随着我国的老龄化加重以及人们的生活压力增大,腰椎管狭窄症的发病率也明显提高,成为骨外科的常见病。传统的手术治疗需要将椎板切除,并且将椎管扩大以达到减压的效果,这种方式的风险较大,手术创伤大。术后容易出现腰椎结构不稳、硬膜外瘢痕性粘连增生、邻近节段退变(ASD)等并发症,手术往往达不到预期的效果。本文所研究的经皮椎弓根延长固定术,通过微创手术将椎弓根切断,并利用对应设计的椎弓根延长螺钉进行延长固定,从而达到能够有效扩大椎管容积的目的,同时降低对腰椎周围结构组织的破坏,对脊椎的稳定性提供良好的保障。由于椎管容积是离断截面面积和延长距离的乘积,所以不同延长距离所增加的椎管容积肯定是不同的,同时对腰椎稳定性的影响也是不同的。因此,在进行手术时,选择合理的椎弓根延长距离,既能够满足降低椎管压力的要求,同时能够提供给腰椎足够的稳定性和活动度,成为临床应用研究的重点。本文利用有限元分析的方法,对设计的新型可调节椎弓根延长螺钉进行了生物力学分析和评估。本文的主要研究内容和成果主要包括以下几个方面:(1)利用多种图像处理软件和有限元分析软件,建立正常人腰椎L1-L5节段的三维有限元模型。通过与国内外著名的体外腰椎生物力学实验数据对比,验证该模型的有效性,并获得正常腰椎的活动度,为后续分析和研究的进行提供了基础。(2)为了能够实现扩大椎间孔面积,从而达到减轻椎管压力的目的,在传统的椎弓根螺钉结构的基础上,改良设计出一种新型可调节椎弓根延长螺钉;建立椎弓根延长螺钉的有限元模型,并将其与正常腰椎模型进行融合,建立起经皮椎弓根延长术后的融合有限元模型。(3)本文利用合理的有限元分析方法,对腰椎施加合理的载荷和约束条件,获得植入螺钉后的腰椎活动度、螺钉最大Von Mises应力值以及小关节最大Von Mises应力值。通过以上三种分析指标对椎弓根延长螺钉进行一个合理的分析与评估,为临床中能够更好更合理的进行经皮椎弓根延长固定术提供依据。