颈椎间盘退变对颈椎生物力学影响的有限元研究附视频

目的建立人体颈椎C4-C5-C6节段颈椎间盘退变三维有限元模型,分析椎间盘退变对颈椎运动节段生物力学的影响。方法通过改变椎间盘材料特性和高度等参数,建立椎间盘轻度退变模型(LD)、中度退变模型(MD)和重度退变模型(SD)。在45 N垂直载荷下,分别对正常、轻、中、重度4种有限元模型进行生物力学测试,比较4种模型之间各项生物力学参数的差异。结果建立了C4-C5-C6节段颈椎间盘逐级退变三维有限元模型。45 N垂直载荷条件下,正常模型(ND)、MD、SD椎间盘轴向位移及向外膨出位移逐渐变小,LD椎间盘轴向位移及膨出位移比ND增大,四组模型纤维环轴向压缩应力逐渐增大,髓核内压力逐渐减小。ND、MD、SD关节突关节接触力逐渐减小,LD关节突关节接触力较ND轻度增大。结论椎间盘轻度退变时,颈椎稳定性下降。中、重度退变时,颈椎稳定性重新获得。从生物力学方面证明退变的椎间盘对维持颈椎的稳定性有一定的代偿作用。