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目的:通过对小型猪上胸椎节段的椎间盘进行生物力学研究,明确不同节段脊柱的生物力学特点,完善相关数据,为后续的脊柱侧弯实验打下坚实基础,验证基于生物力学治疗脊柱畸形的可行性。方法:1第一部分:上胸椎的形态学观察。选取2月龄小型猪脊柱12具。CT检查无骨质疏松及脊柱畸形等病变。结合CT数据与标本观察小型猪上胸椎形态学特点,测量小型猪上胸椎椎间盘横径与矢径。2第二部分:生物力学研究。取12具小型猪脊柱,6具截取T1-T2、T3-T4、T5-T6、T7-T8节段,另6具截取T2-T3、T4-T5、T6-T7、T8-T9节段,合并为6组完整上胸椎数据。将各节段用自凝牙托粉上下包埋,上下厚度均为1.5CM,保证脊柱处于牙托粉中央,且牙托粉上下平行,与脊柱垂直。连接至Bose生物力学实验机,每个节段首先进行300N,15min的轴向垂直加压以减少椎间盘过度水合效应的影响。切开各节段椎间盘,注意不破坏前、后纵韧带及关节突。将日本富士压敏片裁剪成合适形状,包裹保鲜膜,置于切开的椎间盘内。将处理好的脊柱节段再次固定于生物力学实验机,之后依次进行100N、150N、200N的垂直加压,每次加压应先行预加压3次以消除蠕变作用。之后同一节段进行连续加压,如三次加压结果相似,则取最后一次加压的压敏片作为结果。应用牙托粉制备5度的楔形斜面,置于实验机与模型之间,模拟5度的前屈、后伸及侧弯,实验过程同第一部分,保留合适的压敏片作为结果。应用日本富士光密度计读取每个压敏片的压强。以1mm范围为单位依次读数,计算压敏片前方、后侧、侧弯凹侧及整体范围压强平均值。根据不同压强范围进行分组(不同载荷下前方纤维环压强、后侧纤维环压强、侧弯凹侧纤维环压强、纤维环整体平均压强),应用SPSS13.0统计学软件进行ONE-WAY-ANOVA分析。3第三部分:椎体破坏性病理观察实验。将包埋好的各上胸椎节段分别连接于生物力学实验机,5°斜面模拟左侧弯放置于模型与实验机之间。逐渐升高压力直至椎体破坏,记录压力数值。取破坏椎间盘组织进行病理he染色及masson染色,观察细胞破坏情况。结果:1第一部分:上胸椎具有独特的形态特点,近似蚕豆形,之后随着节段逐渐变化,直至t9-t10转变为心形。形态变化是界定小型猪上胸椎范围的初步指标,本研究中根据影像学初步选用t1-2至t8-9节段作为上胸椎节段。2第二部分:随着载荷增大,各节段椎间盘内压强呈增加趋势(前方纤维环、后侧纤维环、侧弯时凹侧纤维环及纤维环整体平均压强等不同受力范围在不同载荷下对比,p<0.05)。在整体平均压强测量中,t7-8及t8-9节段椎体整体纤维环受力增加幅度未见明显变化(p>0.05);但在其余多数上胸椎中,椎体整体纤维环受力增加幅度逐渐减小(p<0.05)。在各载荷条件下,前屈时,上胸椎节段前方纤维环压强呈增大趋势(前屈前方纤维环压强与垂直前方纤维环压强对比,p<0.05),而后侧纤维环压强常出现无明显改变(前屈后侧纤维环压强与垂直后侧纤维环压强对比,p>0.05)或增加趋势(p<0.05);后伸时,上胸椎节段前方纤维环压强减小(后伸前方纤维环压强与垂直前方纤维环压强对比,p<0.05),而后侧纤维环压强常出现减小趋势(后伸后侧纤维环压强与垂直后侧纤维环压强对比,p<0.05)或无明显变化(p>0.05);侧弯时,各节段侧弯凹侧纤维环压强明显增加(侧弯凹侧纤维环压强与整体平均纤维环压强对比,p<0.05)。3第三部分:凹侧椎体破坏更加明显,骨性结构呈粉碎性破坏,生长带细胞柱结构破坏明显,软骨组织保存较好。结论:1上胸椎具有独特的结构与特点,后侧椎体在上胸椎节段运动及受力分配中起着重要作用,随着载荷增大,上胸椎更倾向于用后侧结构吸收压力。2上胸椎侧弯时凹侧压强明显增大,表明受力不对称可能是脊柱侧弯进展的重要原因之一,验证了骨骺阻滞理论的应用基础。根据各节段不同特点正确的改善脊柱的不平衡受力,减小脊柱运动节段的载荷,是治疗脊柱畸形的重要手段。3重力因素是脊柱侧弯进展的重要影响因素,同时上胸椎后侧椎体结构分担压力的作用不可忽视,两者的同时作用使得上胸椎椎间盘范围所受压强减小,病变进展缓慢。4软骨组织及椎间盘具有更好的承重能力,椎体的压缩破坏多是由于骨性组织的粉碎性破坏。5细胞柱的损伤可能与创伤性脊柱侧弯的发生有关,同时细胞柱等脊柱生长结构的长期受压与脊柱侧弯的进展密切相关。