经椎间孔腰椎融合术的有限元应用进展[摘要]近年来，随着脊柱退行性疾病的发病率逐年增加，腰椎融合术不断创新，相关三维有限元分析方法日益趋向成熟。本文对近10年来有限元在腰椎融合术的应用进展进行总结，详细阐述了经椎间孔腰椎融合术发展史、脊柱结构的有限元模型构建概要及经椎间孔腰椎融合术、内固定器械的有限元分析应用。[关键词]腰椎融合术；有限元分析；生物力学；脊柱[]R68[文献标识码]A[]1673-7210（2017）11（b）-0043-04[Abstract]Inrecentyears，withtheincidenceofspinaldegenerativediseasesincreasingyearbyyearandtheconstantinnovationoflumbarspinalfusion，thethree-dimensionalfiniteelementmethodisbecomingmoreandmoremature.Thisconcludesthattheapplicationoffiniteelementmethodinlumbarspinalfusioninrecent10yearsandexplainsindetailthedevelopmenthistoryoftransforaminallumbarinterbodyfusion（TLIF），theintroductionforconstructingfiniteelementmodelsofspineandtheapplicationoffiniteelementanalysisofTLIFandinstrumentationsystem.[Keywords]Fusion；Finiteelementanalysis；Biomechanics；Spine脊柱退行性疾病包括腰椎间盘突出症、腰椎管狭窄症、腰椎滑脱症、颈椎间盘突出症、颈椎病、经椎管狭窄症等。椎间融合手术是目前国内临床广泛应用的治疗脊柱退行性病变的手术方法之一，但是可能会导致手术相邻节段椎间盘退变加速。融合手术后，通常需要进行脊柱生物力学的重建，以防止手术引起的脊柱不稳等并发症。椎体间融合手术是临床广泛应用的脊柱生物力学重建方法之一。然而，对于椎间盘退变问题和生物力学稳定性问题是近年来学者研究的重点，也是争论的焦点。有限元分析是把复杂整体分散成有限个简单个体，对每个个体进行数学方程解析，进而研究复杂整体的生物力学特性，具有广泛性、科学性。有限元分析方法的出现为现代脊柱外科学的发展作出了重要贡献。本文对脊柱外科融合术的发展、近年来有限元分析建模的具体步骤及有限元分析在脊柱外科融合术的??用进行总结与展望。1经椎间孔腰椎融合术概要随着生活进步与社会发展，工作强度也越来越大。腰椎间盘突出、腰椎管狭窄、腰椎滑脱等[1]近年来发病率呈升高趋势[2]。腰椎融合手术每年增加约77%[3]。这些疾病不仅造成疼痛，而且有可能影响肢体活动，甚至造成残疾，对患者心理和身体健康影响极大。腰椎椎体融合术可以起到固定作用，最常见的有经椎间孔腰椎椎体间融合术（transforaminallumbarinterbodyfusion，TLIF）。近年来，微创脊柱外科发展迅速，2002年Foley等[4]在通道下完成了微创腰椎椎体间融合术（min？鄄imallyinvasivetransforaminallumbarinterbodyfusion，MIS-TLIF）。MIS-TLIF技术可以更好地保护肌肉神经，避免持续高强度牵拉，具有术后恢复快、腰背疼痛轻、卧床时间短等特点[5]，得到广泛认可。2有限元发展历史有限元（FE）的基本原理是将无限质点组成的实体用有限个单元描述，单元之间用节点划分，这种做法称为离散化。根据单元描述类型而设置单元种类。加载边界条件分析模拟应力分布，通过计算机建立复杂的方程组求解。1972年，由Belytschko等[6]最先将有限元分析应用到脊柱生物力学。有限元对脊柱生物力学研究有着重要作用，可以通过图像与数据分析椎体和内植物的应力应变，结果直观并且准确，避免了材料的浪费与人体实验的局限性，弥补了传统实验的不足。有限元分析已经成为脊柱外科一种重要的研究手段。3经椎间孔腰椎融合术的有限元模型建立选取25～30岁正常成年人腰椎CT图像（64排，层距1mm），输出为Dicom格式，无既往脊柱疾病史，无腰椎退行性变趋势。一般TLIF需要涉及L3～S1椎体、椎间盘、附着韧带和关节囊，图像资料导入到医用图像处理软件中，如Mimics，重建所需研究的相应脊柱节段以及后柱结构的三维模型，随后导入Geomagicstudio等模型光滑软件中进行打磨、光顺，去除可能会使计算结果不收敛的角度，修饰模型中缝隙以及提高表面质量。输出为IGES文件后导入有限元分析软件，如Ansys，设置材料属性，单元类型，边界条件。椎体有松质骨和0.5mm厚的皮质骨构成[7]。椎...