腰椎椎间植骨融合有限元分析

为了评估植骨融合术对腰椎运动和应力分布的影响,利用影像诊断技术(CT扫描)和CAD三维重建技术获得人体腰椎三维模型,椎间盘纤维环采用各向异性纤维加强超弹性本构模型,建立了包括椎体、椎间盘和韧带的正常有限元模型以及L3-L4融合的腰椎L2-L4节段有限元模型,并通过对比模拟和实验结果验证其有效性.利用商业有限元软件ABAQUS/Standard进行前屈、后伸和轴向旋转载荷情况下的模拟分析,对比两种模型在不同状态下的运动范围及应力分布情况.模拟结果显示在相同的载荷情况下,融合模型的运动范围和正常模型相比明显偏小;相邻椎体的应力分布与正常模型明显不同,但植骨融合对相邻椎间盘的影响相对较小.此外,小关节对维持脊椎正常生理功能起着重要作用,小关节功能丧失会使相应节段的椎间盘髓核压力增大.