姜帅  孙卓然  李危石  胡磊  张小娟

目的：依据腰椎-骨盆矢状位序列分型，建立4例腰椎有限元模型，比较其在椎间盘及椎弓峡部的应力分布。

方法：依据腰椎-骨盆矢状位序列分型，选取4名青年健康志愿者，每型各1名志愿者（Ⅰ型，女，20岁；Ⅱ型，男，21岁；Ⅲ型，男26岁；Ⅳ型，女，19岁）。4名志愿者行腰椎CT检查，并通过Mimics、Geomagic、Hypermesh、ABAQUS软件构建4例L1~L5腰椎有限元模型。在施加400N垂直压缩载荷和沿X、Y、Z轴方向施加10N·m的力矩载荷后，计算模型在前屈、后伸、侧弯、扭转工况下的平均刚度，并验证模型的有效性。只施加400N垂直压缩载荷的情况下，分析各模型纤维环及椎弓峡部的应力分布。

结果：4例模型在前屈、后伸、侧弯、扭转工况下平均刚度与既往体外实验文献结果较为接近。在承受400N的垂直压缩载荷下，4例模型均从L1/2至L4/5纤维环所受应力逐渐增加，且应力大多集中在纤维环的后部；Ⅰ型和Ⅱ型椎弓峡部的应力主要集中在L4，而Ⅲ型和Ⅳ型椎弓峡部应力主要集中在L3。从Ⅰ型到Ⅳ型，L4/5纤维环后部平均应力与L1/2纤维环后部平均应力的比值逐渐减少（203.69%，197.58%，167.74%，139.85%）；L5双侧椎弓峡部平均应力与L1双侧椎弓峡部平均应力的比值逐渐增加（204.38%，212.59%，271.43%，292.98%）。

结论：本实验所建立的4例腰椎有限元模型验证有效，可以进行生物力学分析与模拟，不同类型腰椎-骨盆矢状位序列个体腰椎在纤维环及椎弓峡部的应力分布存在差异。