退变对腰椎4～5 节段椎间盘生物力学的影响

庞胤，尹帅，张海峰，刘媛媛，赵长义

1 沧州医学高等专科学校，河北沧州061001；2 河北省沧州中西医结合医院；3 河北医科大学

椎间盘是脊柱的重要组成部分，具有传导应力、运动、缓冲等力学功能［1］。腰部椎间盘在整个脊柱中具有承重量大、运动幅度大、活动范围广等特点，且重力线穿过腰椎4～5节段（L4～5）功能区。L4～5长期承受巨大的负荷及生物力学变化，因此易高发椎间盘退行性疾病。腰椎间盘退变后易发生突出，压迫脊髓或脊神经根［2］，引起腰部及下肢麻木、疼痛等症状，严重影响患者生活质量。因此，退变对椎间盘生物力学的影响越来越受到关注。本研究通过建立L4～5三维有限元模型，探讨退变对腰椎间盘生物力学的影响，为临床治疗腰椎间盘退行性疾病提供依据。

1 资料与方法

1.1 临床资料 2016年12月在我校青年教师中招募健康男性志愿者1名，年龄28岁，体质量68 kg，身高178 cm，经X 线检查排除脊柱腰段相关疾病及外伤史。志愿者对试验方案知情同意。本研究已经学校医学伦理委员会批准。

1.2 影像学检查 志愿者取仰卧位，腰部放松，行CT 扫描（GE 公司，Light speed 16 排螺旋 CT 机），获得247 幅断层扫描二维图像；以相同体位行MRI 扫描（Philips 公司，Achieva 3.0T MRI 机），获得 57 幅T2WI 序列矢状面断层图像。图像数据均以DICOM格式存储。

1.3 正常腰椎三维有限元模型构建 在Mimics 软件中导入CT 图像数据文件，使用阈值调整、区域增长、选择性编辑工具和Remesh 功能对L4～5 椎骨进行三维重建；以同样的方法基于MRI 图像数据建立L4～5 椎间盘髓核的三维模型。将上述模型在Geo⁃magic 软件中对位组装，在椎体上、下表面之间通过桥接、偏移功能和布尔运算形成椎间盘整体模型、终板模型和纤维环模型；……