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目的:运用三维有限元分析方法,对腰椎微创融合系统和腰椎椎弓根钉棒系统手术固定有限元模型的椎间活动度的改变、腰椎及间盘的应力改变情况进行分析,研究此新型腰椎微创融合技术的生物力学性能。方法:根据一名健康成年男性志愿者的CT扫描影像资料,用Mimics19.0软件、Geomagic Design X64、Hyper Mesh12.0软件和CATIA V5 R20等软件,建立腰4-腰5有限元模型。运用CAD技术建立腰椎微创融合系统和腰椎椎弓根钉棒系统两种植入物有限元模型。然后在腰椎模型施加特定预载荷及扭矩时,计量腰椎节段前屈、后伸、侧屈和旋转运动的活动度,比较计算结果与文献中的结果,确定模型是否有效。建立腰椎微创融合系统并和腰椎有限元模型装配和椎弓根螺钉系统腰椎有限元模型,并对两模型分别施加相同特定预载荷及扭矩,运算腰节段前屈、后伸、旋转和侧屈运动时的活动度及腰椎、内植物和椎间盘应力。结果:1.建立了正常腰椎(L4-L5)三维有限元模型,外形与实体相同,验证结果与以往的尸体研究相近;2.腰椎微创融合系统植入固定后,L4/5节段在腰椎微创融合系统重建后前屈减小84.0%、后伸活动减小66.7%、侧屈活动度减小70.3%、旋转活动度减小87.2%。椎弓根螺钉固定后前屈活动度减小78.1%,后伸活动度减小75.0%,侧屈活动度减小97.2%、旋转活动度减小93.6%。3.正常腰椎、腰椎微创融合、腰椎椎弓根融合后伸时椎间盘应力集中在后部(压侧)分别为:4.1MPa、1.5Mpa、1.6MPa;4.腰椎与腰椎微创融合系统接触的应力为:后伸时,棘突和内植物接触应力最小,为8.85MPa;侧弯时,棘突和内植物接触应力次之,数值为15.03MPa;扭转时,棘突和内植物接触应力最大,为22.47Mpa。结论:腰椎(L4-L5)三维有限元模型经有效性验证证明有效,可以进行生物力学实验。腰椎椎间融合系统和椎弓根螺钉固定系统对腰椎模型的活动的改变,椎体及椎间盘应力改变上相同。腰椎微创融合系统与椎体棘突接触最大应力与文献棘突间撑开装置相比明显减少。新型腰椎微创融合系统生物力学性能良好,为腰椎退行性疾病的微创治疗优化,提供新思路和技术。