胸腰段后凸畸形对相邻椎间盘力学影响的三维有限元分析

目的 :了解胸椎后凸畸形对相邻椎间盘 (IVD)的影响 ,从生物力学方面探讨椎间盘退变及椎间盘突出的机制。方法 :选取结构正常的脊柱作为实验材料 ,通过CT扫描获取脊柱的二维图像 ,然后进行三维重建 ,转化为有限元模型 (FEM )。利用FreeForm成形软件构建胸椎后凸畸形模型。分别对正常结构和胸椎后凸的脊柱有限元模型进行载荷试验 ,分析比较椎间盘和小关节应力分布情况。结果 :胸椎后凸畸形后椎间盘应力分布发生明显的改变 ,椎间盘前部的压应力明显增加 ,后部出现张应力 ,小关节面的压应力减小。椎体的应力分布也发生了改变 ,由后向前应力越来越大。结论 :( 1)有限元方法是脊柱生物力学研究中很有效及很有前途的方法 ,但是要使其与人体达到近乎真实的模拟则还有不少问题有待完善。有些组织的材料性质了解不够 ,有限元模型的逼真度有一定影响。 ( 2 )利用FreeForm成形软件构建脊柱畸形的有限元模型是富有创意的建模方法。 ( 3 )脊柱胸腰段后凸畸形改变了相应椎间盘的载荷应力应变分布 ,这可能加快椎间盘退变及使后方纤维环易受损破坏。