腰椎间盘疲劳损伤的生物力学特性
解志锋1
刘清1
刘冰1
张涛1
李琨2
张春秋1
孙艳芳1
1.天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室,天津市 300384;机电工程国家级实验教学示范中心(天津理工大学),天津市 3003842.天津理工大学电气电子工程学院,天津市 300384
摘要：背景:腰椎间盘突出症在临床上十分常见,其病理基础是腰椎间盘退变.长期力学负荷被认为是导致腰椎间盘突出的重要原因,由于腰椎间盘突出的发生与其力学状态有着密切关系,因此有必要深入研究腰椎间盘内的应力、应变行为,从而为预防腰椎间盘突出提出启示.目的:探讨疲劳损伤对于腰椎间盘整体及其内部不同区域力学性能变化规律的影响.方法:使用刚宰杀的羊腰椎间盘,将其处理后取L1-L2,L3-L4,L5-L6运动节段制作实验样本.通过上下椎骨将实验样本固定在实验平台上,进行准静态压缩-循环加载压缩-准静态压缩实验.取L3-L4运动节段平行于矢状面切开,使用非接触式数字图像相关技术记录准静态压缩过程中腰椎间盘的内部形变.结果与结论:①研究结果表明,所有腰椎间盘均呈现非线性的载荷-位移、应力-应变特性曲线;②疲劳载荷的影响:疲劳加载之后,腰椎间盘的杨氏模量明显增加;③节段变化的影响:腰椎间盘杨氏模量随着节段变化而变化,且呈现如下变化规律:L5-L6<L3-L4<L1-L2节段;④加载速率的影响:对压缩速率为0.01 mm/s和0.1 mm/s状态下力学性能进行比较可知,随着准静态压缩速率的增加,腰椎间盘的杨氏模量明显增加;⑤内部位移分布:疲劳加载对于垂直压缩下腰椎间盘内部位移分布有显著影响;疲劳加载之前,背侧纤维环上层轴向位移最大,内层径向位移略小于外层;疲劳加载之后,背侧纤维环上层轴向位移最小,内层径向位移明显小于外层;⑥此次研究工作对于日常生活中预防腰椎间盘突出具有重要的理论指导意义.
关键词：骨腰椎腰椎间盘突出疲劳纤维环垂直压缩数字图像
分类号：R459.9(治疗学)R318(医用一般科学)R681(骨科学（运动系疾病、矫形外科学）)
资助基金：国家自然科学基金(11802207)天津市自然科学基金青年项目(17JCQNJC14200)
论文发表日期：2021-01-21
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：5( 339-343 )
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