三种纤维环处理方式对腰椎生物力学影响的三维有限元分析

摘要

目的:通过建立"一"字型切口、环形切口、纤维环缝合的有限元分析模型,利用有限元分析方法,评估三种纤维环处理方式对于腰椎生物力学的影响.方法:选取健康成人L4/5腰椎节段的CT的DICOM结果,通过逆向建模方式建立人体正常腰椎模型、环形切口模型、"一"字型切口模型及缝合模型,测量腰椎在正常轴向压力的情况下,前屈、后伸、侧弯、旋转四种工况下的生物力学数据.结果:通过有限元分析方法计算正常椎体及三种不同纤维环处理方式的模型的应力数据,结果显示纤维环切开后,各种工况下纤维环、髓核的最大应力值均较正常模型增加;纤维环缝合后,在前屈后伸旋转工况下的最大应力,均低于"一"字型切口和环形切口;与未缝合模型相比,纤维环缝合模型的各部分在各种工况下的应力分布都更加均匀.结论:纤维环缝合后椎间盘、髓核和纤维环应力分布较未缝合模型均匀,缓解纤维环切开后造成的纤维环应力集中问题,对维持椎间盘的稳定性及防止术后再突出能起到积极作用.