背景当今社会,腰椎退变性疾病带给人们的困扰越来越大;因而相关的研究及治疗方案也在不断革新。在手术治疗方面,减压融合固定手术被看作当前治疗腰椎椎管狭窄、椎间盘退变性疾病等疾病时应用最为广泛的手术方式。但是,根据近期长期随访观察结果显示,融合手术会出现加速邻近腰椎节段退变等不足。针对这些临床问题,相关学者提出了保留腰椎活动的手术方式,即非融合手术的观点。此类手术的目的是保留病人腰椎的活动度,减少融合手术带来的邻近节段病的发生。在相对应的手术中,腰椎人工小关节置换术能够处理较多的临床问题,受到学者们的关注。但是,现有的小关节假体并未普及;究其原因主要是现在的小关节假体型号单一,不适合我国人群;或者结构不理想,会出现器械破损等临床问题。因此需要根据国人正常腰椎解剖参数,设计一种适合国人的新型腰椎小关节假体。方法1.利用自制生物力学实验装置模拟腰椎在6Nm力偶矩作用下的运动并行CT扫描,同时验证该实验方法的精确性与可重复性。2.应用三维重建技术获得腰椎不同位置的3D模型;测量腰椎不同节段椎间高度在屈伸、侧弯过程中的变化特点。3.设计腰椎小关节假体模型,利用有限元分析法对小关节假体进行相关生物力学分析,并根据分析结果进一步优化假体结构,同时申请专利保护。4.生产出小关节假体,并利用人腰椎尸体标本对假体进行生物力学体外实验。结果1.成功制作出了可用于CT扫描的腰椎力学加载装置,并且具有较高的精确性与可重复性。2.在腰椎中立位-前屈位活动时,所有节段椎间盘的前高变化幅度均随着节段增加而增加(L3/4:1.56 ± 0.30mm,L4/5:2.06 ± 0.62mm,L5/S1:2.50 ± 0.93mm);在中立位-后伸位时,L4/5节段椎间盘前后高的变化幅度相近,但是在L3/4、L5/S1节段,此过程中其前高的变化要比后高的变化大;而在侧弯时,侧弯方向的椎间盘侧方高度变化值明显比对侧的椎间盘侧方高度大,而人字嵴间距呈现与之相反的趋势。3.建立了正常人腰椎(L2-L5)有限元分析模型。椎间ROM比较显示:腰椎小关节假体组的活动范围比钉棒固定组大,但接近于正常腰椎组;假体组应力主要集中关节假体的上半部分与椎弓根螺钉连接处。4.体外实验显示小关节假体组的腰椎刚度与正常组的接近,而小于钉棒组的腰椎刚度。结论1.腰椎的椎间盘高度和人字嵴间距在屈伸、侧弯运动时呈现节段特异性的变化。2.有限元分析显示:腰椎小关节假体可以为腰椎提供一定的生物力学稳定性。3.离体标本实验显示腰椎小关节假体作为一种新型的非融合内固定技术,融合后整体结构稳定性接近于正常腰椎。