退變性腰椎側(cè)凸的發(fā)生和發(fā)展基于有限元法的生物力學(xué)機制研究.pdf

1、目的:建立正常人體腰椎有限元模型模型（L1-L5），基于正常模型建立帶有腰大肌的腰椎模型、不同小關(guān)節(jié)取向的腰椎模型和不同節(jié)段椎間盤退變的腰椎模型，計算分析它們在不同腰椎節(jié)段運動中的應(yīng)力及關(guān)節(jié)突受力情況，研究腰大肌在腰椎運動中的所起到的作用以及小關(guān)節(jié)取向和椎間盤退變對腰椎受力的影響，為腰椎肌骨模型的建立提供思路，并從生物力學(xué)的角度分析小關(guān)節(jié)取向、椎間盤退變和退變性腰椎側(cè)凸之間的聯(lián)系。
　　方法:采用正常人體腰椎的CT影像，通過三維圖

2、像建模軟件Simpleware的+ScanIP圖像處理模塊提取全腰椎模型，+FE Module網(wǎng)格生成模塊劃分網(wǎng)格，再通過有限元軟件ABAQUS賦予腰椎相關(guān)韌帶及腰大肌的材料屬性，設(shè)定邊界條件，施加載荷模擬腰椎的前屈、后屈、左右側(cè)彎、左右旋轉(zhuǎn)6種運動狀態(tài)并對模型進(jìn)行驗證?；谶@一正常腰椎模型，通過添加腰大肌模型，修改L3/4節(jié)段小關(guān)節(jié)取向（45°、50°和55°），以及改變L3-L4和L4-L5間椎間盤幾何尺寸分別建立不同腰椎模型，研究

3、相同受力作用下，這些因素對對椎間盤應(yīng)力和后部小關(guān)節(jié)接觸力變化的影響。
　　結(jié)果:(1)帶腰大肌的模型與正常腰椎模型相比，在屈伸運動中椎間盤應(yīng)力降低，側(cè)彎運動中椎間盤應(yīng)力和關(guān)節(jié)突接觸力都有顯著的降低，而在旋轉(zhuǎn)運動中沒有明顯變化。(2)在L3/4節(jié)段，55°小關(guān)節(jié)取向模型在前屈運動中表現(xiàn)出較高的椎間盤應(yīng)力和關(guān)節(jié)突受力，而45°小關(guān)節(jié)取向模型在腰椎后伸和旋轉(zhuǎn)運動中表現(xiàn)出較高的椎間盤和后部結(jié)構(gòu)應(yīng)力。(3)椎間盤退變引起髓核處應(yīng)力相對增大，

4、高度降低一側(cè)在屈伸和旋轉(zhuǎn)運動中表現(xiàn)出較大的椎間盤應(yīng)力和相鄰節(jié)段后部結(jié)構(gòu)應(yīng)力，且該節(jié)段處關(guān)節(jié)突受力左右不對稱，在除前屈運動外的5種運動狀態(tài)中，D4椎間盤退變模型后部小關(guān)節(jié)受力均高于D3椎間盤退變模型中的相應(yīng)數(shù)值。
　　結(jié)論:在腰椎屈伸和側(cè)彎運動中，腰大肌能夠通過自身的收縮來降低腰椎受力，起到防止椎間盤和小關(guān)節(jié)在腰椎節(jié)段活動中的過度受力和位移的作用，這種力學(xué)行為在腰椎節(jié)段有限元模擬中是不容忽視的。小關(guān)節(jié)取向大小會引起腰椎在不同運動中的