Kevlar增强腰椎间盘置换术降低关节突关节负荷：一项离体生物力学研究

　　本研究通过离体实验首次证实，在ADDISC人工椎间盘基础上增加前路Kevlar带强化（K）可有效恢复腰椎TDR术后关节突关节（facet joint）的正常负荷分布，显著降低35%压力峰值，为保留运动功能脊柱手术提供创新生物力学解决方案。

　　

Highlight

关节突关节压力变化概览

在完整状态（Intact, I）、椎间盘切除（Discectomy, L）、假体植入（Prosthesis, P）及Kevlar强化（Kevlar Reinforcement, K）四种条件下，于L3–L4、L4–L5（手术节段）和L5–S1节段测量了屈曲、伸展、侧弯和轴向旋转运动中的关节突关节压力（详见补充表1）。

椎间盘切除（L）导致L4–L5节段所有运动模式下的关节突压力显著升高，尤其在伸展和轴向旋转时最为明显。相邻节段（L3–L4和L5–S1）也出现压力升高，表明生物力学失衡的影响范围超出手术区域。

讨论

本项离体研究证明，前柱结构（如前纵韧带ALL、前部纤维环和髓核）的移除会导致L4–L5节段生物力学失稳，表现为关节突关节压力升高——尤其在由关节突主导控制的伸展和轴向旋转运动中。这种超负荷可能加速关节突退变并引发慢性腰痛，这是人工椎间盘置换术（TDR）后常见的临床问题。

ADDISC假体通过模拟天然椎间盘的瞬时旋转中心（ICR）和运动范围，部分恢复了生物力学功能。但其单靠自身仍无法完全补偿前柱稳定结构的缺失，特别是在高负荷活动中。

Kevlar带强化（K）通过提供额外的前向张力，显著限制了过度活动（尤其是伸展和轴向旋转），使关节突负荷更接近完整脊柱状态。Kevlar材料具有高达3600 MPa的抗拉强度、低蠕变性和优异抗疲劳特性，是重建前柱张力的理想选择。

结论

本研究证实椎间盘切除导致的前柱破坏会显著增加关节突关节压力（尤其在伸展和轴向旋转时）。ADDISC全椎间盘假体能部分恢复脊柱生物力学功能，但残留的关节突超负荷问题仍然存在。

Kevlar带强化（K）进一步降低关节突压力，使负荷分布更接近完整脊柱状态。这些结果强调了在人工椎间盘置换术中重建前柱张力结构的重要性。