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随着社会老龄人口比例的增加,成人退变性脊柱侧凸（Adult degenerative scoliosis,ADS）逐渐成为脊柱外科的常见疾病,ADS好发于>50岁的中老年人群。临床表现多样不一,从单纯的神经痛、间歇性跛行到合并冠状面和矢状面失衡的机械性腰背痛。ADS手术治疗的目的是为了缓解疼痛、重建脊柱平衡、预防畸形进展。如何选择最佳的手术方式是当前ADS研究热点之一。通常有以下手术方式:椎管单纯性有限减压、椎管减压+短节段固定、椎管减压+长节段固定等。长节段固定融合因创伤大、出血多等问题,大部分学者认为需谨慎选择。矢状面平衡的研究是目前脊柱外科的另一热点问题。多项研究证实矢状面失衡可导致顽固性腰背痛、活动受限,是引起术后健康相关的生活质量（health related quality of life,HRQOL）评分下降的重要原因。ADS 手术不仅要考虑整体平衡,还应兼顾脊柱-骨盆协调性、脊椎-骨盆平衡等局部关系。生物力学研究可为临床研究提供不同视角和理论基础。计算机模拟的生物力学分析不依赖人体或动物标本,并可研究在体情况。其中,有限元方法（finite element method,FEM）是最常用的计算机模拟技术之一。长节段固定融合术还是减压后行有限的短节段固定,是ADS手术治疗时手术医师不得不面对的艰难选择。本研究利用FEM方法,试图从生物力学的角度对长节段固定或短节段固定对脊柱结构生物力学的影响作出评价。本研究共分为两个部分:（1）长/短节段固定治疗成人退变性脊柱侧凸的临床研究;（2）脊柱长节段与短节段固定的有限元分析。目的:1、比较成人退变性脊柱侧凸患者行减压后长节段固定或短节段固定的临床疗效。2、探讨脊柱行长节段固定或短节段固定后在不同载荷条件下邻近节段活动范围、内固定螺钉和邻近结构的生物应力变化。方法:1、回顾性研究2012年9月至2014年1月在我院手术治疗的ADS患者32例,其中男12例,女20例（比例1:1.7）;平均年龄68岁（51～86岁）。患者均行后路减压、固定术。根据矢状面参数和冠状面平衡情况分为长节段组与短节段组,术前、术后定期随访。临床疗效评价采用视觉模拟评分（visual analog scale,VAS）和 Oswestry 功能障碍指数（Oswestry disability index,ODI）。影像学评估为在脊柱全长X线片上测量冠状面Cobb角、C7铅垂线-骶骨正中线间距（C7 plumb line-centersacralverticalline,C7PL-CSVL）,及矢状面的胸椎后凸（thoracic kyphosis,TK）、腰椎前凸（lumbar lordosis,LL）、骨盆入射角（pelvic incidence,PI）、骨盆倾斜角（pelvic tilt,PT）、PI-LL差、矢状轴距离（sagittal vertical axis,SVA）。记录术后并发症发生情况。2、选取2名成人退变性脊柱侧凸患者分别行长节段固定（范围T11-S1）和短节段固定（范围L2-L5）术后的CT连扫图像,导入Mimics软件及3-Matic软件,建立分析对象的三维（3-dimension,3D）模型;使用Pro/E三维建模软件重构螺钉和钛棒的3D模型;将脊柱和螺钉、钛棒的三维模型装配好后,选择合适类型的有限单元,使用Hypermesh软件划分网格,形成有限元网络模型;应用ABAQUS软件添加材料属性、构建边界条件,分别建立"长节段1（T11-S1）"、"长节段2（L1-S1）"与"短节段（L2-L5）"三种固定方案的有限元模型。施加生理载荷和极限载荷,进行前屈、后伸、侧屈、旋转等活动的有限元分析,对比以上方案的近端运动范围,螺钉和邻近结构的应力变化。结果:1、患者平均随访2.2年（1.5～3.5年）。长节段组17例（53.1%）,短节段固定组15例（46.9%）,两组患者年龄（P=0.275）、性别（P=1.000）的差异无统计学意义。固定节段:长节段组平均固定节段（5.9±1.6）个,短节段组平均固定节段（2.8±0.7）个,两组间差异有统计学意义（P=0.000）。长节段组的手术时间为（255.9±22.8）min、术中出血量（735.3±277.1）ml,分别大于短节段组的（152.3±15.6）min和（396.7±91.5）ml,差异有统计学意义（P<0.01）。两组患者术后腰腿痛VAS评分、ODI指数均较术前有显著性差异（P<0.05）;末次随访时长节段组腰痛VAS评分大于短节段组（P<0.05）,但腿痛VAS评分两组间无明显差异（P>0.05）,长节段组ODI值改善好于短节段组,差异有统计学意义（P<0.05）。冠状面：术前Cobb角两组间差异无统计学意义（P>0.05）;术后长节段组Cobb角、C7-CSVL间距明显改善（P<0.05）,而短节段组改善不明显（P>0.05）。矢状面:长节段组术前存在失平衡,术后SVA减小、LL角增加23°、PI-LL减小为12°、PT减小,恢复矢状面平衡;短节段组术前术后均未见明显失平衡。随访患者共发生并发症11例（34.4%）,长节段组并发症多于短节段组,但差异无统计学意义（P=0.147）。2、极限载荷侧屈运动时,长节段模型1右侧倒数第二个螺钉达到最大应力,为569.6MPa,分布分析发现螺钉应力集中于螺钉杆尾端1/3区域。长节段模型2均比长节段模型1在各种载荷下同一节段活动范围（range of movement,ROM）均大约3倍。长节段模型1前屈时固定近端邻近椎间盘和椎体的应力最大,分别为2.87MPa和10.46MPa。固定近端邻近的后方韧带复合体在两种手术方案中均为前屈、旋转时应力较大。生理载荷条件下短节段固定的邻近结构（椎体、椎间盘及韧带）和螺钉的生物应力均大于长节段固定。结论:1、手术是治疗ADS的有效手段。长节段固定可改善冠状面及矢状面畸形,但手术创伤大、术后并发症多;短节段固定矫形效果差,但围手术期并发症少。应当根据患者病情选择合适内固定方式。2、长节段固定时尾端螺钉应力较大,应当避免侧屈活动或改变螺钉设计以预防螺钉断裂。长节段固定至胸椎,可能导致近端节段ROM减小,增加上端邻近椎体应力,但后方韧带复合体应力较小,故长节段固定跨越胸腰交界区利弊共存,应当根据患者情况具体选择。从生物力学角度看,长节段固定比短节段固定更适于成人退变性脊柱侧凸的手术治疗。