李华忠 王 博 王丹丹 刘思金 陈晓东,2) 师 彬,

* (北京理工大学宇航学院,北京 100081)

† (山东第一医科大学(山东省医学科学院),山东第一医科大学附属颈肩腰腿痛医院,山东省骨生物力学工程实验室,济南 250062)

** (中国科学院生态环境研究中心,环境化学与生态毒理学国家重点实验室,北京 100085)

引言

椎间盘(intervertebral disk,IVD)是连接相邻椎骨的无血管的胶原结构,包括髓核(nucleus pulposus,NP)和纤维环(annulus fibrosus,AF)[1].在脊柱上传递和分配载荷,使脊柱具有柔韧性[2],椎间盘退变是最常见的人类运动系统慢性损伤性疾病之一,严重影响人类健康[3-4].生物力学变化在椎间盘退变的发生发展中起到重要作用[5],L4/L5 (第4 腰椎、第5 腰椎)椎间盘处于人体脊柱载荷传输的中枢位置,是椎间盘退变的高发部位[1,6-7].外部载荷通过产生椎间盘内固体基质应力−应变影响流体流动,髓核内流体的流动在维持椎间盘的机械和生物学性能中起重要作用[8].髓核流动减少会对椎间盘的营养、细胞代谢、基质金属蛋白酶活性及多种细胞因子等因素组成的生物化学环境造成影响[5],已经被认为是引起椎间盘退变和椎间盘细胞营养物质代谢改变的主要原因[9-13].因此深入地研究椎体应力−应变[14]与椎间流动的相互作用关系,对于增进对椎间盘退变病理生理过程[13]的理解,解释其退变机制,促进有效治疗方法[15]的发展具有重要意义.

对椎间盘流动的实验研究阐明了进出椎间盘的流体流动在保持椎间盘的性能中的重要作用[16-18].例如,van der Veen 等[19]对猪脊柱标……