在日常生活中,椎间盘受压缩载荷,也受拉伸载荷,如打羽毛球、游泳等都会使人体腰椎间盘受到拉伸载荷。由于其位置的特殊性,使其更容易发生损伤或退变,导致腰椎间盘突出。对于轻微的腰椎间盘退变,经常采用牵引治疗,对于牵引治疗无效的患者通常采用去除髓核的方法。由于椎间盘退变及髓核摘除后,椎间盘的材料性能、力学环境和承载方式都会发生变化,所以本文从实验和仿真两方面研究正常和退变并去除髓核椎间盘在拉伸载荷下的力学性能,研究结果将为牵引治疗椎间盘突出症以及椎间盘术后恢复提供相应的理论依据。实验以新鲜猪腰椎间盘为研究对象,其中正常椎间盘作为对照组,退变及去除髓核的猪腰椎间盘作为实验组。采用数字图像相关(DIC)技术研究在拉伸载荷下,两组椎间盘在矢状面不同区域的轴向和径向应变分布规律,发现:椎间盘背侧区纤维环的轴向应变和径向应变均大于腹侧区,内层应变均大于外层,且实验组应变大于对照组。为了与拉伸载荷作用下的轴向应变进行比较,采用DIC技术研究了压缩载荷下,两组椎间盘在矢状面上的轴向应变分布规律,发现:背侧区纤维环轴向应变大于腹侧区,内层应变明显大于外层,且实验组应变大于对照组,这与拉伸载荷下椎间盘的轴向应变分布规律一致。对两组椎间盘施加拉伸载荷,研究不同载荷大小以及不同加载速率下椎间盘的蠕变特性,发现:随着拉伸时间的增加,实验组和对照组的应变均成指数规律增加。当加载速率相同时,拉伸载荷越大,应变越大;当加载载荷相同时,加载速率越大,应变越大;且实验组的应变变化均大于对照组。通过ABAQUS软件对人体正常和去除髓核腰椎间盘模型进行仿真分析,得到不同拉伸载荷作用下的Mises应力云图、蠕变曲线图以及不同载荷综合作用下的轴向位移云图、轴向应力云图以及蠕变曲线图,结果表明:在不同拉伸载荷作用下,正常和去除髓核腰椎间盘的蠕变曲线均为指数规律变化,且去核椎间盘的应变大于正常椎间盘,这与实验结果一致。不同载荷综合作用下腰椎间盘的蠕变曲线均为指数规律变化,蠕变初期增速较快,1000s之后,蠕变值基本不变,去除髓核之后椎间盘的应变均大于正常椎间盘。在轴向拉伸载荷下,实验和仿真结果均显示纤维环应力增加,说明在拉伸力的作用下有利于突出的椎间盘回缩,这为牵引治疗椎间盘突出症以及椎间盘术后恢复提供了相应的理论指导。