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对于预防股骨头坏死塌陷而言，除了采用合适的生物材料来恢复坏死股骨头的正常解剖以外，在修复过程中维持和预防股骨头力学特性的改变及恢复关节功能也很重要。在压力条件下，股骨头塌陷大于2mm会导致关节疼痛、功能障碍并继发髋关节骨性关节炎，因此即便是坏死区没有改变，只要股骨头没有塌陷或者仅有微小塌陷，患者都可能会没有临床症状。所以在股骨头发生坏死后，修复骨缺损防止塌陷是保存关节并避免关节置换的补救性治疗措施，然而这对于骨科医生来说仍是个巨大挑战。

股骨头塌陷是修复反应造成的，如巨噬细胞和破骨细胞前体的聚集。破骨细胞的过度活跃，降低了坏死区的力学强度，在外力的作用下从而导致股骨头塌陷。目前采用的植入骨颗粒的方法修复非负重骨缺损不能够有效防止股骨头塌陷，这种方法的主要问题是自体移植骨颗粒的吸收率很高，降低了骨的力学强度，骨生成不足，缺乏机械支撑，最终导致股骨头发生塌陷。体内研究发现，大约30%的移植自体骨在术后12周被吸收，移植自体颗粒骨吸收的更快。

除了仿生结构外，支架的材料也很重要。理想的骨支架能够为股骨头提供临时的负荷承载作用以此来预防股骨头塌陷。骨缺损的支架需要与局部宿主骨的生物学特性、外部几何形状和内部结构相匹配。支架的小梁与表面形成的新生骨共同形成一个承载负荷的生物力学单位。然而软骨下骨上表面与关节软骨的整合却没有达到预期效果。这需要进行更深入的骨软骨组织工程研究。

此外，去除坏死骨后，支架需能够提供一个仿生环境来促进骨愈合。能够提供最佳的孔隙，微孔大小，内连接，间隙容积和渗透性，并且材料表面的化学作用能够促进间充质干细胞分化和合成基质。在实验研究和临床研究中干细胞已经被用于骨坏死的治疗。仿生支架有利于干细胞贴附和生长，并且有利于在支架表面新骨生成。骨坏死是由于破骨细胞过度活跃的破坏性修复导致股骨头力学性能降低，最终塌陷。复合骨髓间充质干细胞的支架有助于在股骨头骨缺损修复期调节骨吸收和骨生成。

在目前的研究中，股骨头骨缺损的动物模型是一个重要考虑因素，大量的研究工作建立了许多与骨坏死有关的动物模型，但是很少有模型能成功的模拟人股骨头坏死的力学破坏和塌陷。自体松质骨颗粒移植不能够提供初始的力学强度，不能够修复负重区的骨缺损，也不能预防股骨头塌陷，但是在骨形成方面还是有较好的表现。

近几年国内组织工程技术在治疗股骨头骨坏死的应用比较迅速。医院和研究机构都开展了相关基础研究，并也开始逐渐应用于临床研究中。然而单纯干细胞局部注入骨坏死区易出现沿骨髓减压通道流失等缺陷，且易被术后局部形成的血肿所稀释。组织工程学的发展为治疗骨坏死提供一种新方法。其为干细胞植入体内提供了有效的载体，避免了干细胞的局部流失。且其三维载体有利于新生血管的长入。目前应用组织工程技术治疗早期骨坏死获得较为满意的初步临床疗效，但仍缺乏多中心大样本的临床随机对照研究。随着组织工程技术的迅速发展，骨坏死发病机制研究的进一步深入和临床治疗经验的不断积累，有理由相信组织工程技术将成为治疗股骨头坏死的有效方法之一。