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腰椎融合术是治疗腰椎滑脱症等腰椎病变的一种有效治疗手段,其中经椎间孔腰椎椎间融合术因创伤小、术中出血量少及术后恢复快等优点,日益受到脊柱外科医生青睐。但由于手术需切除一侧关节突关节,对腰椎融合的稳定性、融合率以及植入器械的生物力学特性的影响等极具临床应用价值的问题,成为了研究的焦点和热点。本文基于CT数据结合图像处理软件,重建腰椎L4至L5活动节段三维模型和经椎间孔腰椎椎间融合术治疗腰椎滑脱的术式模型,模型包括皮质骨、松质骨、后方骨性单元、纤维环基质、胶原纤维、髓核、软骨终板、七种韧带和小关节突关节等腰椎结构,运用有限元方法,比较分析各模型在前屈、后伸、侧弯和轴向旋转工况下,椎体的活动范围、椎间融合器和椎弓根螺钉所承受的应力应变等生物力学特性。主要研究内容及结果:1)基于“网格包络”的思想划分体网格,实现腰椎各部分网格共节点,建立人体腰椎L4~5节段三维非线性有限元模型。腰椎正常模型计算结果与前人在相同条件下离体实验和有限元分析的研究成果相近,验证所建立模型的有效性。2)椎弓根钉系统(单双侧)和椎间融合器(1枚或2枚)的组合植入方式的研究。各术式模型活动范围均较正常模型减少84%以上,融合节段稳定性显著提高。双侧椎弓根钉固定或两枚融合器植入确实能分担单侧椎弓根钉固定和单枚融合器植入时的应力,但两者之间无明显差异。从术后的稳定性和植入器械的应力分布再结合临床,单枚融合器斜行植入辅加单侧椎弓根钉固定能满足临床术式效果。3)单侧椎弓根钉系统(左侧入路)固定,单枚融合器植入椎间盘不同位置的研究。各术式模型活动范围均较正常模型减少82%以上,融合节段稳定性显著提高。融合器距离椎弓根螺钉系统越远,融合器和椎弓根螺钉的等效应力值就越大。腰椎融合稳定性及内固定应力峰值表明,融合器入路侧植入时融合器和椎弓根螺钉两者结合达到相对较好的术式效果。本文致力于经椎间孔腰椎椎间融合术治疗腰椎滑脱病变植入器械植入方式和位置的研究,分析和评价腰椎融合术式稳定性、融合率以及植入器械的生物力学特性,从而为临床选择合理手术方案和优化设计植入器械提供理论依据。