目的:建立具有完整功能节段的L4/5非术后和五类常用LDH后路手术后腰椎的三维有限元模型。分析在侧卧、旋转复位法手法作用下各腰椎模型椎体后部结构的应力变化差异;阐明以上术后腰椎在斜扳、旋转复位手法操作下的安全性与危险性,分析以上两种手法安全操作时力的加载方向与力度以及与非术后腰椎在手法操作时的差别。方法:收集一名志愿者的腰椎CT三维重建资料,在医学影像处理软件、逆向工程软件及有限元分析软件中进行建模。得到一个具有脊柱完整功能节段的L4/5简易突出椎体模型并进行理论验证。参考文献和结合术后腰椎的形态资料对五类术后模型的七种可能情况进行整理并在此基础上进行建模。根据文献资料中斜扳、旋转复位法的加载工况对各模型进行受力分析。观察斜板手法工况下各模型小关节接触面和非术后、全椎板切除术后、半椎板切除术后模型椎弓根截面的应力情况;坐位旋转手法工况下除全椎板切除术后模型外各模型小关节接触面和非术后、半椎板切除术后模型棘突根部截面以及非术后、半椎板切除术后模型椎弓根截面应力情况。结果:(1)各模型中小关节接触面的应力集中侧主要位于斜扳法加载力的对侧和旋转复位法加载时的旋转侧。术后模型中保存完整结构的小关节接触面应力集中时,斜扳和旋转加载力作用下其最大值与非术后相近或稍高。各术后模型中保留部分小关节接触面应力集中时,在两种手法作用下尤其是单侧小关节部分切除术后模型的最大值都要远大于非术后情况。(2)对于左侧半椎板切除术后的两种模型应力集中主要偏向于棘突根部的右侧,各情况最大值大小相近且都要远大于非术后模型。(3)各模型中椎弓根截面的应力集中侧同关节接触面情况。在斜扳下所观察各模型椎弓根在应力集中时,最大值与非术后相比整体相当或略小。在旋转下保留部分小关节情况的半椎板切除术后模型非术侧作为应力集中侧时椎弓根截面应力大小与非术后相比整体要略高。在术侧作为应力集中侧时两种模型椎弓根截面应力要略小于非术后模型。结论:(1)正常腰椎骨质条件下(同下结论),斜扳力作用于各椎体时,关节突关节、椎弓根部的手法施力的对侧为应力集中侧。(2)当L4棘突作为旋转推板力的支点时,关节突关节、棘突根部及椎弓根的应力主要集中在除L4全椎板切除以外的六种模型的旋转侧上。(3)对于关节突关节,(1)使用两种手法对单侧小关节部分切除术后椎体进行操作时,应力集中侧应力最大值要远大于安全极限值,当为手法的禁忌情况。(2)同样两种手法作用在其他的三种关节突关节遭到破坏的模型过程中,当术侧为应力集中侧时应力都非常接近安全应力极限值,此时如需进行手法操作,要严格控制操作力度;(3)对于本研究中四种关节突关节遭到破坏的模型,当非术侧为应力集中侧时,依然要考虑术后关节突关节在不发生融合的情况下,手法操作所产生的椎体间相互运动是否会造成术侧关节交锁,因此我们认为虽然其应力最大值在安全值范围内但手法在此种情况下依然要谨慎操作甚至尽量避免在此种情况的进行手法操作。(4)对于各模型的椎弓根和L4的棘突根部,手法产生的作用力在以上两处出现应力集中时,其最大应力值均远小于研究所设定的安全极限值,因此我们认为在以上两种手法的作用下研究中的椎体棘突根和椎弓根处这些应力集中部位并不影响手法操作的安全性。
