椎间盘生物力学的有限元分析

椎间盘以其特殊的结构与成分，兼备液体与固体双重力学性质，可有效吸收震动、减缓冲击与均匀外力，与周围的小关节、韧带和肌肉一起成为脊柱承载与运动功能的关键力量。

按照Wollf定律，脊柱与椎间盘的几何因素与脊柱功能密切关联。椎间盘的主要生物力学功能是承受压缩载荷，L4～5椎间盘髓核内压是轴向载荷的1.3～1.5倍。椎间盘纤维环最大张应力总是出现在其后部内层与终板连接处，压缩、屈曲、旋转负荷及椎间盘的水饱和度是纤维环破裂不可缺少的条件。水饱和度越大的椎间盘在受到压缩、屈曲、旋转负荷作用下，纤维环越容易在此处发生破裂。

椎间盘的高度对腰椎的生物力学性质同样有影响，椎间盘的高度可明显改变纤维环内张力，但对椎间盘内压、终板与椎体间的压力分布影响很小。椎间盘发生退变后，应力多集中在椎体的骨密质部分，使该部分的承载加大，所以，椎体的边缘出现骨质增生。当椎间盘发生退行性变后，其已失去了集中应力的作用。从该应力分布中可知，Schmorl结节一般发生于在强大轴向压力作用下，而髓核和纤维环无明显退行性变情况下发生，所以，Schmorl结节多见于青年患者。