目前椎体融合术是治疗脊柱退行性疾病的主要手段,但是其弊端也越来越凸显,如假关节、融合节段活动度丢失、取骨区骶髂关炎、节邻近节段退变等。脊柱功能重建即非融合技术的呼声越来越高。并且这类技术发展飞快,颈腰椎间盘置换术,后路动态内固定器等产品不断在研发和完善当中,有的已经用于临床治疗,并取得了令人鼓舞的结果。非融合技术的核心理念是既要去除脊柱退变的疼痛源,又能重建脊柱正常的运动功能,防止邻近节段退变,这便要求该类器械植入患者后安全稳定,活动自如,持久耐用。屈伸运动是腰椎活动度最大,也是最为重要的生理活动之一。除屈伸活动度外,正确的即时旋转中心的位置将决定器械植入后能否长期安全的为脊柱提供生理活动。近来报道ICR可信区间和位置的分布与颈腰椎疼痛有明确的关系,凸显了ICR研究的重要性。对于后路动态固定器械,椎弓根螺钉进钉点位置的屈伸活动轨迹是设计此类器械的重要参考数据,设计出能够准确模拟椎弓根运动路径的装置才能够提供脊柱良好的灵活性。这些数据也能给脊柱外科临床医师提供诊断脊柱退变疾病的参考。第一部分腰椎屈伸活动时即时旋转中心和椎弓根螺钉活动轨迹目的:研究腰椎屈伸活动时即时旋转中心和椎弓根螺钉活动轨迹,为脊柱非融合技术的设计研究提供参考数据。方法:61名健康志愿者。31男,30女,平均年龄27.8±7.1岁(19~43岁),男性平均身高178.5±4.6cm(174~190cm),女性平均身高164.4±3.3cm(157~168cm)。拍摄腰椎屈伸位X线平片,测量各腰椎屈伸时即时旋转中心的位置,描绘其分布图;并测量失状位腰椎椎弓根螺钉进钉点屈伸时的位移量、倾斜角度、旋转半径等值,绘制椎弓根螺钉进钉点屈伸运动轨迹。并就男女样本间各测量值进行统计学分析。结果:男女身高、椎体大小之间有显著差异(P<0.01),但即时旋转中心分布位置及椎弓根进钉点位移值无统计学差异(P>0.05)。各腰椎屈伸运动的即时旋转中心前后方向上位于各椎间盘中部附近,L1至L5逐渐偏后;上下方向上位于下位椎体上终板附近,L1至L4逐渐向下分布至终板以下,L5回归至椎间盘中部。各腰椎屈伸运动时椎弓根进钉点失状位上呈由后下至前上的弧线轨迹,L1~L4其位移量和倾斜角度逐渐增大,L5两值同时减小;其旋转半径与腰椎序列无明显关系。结论:各腰椎屈伸运动具有特殊性和规律性,提示不同节段的非融合手术需要具有该节段特有活动参数相匹配的器械,以更好地重建脊柱生理活动。第二部分新型后路动态内固定器的设计和加工在第一部分实验研究结果的基础上,综合分析了现有后路动态内固定器械的设计特点和弊端,创新设计了滑动式后路内固定器。该器械具有准确模拟脊柱生理运动轨迹、可多节段植入、可与后路椎间盘置换装置联合使用、操作更简便等多项创新优点。并完成工程制图,结构强度有限元分析及样品加工。