本课题运用三维空间有限元电算软件，建立完整脊柱腰段三维有限元模型，并首次将腰椎周围肌肉力加载于模型上，研究前屈、后伸、侧屈、旋转等多种正常工况下腰段脊柱内部各部位的应力分布规律。从应力、应变的关系角度，探讨腰段脊柱常见病发病的生物力学机制。 在模型建立方面，通过对尸体腰段脊柱表面各节点的三维坐标值测量，运用超级空间有限元电算程序（SUPER-SAP V）将腰段脊柱按空间有限离散的原则划分为496个单元，1006个节点。并在计算机上建立三维空间坐标系，模拟完整脊柱腰段力学模型。运用横截面积肌力计算法，测量尸体腰椎周围肌肉：腰大肌、腰方肌、竖脊肌、腹内外斜肌、腹横肌的解剖横断面积，及其与腰段脊柱纵轴的中心距数值，求得力矩值。再根据力矩等价换算公式得出加载于模型体表各点的 肌力值。通过对本模型重力及肌力的加载，使其更接近于正 常人体腰段力学状态。 运用腰椎周围不同肌肉对腰段脊柱作用力的变化，模拟 回 正常活动范围内脊柱腰段前屈、后伸、右侧屈、旋转等11种。不同工况。分别计算相应载荷储柱腰段各相关部位的动态 应力分布状况和应变值。 结果显示：不同工况下，腰段脊柱内部相关部位都处于 高应力状态。特别是在下腰椎的椎弓根、椎弓峡部、小关节、 纤维环后外侧等处出现明显应力集中现象。按照生物力学应 力与应变的关系分析这些部位长期处于高应力状态，可使局 部的骨质破坏、增生、软组织劳损退变，以及无菌性炎症等《t性退行性病理改变，本结论为探讨腰段脊柱常见病的发病 — — 力学因素提供依据。 0 本实验结论为临床探讨腰段脊柱常见病病因、病机和预 J 防、治疗提供了较为客观的实验依据，在模型建立上首次完 整模拟腰段脊柱三维模型，首创肌力加载方法，使模型能较 精确的模拟人体解剖和受力状况，具有创新性和重要意义。 本模型亦可为今后进一步探讨腰段脊柱常见病治疗方案提供 参考。 D