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目的:建立正常人体腰椎有限元模型模型(L1-L5),基于正常模型建立带有腰大肌的腰椎模型、不同小关节取向的腰椎模型和不同节段椎间盘退变的腰椎模型,计算分析它们在不同腰椎节段运动中的应力及关节突受力情况,研究腰大肌在腰椎运动中的所起到的作用以及小关节取向和椎间盘退变对腰椎受力的影响,为腰椎肌骨模型的建立提供思路,并从生物力学的角度分析小关节取向、椎间盘退变和退变性腰椎侧凸之间的联系。方法:采用正常人体腰椎的CT影像,通过三维图像建模软件Simpleware的+ScanIP图像处理模块提取全腰椎模型,+FE Module网格生成模块划分网格,再通过有限元软件ABAQUS赋予腰椎相关韧带及腰大肌的材料属性,设定边界条件,施加载荷模拟腰椎的前屈、后屈、左右侧弯、左右旋转6种运动状态并对模型进行验证。基于这一正常腰椎模型,通过添加腰大肌模型,修改L3/4节段小关节取向(45°、50°和55°),以及改变L3-L4和L4-L5间椎间盘几何尺寸分别建立不同腰椎模型,研究相同受力作用下,这些因素对对椎间盘应力和后部小关节接触力变化的影响。结果:(1)带腰大肌的模型与正常腰椎模型相比,在屈伸运动中椎间盘应力降低,侧弯运动中椎间盘应力和关节突接触力都有显著的降低,而在旋转运动中没有明显变化。(2)在L3/4节段,55°小关节取向模型在前屈运动中表现出较高的椎间盘应力和关节突受力,而45°小关节取向模型在腰椎后伸和旋转运动中表现出较高的椎间盘和后部结构应力。(3)椎间盘退变引起髓核处应力相对增大,高度降低一侧在屈伸和旋转运动中表现出较大的椎间盘应力和相邻节段后部结构应力,且该节段处关节突受力左右不对称,在除前屈运动外的5种运动状态中,D4椎间盘退变模型后部小关节受力均高于D3椎间盘退变模型中的相应数值。结论:在腰椎屈伸和侧弯运动中,腰大肌能够通过自身的收缩来降低腰椎受力,起到防止椎间盘和小关节在腰椎节段活动中的过度受力和位移的作用,这种力学行为在腰椎节段有限元模拟中是不容忽视的。小关节取向大小会引起腰椎在不同运动中的结构承力的变化,前屈运动中更加偏向于矢状位的小关节取向使椎间盘和小关节表现的更加不稳定。在退变性腰椎侧凸的发病机制中,早期的椎间盘退变会引起该节段椎间盘及后部小关节的受力不对称,且下位椎间盘的退变更容易引起关节突的损伤,使小关节两侧结构向不对称的趋势发展,造成腰椎侧凸的进一步发展。这些研究结果有助于深入了解退变性腰椎侧凸的发病机制及影响因素,为临床治腰椎疾病治疗提供参考。