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1、·566·CHINESEJOURNALOFCLINICALANATOMYVOL.24NO.52006·临床生物力学·椎间盘高度降低及退变对腰椎生物力学影响的有限元分析112311刘耀升,陈其昕,廖胜辉,余世策,吴浩波,唐小君(1.浙江大学医学院附属第二医院骨科,杭州310009;2.浙江大学计算机学院CAD&CG国家重点实验室;3.浙江大学建筑工程学院结构工程研究所,杭州310027)【摘要】目的:分析椎间盘高度降低及退变对腰椎活动节段生物力学的影响。方法:首先采用一种新型CAD方法精确构建腰椎L4～5
2、活动节段正常高度椎间盘(NHD)、单纯高度降低椎间盘(PHDD)、椎间盘高度降低合并严重退变(DHDD)三种有限元模型。垂直压缩载荷下,分别对3种有限元模型的生物力学参数进行测试。结果:椎间盘高度降低及退变对腰椎活动节段轴向移位、后外侧椎间盘膨出、纤维环纤维应力最大值有明显的影响,DHDD模型的椎体-终板界面应力分布与NHD和PHDD模型明显不同。结论:高度降低后椎间盘刚度明显增加,DHDD最不易发生内层纤维环纤维破裂,关节突关节间隙与轴向移位比值是决定椎间盘承载力大小的关键因素,退变椎间盘对压缩应力有
3、明显分散传递作用。【关键词】生物力学;有限元分析;验证;椎间盘高度;退变【中图分类号】R318.01【文献标识码】A【文章编号】1001-165X(2006)05-0566-05Theeffectofdischeightanddegenerationonthemechanicalbehavioroflumbarspine:AfiniteelementanalysisLIUYao-sheng*,CHENQi-xin,LIAOSheng-hui,etal.*DepartmentofOrthopaedicSu
4、rgery,theSecondAffiliatedHospital,ZhejiangUniversity,Hangzhou310009,China【Abstract】Objective:Toevaluatetheeffectsofdischeightanddegenerationonmechanicalbehaviorofhumanlumbarspinesegments.Methods:AneweffectiveCADmethodwasusedtoaccuratelyestablishthreefini
5、teelementmodels,includingnormalheightdisc(NHD)model,pureheightdecreaseddisc(PHDD)modelanddegenerationcombinedheightdecreasedisc(DHDD)model.Thebiomechanicalparametersofthreefiniteelementmodelsweremeasuredunderaxialcompressiveload.Results:Theheightanddegen
6、erationofdischadobviouslyeffectsonthemechanicalbehavioroflumbarspinesegmentintermsofaxialdisplacement,posterolateraldiscbulge,themaximumstressintheperipheralanulusfibers.ThestressdistributiondifferedbetweenDHDDandnon-DHDDmodel.Conclusions:Thestiffnessofd
7、iscobviouslyincreasesafterheightdecreasing.ThehappeningofdisruptionofinneranulusfibersisthelowestinDHDDmodel.Theratiobetweenthegapoffacetarticulationandaxialdisplacementarecrucialtodeterminetheloadstrengthofdisc.Thedegenerateddiscplaysaneffectiverolefors
8、tressdistribution.【Keywords】biomechanics;finiteelementmethod;validation;discheight;degeneration生物力学研究表明,脊柱的力学特性受椎间盘高预引起。临床上,伴发椎间盘严重退变的椎间盘高度降度、横截面积以及椎间隙角度等形态学参数改变的影低最为常见。本研究采用一种新型CAD方法精确构建[1]响。椎间盘高度降低是椎间盘最常发生的形态改变,包括正常高度椎间盘
