有關骨頭在承受扭轉（torsion）負載發生骨折現象的敘述，下列何者正確？

本題觀念

骨頭承受扭轉時，外力會使骨內不同位置產生相反方向的切向作用，最先需要掌握的是剪切應力如何啟動裂紋，以及裂紋後續會往哪一種應力面延伸。這類機械負載常形成螺旋形骨折，因此不能只看到骨折線斜行，就把起始作用誤判成張力或壓力。扭轉所造成的主要局部作用是剪切，當材料開始破壞後，裂紋會依骨內應力分布，沿著最有利於張開的最大張應力平面延伸。

扭轉可以想成沿著骨的長軸施加旋轉力矩。骨的不同截面受到切向力，彼此之間有滑動方向相反的趨勢，因而在骨內形成剪切應力。當剪切作用超過骨組織可承受的範圍，裂紋先在受力較集中的位置出現；裂紋一旦形成，後續擴展會受到張應力控制，常呈現繞骨長軸斜行的螺旋路徑。這就是扭轉骨折在力學上「剪切起始、張應力面延伸」的重點。

選項分析

A 正確。此選項先指出剪力造成初始骨折，再指出裂紋通常沿最大張應力平面分布，完整描述了扭轉負載下的起始破壞與後續延伸方向，也符合螺旋形骨折的典型表現。

B 錯誤。扭轉骨折的起始作用不是以張力取代剪切；而且裂紋後續也不是通常沿最大剪應力平面延伸。這個選項把起始機制與裂紋走向都對調了。

C 錯誤。扭轉時雖可能同時存在不同方向的應力成分，但首先造成破壞的關鍵不是壓力作用。若只把壓力當成起始原因，便漏掉扭轉最重要的切向剪切作用；後半段所說的最大剪應力平面也不是典型裂紋延伸方向。

D 錯誤。它的後半段提到最大張應力平面，方向看似符合裂紋延伸特徵，但前半段仍將骨折起始歸因於壓力，而不是剪力。因此只要前提錯誤，整個敘述就不能視為正確。

答案解析

答案為 A。判斷這類題目可依序抓住兩個階段：第一，扭轉力矩在骨內造成剪切作用，剪切是裂紋開始的主要機制；第二，裂紋出現後，會朝能夠釋放張開應力的方向延伸，通常沿最大張應力平面形成斜行或螺旋形骨折。A 同時符合這兩個階段。

「最大剪應力」與「最大張應力」不能混為一談。前者有助於說明扭轉如何使材料開始滑移與破壞，後者則有助於說明既有裂紋如何張開並持續延伸。B、C、D 都在起始作用、後續方向，或兩者的搭配上出現錯誤；尤其 D 雖然提到張應力面，卻仍以壓力作為起始原因，不能因為後半段部分正確就選取。

核心知識點

• 扭轉負載的核心力學效應是剪切應力，骨折開始時要先辨認這個作用。
• 裂紋形成後，通常沿最大張應力平面延伸，因此骨折線常呈斜行並繞行骨幹。
• 螺旋形骨折是扭轉機制的常見結果；外觀上的斜行不代表起始作用就是張力。
• 解題時要分開判斷「如何開始」與「往哪裡延伸」，兩個階段都正確才是完整正確的敘述。

參考資料

• PMCID: PMC12194086。https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC12194086/
• Torsional fractures and the third dimension of fracture management。https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/7384849/
• DOI: 10.2106/00004623-197052030-00008。https://doi.org/10.2106/00004623-197052030-00008
• Spiral fracture。https://en.wikipedia.org/wiki/Spiral_fracture