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目的:腰椎间盘突出症是骨科的常见病、多发病之一,自1934年提出至今,发病率呈上升趋势。腰椎融合术在治疗腰椎退行性变方面疗效显著,其主要的远期并发症为邻近节段退变。棘突间动态稳定系统,作为一种腰椎后路的非融合技术具有手术创伤小,可进行二次手术等特点。棘突间动态固定系统常用于治疗间歇性跛行等轻度腰椎管狭窄而引起的症状。本研究主要探究棘突间动态固定系统在延缓邻近节段退变过程当中的生物力学作用,为临床应用提供实验依据。方法:选用新鲜羊腰椎脊柱(L1-L5)样本,剔除附着肌肉,两端(L1头端、L5尾端)进行牙托粉包埋固定。分为4组进行实验:正常对照组—(CG组)脊柱骨性结构及韧带结构完整;不稳定组—(IG组)行L3/4节段双侧关节突关节切除;置钉组—(FG组)行L3/4节段双侧关节突关节切除、L3/4后路椎弓跟钉固定;混合固定组—(HG组)在FG组干预基础上,行L2/3节段间不同撑开高度的棘突间撑开(6mm、8mm、10mm、12mm、14mm、16mm、18mm)。样本包埋后用X线片确认脊柱完整性,然后在关节突关节处贴电阻应变片,贴片位置选取脊柱运动时关节突关节应变最大处。贴片完成后,校准三维动态捕捉系统,定义空间三维坐标系和脊柱转动角度正负值,应用克式针把刚体与椎体相连接,并通过软件定义克式针针尖为刚体的运动中心,克式针植入椎体中心。此后把样本固定在多自由度脊柱力学试验机上,调整机器参数,设定运行程序,采用扭矩控制,每组动作重复3次测定脊柱屈伸、侧弯和扭转方向上的活动度。实验开始后,应用MTS多自由度力学试验机在最大扭矩为5N·M的工况下测量脊柱前屈、后伸、侧屈、轴向旋转的活动度,同时应用NDI三维动态捕捉系统获取单个腰椎节段(L2、L3、L4)的活动度变化,应用电阻应变片测量关节突关节的应力值变化。各实验组顺次进行。结果:(1)全腰椎活动度:后伸活动度、轴向旋转活动度组间有统计学差异。16mm、18mm HG组与CG组、IG组、FG组相比,后伸活动度有统计学差异;18mm HG组与10mm、12mm HG组相比,后伸活动度有统计学差异。IG组与FG组、HG组相比,轴向旋转活动度有统计学差异(P<0.05)。(2)单节段椎体活动度:各组L2、L3、L4节段活动度在前屈、后伸、侧弯、轴向旋转方向上差异均无统计学意义(P>0.05)。线性回归分析显示,前屈工况下L3活动度、后伸工况下L2活动度与撑开距离呈正相关(P<0.05)。(3)关节突关节应变值:在前屈、同侧侧弯、对侧侧弯工况下时,18mm HG组L4下关节突关节应变值与其他各组有统计学差异(P<0.05)。在轴向旋转时,18mm HG对侧组L2上关节突关节应变值与CG组和FG组及其他撑开距离HG组间差异有统计学意义(P<0.05);IG组L2上关节突关节应变值与8mm、12mm HG组有统计学差异(图2.5,P<0.05)。结论:(1)联合应用单节段椎弓根钉固定和棘突间撑开装置能够在后伸工况下限制脊柱的运动。较小的棘突间撑开距离不会影响全腰椎活动度,较大的撑开距离能够限制腰椎矢状面活动度,显著减少腰椎活动度。(2)联合应用单节段椎弓根钉固定和棘突间撑开装置能够使融合节段的头侧节段以及融合节段的上位节段的活动度随着撑开距离的不断增大而减小,有利于提高腰椎的稳定性。单节段固定组与完整组相比,在后伸工况下,椎弓根钉固定节段头侧段和上位节段活动度均增加且两者运动方向相反,而固定节段的尾侧段活动度减少,这些都会加速上位邻近节段退变的发生。(3)联合应用单节段椎弓根钉固定和棘突间撑开装置,能够使邻近节段的关节突关节应力减小、减少非融合装置上位节段的应力,从而延缓邻近节段退变。临床工作中选择合适的撑开器,能够限制腰椎运动的同时减轻固定节段邻近节段以及撑开节段头侧节段的应力。(4)联合应用单节段椎弓根钉固定和棘突间撑开装置能够改变腰椎关节突关节的应力分布,限制某些节段的活动,进而延缓邻近节段退变。