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目的通过建立脊柱胸腰段(T12-L1-L2)骨质疏松性的三维有限元模型、L1的压缩性骨折病理模型以及L1椎体后凸成形术(PKP)后模型,分析生理载荷作用下,三种模型中与L1椎体相邻的椎体终板应变和L1椎体后凸成形术(PKP)后相邻椎体终板的应力变化与相邻椎体新发骨折的相关性。材料与方法收集老年骨质疏松女性胸腰椎CT扫描资料,利用ANSYS 11.0、Mimics 10.03和Photoshop 7.0等计算机辅助设计软件构造相对应的T12-L1-L2骨质疏松性椎体的三维有限元模型。模拟L1椎体为楔形压缩骨折椎体(前缘高度较正常降低60%),模拟经皮椎体后凸成形术模型,复位骨折椎体(L1椎体前缘高度较正常降低10%,代表骨折椎体复位),在L1椎体内置入2个对称的圆柱体PMMA骨水泥块共约4mL。观察并记录模拟PKP术、正常形态椎体以及L1压缩性骨折模型在相同载荷条件下T12下位终板和L2上位终板的应力分布情况。分析轴向压缩、前屈和后伸3种加载状态下正常椎体、L1压缩性骨折以及L1PKP术后相邻椎体的应力变化情况,分析与压缩性骨折椎体的相邻椎体新发骨折率高的有关因素和主要原因。结果1、建成的脊柱胸腰段骨质疏松性椎体三维的有限元模型几何外观相似性好,各种参数和条件严格参照骨质疏松症患者的生物力学指标来设定。2、与正常椎体比较,L1压缩性骨折模型和椎体后凸成形后模型相邻椎体终板最大应力值分别增高76%和27%；椎体后凸成形模型后部结构的应力水平较正常椎体平均增加13.2%,其中椎弓根增加4.5%,峡部增加6.15%,关节点增加25.6%。与L1椎体压缩性骨折模型相比,L1椎体后凸成形后椎弓根、峡部和关节突应力均有所降低。结果说明椎体后凸成形后,T12椎体下位终板和L2椎体上位终板的应力值在各种状态下均较正常椎体增加。结论1、本研究所建立的脊柱胸腰段骨质疏松性椎体的三维有限元模型外观逼真,几何相似性好,所建模型代表性强,可为后继科研之用。根据目前国内文献检索情况,尚未见相同建模报道。2、L1椎体后凸成形后,T12椎体下位终板和L2椎体上位终板的应力值在各种状态下均较正常椎体增加,应力增加可能会导致终板骨折概率增加,进而导致L1相邻椎体骨折的风险性增加,这一观点尚需进一步研究的支持。