摘要目的:<br> 利用有限元方法,结合脊柱-骨盆矢状位参数,探究腰椎滑脱症患者腰椎生物力学的变化特点。<br> 方法:<br> 招募正常受试者、腰椎滑脱症患者各1例,并对其进行全脊柱正侧位DR检查、脊柱腰段至股骨头颈三维CT扫描,测量其脊柱-骨盆矢状位参数,并提取其CT数据,建立L1~L5全腰椎有限元模型,模拟脊柱的生理活动,观察滑脱节段的应力分布和位移分布。最后结合脊柱-骨盆矢状位参数,分析腰椎滑脱患者腰椎生物力学的变化特点。<br> 结果:<br> 1.滑脱腰椎患者PI、LL、SS值大于正常志愿者的值,其腰椎曲度较正常志愿者大,腰椎前凸明显,腰椎受到应力应较正常腰椎大。<br> 2.滑脱模型与正常模型相比,滑脱模型应力分布发生明显改变,主要表现在:L4:前屈、后伸、左右侧屈载荷下,应力更为集中,应力集中区域位于椎体边缘;左右旋转载荷下,应力更为集中,应力集中区域位于椎弓根。L4/5椎间盘:前屈、后伸载荷下,与正常模型对比,应力集中区向椎间盘外侧转移,更为集中;左、右侧屈载荷下,与正常模型对比,应力集中区同样向椎间盘后外侧转移,更为集中;左、右旋转载荷下,与正常模型对比,应力集中区同样向椎间盘后外侧转移,更为集中。L5:前屈、后伸载荷下,与正常模型相比,椎体后缘下方出现应力集中区;左、右侧屈载荷下,与正常模型相比,椎体后缘出现应力集中区,应力更为集中。左、右旋转载荷下,应力集中区出现了前移,椎体后部结构应力集中区消失,应力集中区出现在椎体左缘、右缘。<br> 3.六种不同活动下,即前屈、后伸、左右侧屈、左右旋转,正常模型和滑脱模型椎体、后部结构和椎间盘都有不同程度的位移变化。滑脱模型与正常模型相比,滑脱模型位移分布发生明显改变,主要表现在:L4:前屈载荷下,椎体前缘出现了最大位移区域;后伸载荷下,椎体前缘出现了较大位移区域;左、右侧屈载荷下,椎体左前缘、椎体右前缘出现了最大位移区域;左、右旋转载荷下,在横突出现了最大位移。L4/5椎间盘:前屈、后伸时,与正常模型相比,位移基本一致,左、右侧屈时,位移最大区域向纤维环外侧外移;左旋载荷下,最大位移区域出现在纤维环右前缘;右旋载荷下最大位移区域出现在纤维环左前缘。L5:前屈、后伸载荷下,与正常模型对比,最大位移区域位置基本一致;左、右侧屈时,与正常模型对比,最大位移区域出现外移;左、右旋转时,与正常模型对比,椎体前缘的最大位移区消失,而在对侧横突出现了最大位移区,棘突同时出现了最大位移区域。<br> 结论:<br> 1.在正常脊柱生理活动下,腰椎滑脱症患者的腰椎会受到较大应力,椎弓根处受压更明显,导致椎弓根断裂发展为峡部裂性滑脱;且椎体边缘受压严重,更易发生楔形改变;同时椎间盘外周纤维环受压明显,导致椎间盘结构紊乱,加速椎间盘退变。<br> 2.腰椎滑脱患者的腰椎活动性减小,其腰椎所受应力不易分散而集中于腰部,可能腰椎发生进一步损伤的影响因素之一。
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