DOI: 10.12307/2025.870
腰椎融合与人工椎间盘置换比较的有限元分析
赵金港1
刘利平2
陈建伟3
1.华北理工大学人工智能学院,河北省唐山市 0632102.上海电子信息职业技术学院机械与能源工程学院,上海市 2014113.上海交通大学医学院附属仁济医院宝山分院骨科,上海市 200044;上海交通大学医学院附属仁济医院骨科,脊柱外科,上海市 200127
摘要：背景:腰椎退行性疾病是一种主要影响椎间结构的肌肉骨骼系统疾病,其治疗方法有腰椎融合和椎间盘置换.
目的:对比分析腰椎融合、机械式腰椎间盘假体置换和黏弹性腰椎间盘假体置换之间的差异性.
方法:根据1名健康成人腰椎的计算机断层扫描图像,使用Mimic、Geomagic及Ansys等软件构建L2-L5正常腰椎的有限元模型.使用建模软件构建出腰椎融合和腰椎置换所需的器材,依据腰椎融合与椎间盘置换的手术要求对L3-L4节段腰椎进行处理,构建相应的有限元模型.施加特定的边界条件,提取腰椎各个节段的活动度、手术邻近椎间盘应力及假体内衬应力.
结果与结论:①相较于术前,腰椎融合术后若保持原有活动度,上邻近椎间盘最大应力在前屈和侧弯状态下增加了64.09％和39.79％,下邻近椎间盘最大应力在前屈和侧弯状态下增加了24.39％和20.98％,表明在重体力劳动时,上邻近椎间盘比下邻近椎间盘将遭受到更大的应力变化;②椎间盘置换的邻近椎间盘应力并未表现出显著变化,其中机械式假体置换略微降低邻近椎间盘的应力,而黏弹性假体置换更符合椎间盘的生物特性,且其邻近椎间盘最大应力与术前相近;③在稳定性方面,机械式假体置换节段侧弯状态活动度增加了51.67％,后伸活动度增加了53.27％,而黏弹性假体能更好地维持置换节段的活动度;④另外,机械式假体内衬的应力主要集中在边缘区域,这种应力分布可能导致边缘磨损进而影响假体使用寿命.
关键词：腰椎融合椎间盘置换人工椎间盘邻近椎间盘有限元分析生物力学
分类号：R459.9(治疗学)R318(医用一般科学)R687.3(骨科学（运动系疾病、矫形外科学）)
论文发表日期：2026-01-28
在线出版日期：2025-12-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：8( 553-560 )
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