腰椎间盘退变有限元模型的建立及其生物力学分析

腰椎间盘退变有限元模型的建立及其生物力学分析 【目的】建立腰椎间盘退变L4—L5运动节段有限元模型，分析椎间盘退变对人腰椎运动节段生物力学的影响。 【方法】利用有限元分析软件Super-Sap将志愿者的CT扫描图像建成非退变椎间盘L4-5运动节段有限元模型(简称：正常模型，NDM)。通过改变椎间盘物质性能参数建立相应椎间盘退变有限元模型(简称：退变模型，DDM)。研究1500N垂直载荷下两个模型椎间盘位移、应力及小关节负荷等生物力学指标的异同。 【结果】1、轴向压力下，椎间盘退变后椎间盘轴向位移及后外侧膨出位移明显降低(P＜0.01)。2、轴向压力下，椎间盘退变后终板、外层纤维环轴向压缩应力增加(P＜0.01)，而椎间盘内压力及内层纤维环轴向压缩应力无明显改变(P＞0.05)。3、椎间盘退变后内外层纤维环Von Mises应力增加(P＜0.01)，而对终板Von Mises应力无明显影响。4、椎间盘退变后小关节相对位移、轴向压缩应力及Von Mises应力均减小(P＜0.01)。 【结论】1．椎间盘退变引起椎间盘及运动节段刚度增加。2、依据脊柱三柱力学理论，椎间盘退变引起前中柱承载增加，而后柱承载降低。3．椎间盘退变增加内外层纤维环破裂的风险。