研究背景：椎体融合技术成为了脊柱外科医师治疗腰椎退行性疾病的“金标准”，而刚性内固定技术的应用在提高腰椎融合率的同时因坚强内固定所产生的应力遮挡效应随之出现。钛合金的弹性模量是骨的弹性模量的4-10倍。植入物与骨的弹性模量差异过大就会发生应力遮挡，从而导致植入物周围出现骨吸收。随着非融合技术的问世，其在世界范围内得到迅速推广和应用，非融合器械也在不断的发展与更新，非融合即是使椎间保留运动功能，依靠植入物的弹性或者可活动构件的微动功能实现动态化的内固定。腰椎K-rod弹性内固定系统即是非融合的一种，通过腰椎后路椎弓根置入螺钉联合弹性棒，既能达到有效减压，改善临床症状，又能进行脊柱结构和功能的重建，实现脊柱可控的动态稳定，从而提供一个接近正常腰椎运动模式的力学环境。现有研究结果显示,腰椎刚性内固定后会加速临近节段的退变,并因应力遮挡效应导致椎体出现骨质疏松，但目前对腰椎K-rod弹性内固定后发生应力遮挡程度的研究尚不明确。目的:应力遮挡效应是腰椎内固定术后不可避免的力学现象，内固定后因应力遮挡效应，骨所受的应力刺激明显减少，导致骨重建负平衡,内固定物周围出现骨吸收。对不同的融合术式做生物力学测定,结果显示：所有的融合术后都将增加邻近椎间的应力；动物活体的实验还证实：坚强的内固定会引起应力遮挡而出现骨质疏松。本实验是利用猪腰椎建立k-rod弹性内固定及刚性内固定的生物力学模型，并对其进行生物力学测试，对比分析腰椎k-rod弹性内固定系统与刚性内固定系统体外应力遮挡效应，为临床提供生物力学基础。方法：腰椎刚性内固定系统由钛合金制成的椎弓根螺钉及钛合金制成的连接棒组成；新型腰椎动态K-rod弹性内固定系统是动态稳定系统的一种，此固定系统由钛合金制成的万向螺钉及PEEK材料与钛缆制成的连接棒组成。建立生物力学模型，选取12具12月龄雄性猪脊柱胸12-腰5标本随机分为k-rod弹性内固定组6个标本，刚性内固定组6个标本，对两组标本进行应变电测量，对椎弓根螺钉内固定前标本在腰4、5椎体固定螺钉孔边缘外下方、腰4、5椎体两侧横突前方及腰4、5椎体前方正中作为测点，选择10个测点粘贴电阻应变片，在电子万能试验机上模拟人的生理功能在前屈及后伸状态下施加150Nf载荷，通过静态电阻应变仪测试各组标本固定前的应变值。然后对各组标本腰椎后路（L4-5）分别以k-rod弹性内固定器及刚性内固定器进行固定，1-10号测点与行椎弓根螺钉内固定前各组标本测点位置相同，为了测量内固定连接棒与椎弓根螺钉交界处的应变，在内固定棒与椎弓根螺钉交界处增加四个测点(11-14号测点)，对以上测点粘贴电阻应变片，在电子万能试验机上模拟人的生理功能在前屈及后伸状态下施加150Nf载荷，通过静态电阻应变仪测试标本固定后的应变值。对结果采用统计学分析，通过采用SPSS软件包16.0SPSS，chicago, ILUSA，进行数据分析，各组间数据差异的比较采用单因素方差分析法和sceffe法，配对t检验，进行比较（P<0.05为差异有显著意义）。结果：腰椎k-rod弹性内固定系统能够达到术中即刻稳定腰椎及术后牢固固定腰椎的作用。其微动作用使得手术节段椎间隙保留了部分活动功能。内固定后，在前屈载荷作用下1、2、5、6、9、10测点k-rod弹性内固定组标本的应力值小于刚性内固定组标本的应力值，差异显著（P<0.05)；3、4、7、8测点k-rod弹性内固定组标本的应力值大于刚性内固定组标本各测点的应力值，差异显著（P<0.05)。在后伸载荷作用下1、2、5、6、9、10测点k-rod弹性内固定组标本的应力值小于刚性内固定组标本的应力值，差异显著（P<0.05)；3、4、7、8测点k-rod弹性内固定组标本的应力值大于刚性内固定组标本各测点的应力值，差异显著（P<0.05)。腰椎k-rod弹性内固定系统所产生的应力遮挡效应小于刚性内固定系统。结论：腰椎k-rod弹性内固定系统传承了弹性固定理念，其连接棒的弹性模量较低,内固定后产生的应力遮挡效应降低，设计符合生物力学原理；并且能够在保证腰椎固定牢固的前提下，保留腰椎固定节段一定程度的运动功能，是一种简单，安全，有效的腰椎动态稳定系统。