脊柱融合术是作为处理下腰椎疾病的治疗方法已经应用于临床数十年,脊柱内固定技术的应用和腰椎融合器的发明大大促进了脊柱融合术的发展。本研究目的是通过对国人下腰椎椎间隙三维空间的测量,建立数据模型,通过计算机辅助设计新型椎间融合器,从生物力学方面与临床常用的几种融合器对比,评价采用同种方式植入术后对脊柱稳定性的影响,为临床选择应用提供依据。数据库建立和计算机辅助设计生产新型腰椎融合器通过对50例正常腰椎和退变腰椎进行X片摄片测量、三维CT扫描,获得国人中老年人群下腰椎椎间三维空间结构的样本数据。通过计算机数据成像技术获得中国人下腰椎椎间隙空间的数学模型。进行计算机转换,以获得椎间隙的拟融合空间数据和图像。对拟融合椎间空间的立体模型进行计算机辅助融合器设计,其内容是:楔形结构、矢状位解剖匹配、冠状位最小化设计、植骨量最大化设计以达到最佳稳定性、最大融合率、最小神经根损伤率。将计算机设计转换为数控机床指令,对实验标本的椎间隙数据进行转换,并制出相应的椎间融合器。生物力学研究取新鲜尸体标本L4-S1节段10具,建立后路全椎板切除椎间隙植骨融合椎弓根螺钉固定术(L4-L5),进行三种不同融合器的植入融合术。应用数字相关法对非损伤性加载下的前屈、后伸、左弯、右弯、左旋和右旋六个自由度的三位运动及垂直加载下的压缩位移进行动态分析研究。选用经过检查无损伤(肿瘤、外伤、手术)的10具成人新鲜冰冻尸体脊柱标本(L4-S1)进行实验分组:1、完整标本(记作A组);2、后路全椎板切除椎间隙植骨融合椎弓根螺钉固定(记作F1组);3、后路全椎板切除CAPSTONE融合器植入椎弓根螺钉固定(记作F2组);4、后路全椎板切除OIC融合器植入椎弓根螺钉固定(记作F3组);5、后路全椎板切除计算机辅助设计椎间融合器植入椎弓根螺钉固定(记作F4组);各组随机顺序进行7项非损伤性加载,用数字相关法进行稳定性测试。分析各固定组与完整标本及各固定组之间稳定性的差异。结果显示标本在所有加载实验条件下4种融和方式都提供了比完整脊柱标本更强的稳定性(P<0.01),各组之间相比,在前屈载荷下,F1组较其他实验组稳定性差(P<0.01)。其他方式加载下,各实验组之间的稳定性无统计学差异(P>0.05)。结论:在腰椎后路全椎板切除减压椎间融合椎弓根螺钉固定手术中,采用融合器进行椎间融合可以有效的提高术后脊柱稳定性。计算机辅助设计新型腰椎融合器和目前临床应用的进口融合器相比,在恢复术后脊柱稳定性方面具有上同样良好的效果。选择合适的融合器进行植入,可以有效的简化手术操作、缩短手术时间、减小手术创伤。