椎间盘退变中生物力学的研究进展

龙 涛，李开南

随着机体的衰老，椎间盘退行性变(intervertebral disc degeneration，IVDD)逐渐出现并进行性加重。究其原因是多方面的，如椎间盘异常的应力负荷、营养代谢障碍、基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)活性增高、细胞因子的激活等。随着计算机技术的发展，有限元分析方法在IVDD的研究中逐渐广泛的使用，使得生物力学与IVDD的关系越来越被重视。现就生物力学与IVDD 的关系进行综述。

1 椎间盘的生物力学特性及其正常生物力学

椎间盘由外层的纤维环和内部的髓核及上下软骨终板构成，是脊柱功能单位的负载活动中心。从应力分布看，正常椎间盘的最大压应力集中在髓核，以后侧为甚，纤维环的应力也集中在后侧，并沿着后外侧传导［1］。钱忠来等［2］也发现椎间盘上压应力以髓核最大，并由内向外逐渐减小;而且压应力在压缩侧较大，侧屈时应力向中心区有逐渐减小的趋势，对侧的应力为拉力。在应力的传导方面，髓核因具有各向同性的性质，可使应力向四周均匀分散传导［3］。同时髓核可通过形变将应力放射状均匀传导至纤维环，通过纤维环的胶原纤维来对抗这种由压应力转变来的切线应力。因此，椎间盘表现出特有的黏弹性及蠕变现象，可分散和吸收脊柱所承担的生理负荷，赋予脊柱刚性和韧性。

2 生物力学对椎间盘营养的影响

成熟的椎间盘是人体最大的无血管组织，其靠纤维环和终板2 条途径供给营养，而后者是主要途径［4］。同时，软骨终板对脊柱的生物力学传导及应力分布也有重要作用，与其他结构共同维持着脊柱的正常形态和生理功能［5］。……