目的(1)测量腰椎L5峡部的有关解剖学数据并进行统计分析；(2)制作腰椎峡部外1／2缺损和内1／2缺损病理模型；(3)对腰椎峡部外1／2缺损和内1／2缺损病理模型的抗疲劳特性进行对比分析；(4)制作腰椎峡部外1／2缺损有限元模型；(5)求解分析腰椎峡部裂应力的传导分布特征。方法(1)成人新鲜腰椎标本12例,所有标本均取自意外死亡的成年男性新鲜尸体,具体年龄不祥,均无腰椎疾患。常规解剖L5椎体,彻底切除软组织,仅保留骨性部分。用聚甲基丙烯酸甲酯(牙托粉,PMMA,自凝型,上海齿科材料厂生产)包埋。包埋的目的是以备装卡固定标本使用,放于-20℃的低温冰箱中保存备用。用游标卡尺对腰椎峡部的宽度进行测量。每一标本重复测量两次,以求精确。对正常腰椎峡部左右侧宽度对比进行统计分析。(2)12例模型随机分为两组,每组6例,分别用咬骨钳咬除腰椎峡部外1／2或内1／2骨质,制作腰椎峡部外1／2缺损和内1／2缺损病理模型。采用游标卡尺对剩余腰椎峡部的宽度进行测量。对腰椎峡部外1／2缺损模型与腰椎峡部内1／2缺损模型的峡部缺损后宽度进行统计对比。(3)将标本固定于脊柱三维运动试验机上,依次将腰椎峡部外1／2缺损和内1／2缺损病理模型标本置于生物材料力学试验机MTS-858 Mini Bionix (MTS, Minneapolis, MN, USA)上,分别给予压缩负荷,频率为0.5 Hz,加载60～600 N的周期性正弦波。整个试验过程中经常喷洒生理盐水于标本上,以保持标本在试验过程中湿润。记录断裂次数进行统计学分析。(4)使用螺旋CT,以1mm的间隔,对1具男性青年新鲜尸体的腰椎标本沿轴向进行断层扫描。腰椎的CT图像输入计算机,利用MIMICS11.1提取图片中轮廓线数据矩阵,转换为dat文档后输入ANSYS10.0建模。(5)在前处理软件Mimics 11.1与Simpleware3.1中制作L4椎体外1／2腰椎峡部缺损模型,然后导入ANSYS 10.0软件有限元系统,在上椎体上终板面上施纯力偶矩,施加5牛顿*米前屈、后伸、侧弯载荷,然后进入Ansys求解器,求解分析腰椎峡部裂应力的传导分布特征。结果(1)正常L5左侧腰椎峡部宽度为15.06±0.83,正常右侧腰椎峡部宽度为14.85±0.72,左右侧对比P=0.52>0.05,差异无统计学意义。(2)腰椎峡部外1／2缺损模型峡部宽度为5.24±0.41,腰椎峡部内1／2缺损模型峡部宽度为5.15±0.34,对比P=0.57>0.05,差异无统计学意义。(3)腰椎峡部外1／2缺损模型峡部断裂次数为25160±1019,腰椎峡部内1／2缺损模型峡部断裂次数为18782±3126,对比P=0.006<0.05,差异有统计学意义。(4)建立了一个较为详尽的腰部三维模型。该模型由骨质结构和软组织结构两部分组成。骨质结构包括了腰椎运动节段L4-L5；软组织部分包括椎间盘、软骨及腰部主要的韧带和肌肉。整个模型包括5668个8-node Solid 45单元、8236个壳单元、239个连接单元,由5462个面、20811条线、81221个结点组成。(5)有限元实验结果显示：后伸右旋时左侧关节突受力最大,Von Mises应力为188MPa,其力学方向与X轴成约45度角；前屈旋转Von Mises应力为164MPa,其与x轴成角约45度；侧弯旋转最小,Von Mises应力为142MPa,其与x轴成角约15度。结论(1)腰椎峡部外1／2缺损模型抗疲劳性优于腰椎峡部内1／2缺损模型,腰椎峡部内1／2承担了更多的腰椎负荷应力,腰椎峡部外1／2更容易疲劳骨折。(2)L4椎体双侧外1／2腰椎峡部缺损腰椎节点应力分布图显示在旋转外力作用下关节突以及椎弓根周边部位出现高应力区。结果表明,腰椎后伸+右旋转左侧受力最大,对关节突应力分布产生明显影响。而棘突并非旋转轴心,结果显示应力分布无集中趋势。结果提示当峡部缺损达到1／2时,残余峡部的力学强度下降显著,相当一段时期内应尽量避免后伸等有害应力。(3)前纵韧带、后纵韧带、棘间韧带等韧带结构附着处应力应变无明显改变。