力学特性；2)运用有限元方法(finite element method, FEM)对髓内钉锁钉不同置入角度(锁钉与髓内钉横断面的夹角)0°、15°、30°、45°及60°条件下骨、髓内钉及锁钉和整体结构进行应力分析；3)以猪为模型动物，建立股骨下段大段异体骨关节移植模型，通过X线摄片、组织学观察及股骨微血管墨汁造影比较带槽与不带槽髓内钉对异体骨愈合及骨微循环的影响；4)将锁钉斜形穿钉及有限接触股骨髁上髓内钉试用于临床，检验其在大段异体骨愈合中的优越性。 有限元分析(FEA)结果显示，锁钉以15°角置入时，骨、髓内钉及锁钉所受最大应力为最小，应力分布也较其它角度均匀。在0°角时，骨的最大应力较一15”、30”和45“时大。随着穿钉角度的增大，近端锁钉最大应力增加，远端锁钉最大应力减小。 通过对动物模型的X片、微血管墨汁造影及组织学观察，显示有限接触髓内钉对骨再血管化进程影响小于无槽髓内钉，二组间有显著差异：异体骨愈合速度也较无槽髓内钉快，髓痴密度较高。 临床结果显示，髓内钉斜形穿钉时异体骨骨折及髓内钉、锁钉的断裂发生均较横形穿钉少；有限接触髓内钉应用于一例患者，12月后X片显示髓内钉旁纵向生长的新骨形成，向远端与异体骨融合。 分析本实验的结果，可以得出如下结论：l）在进行髓内钉的设计时，结合计算机辅助设计系统以形心定位法确定髓内钉的轴向和曲率半径，符合骨的生物力学特性，满足个体化设计的需要：2）锁钉以不同角度置入时，以15”角左右时最大应力最小，应力集中程度最小；3）在行大段异体骨带锁髓内钉固定时，选择锁钉斜形穿钉具有生物力学优势；4）本实验所设计的股骨踝上带锁髓内钉减小了与股骨内面的接触面积，减少了对骨血供的破坏，有利于宿主骨－异体骨结合面的愈合。