目的:本研究旨在探讨不同程度的纤维环缺损对牛尾椎间盘力学稳定性的影响。方法:从当地屠宰场获得牛尾椎间盘运动节段（椎体-椎间盘-椎体）40个,剔除椎体周边肌肉和韧带后,用配置好的牙托粉进行包埋处理,标本的包埋程度为上下椎体的中间部位。将牙托粉包裹住的标本置于生物力学扭转材料试验机载具上,螺钉固定。对标本进行预加载处理后,进行完整组的生物力学测试:（1）0-0.5 mm的轴向压缩;（2）±5°的轴向扭转;（3）±1°的屈伸;（4）±2°的侧向弯曲。所有试验均以0.1 Hz的频率进行15个周期,第12个周期用于进一步的生物力学分析。随后用手术刀在椎间盘的左侧/右侧纤维环分别进行制作大小为0.8*0.5*0.5 mm的十字形和方形切口,再重复进行生物力学测试。采用力学测试与模拟（MTS）系统同步记录力、位移、扭矩和角度。轴向压缩刚度计算为轴向最大压缩力除以轴向最大位移;扭转刚度计算为最大扭矩除以最大旋转角度。生物力学测试结束,标本用福尔马林固定后,以切口为中轴沿矢状面切开,进行扫描电镜观察。P<0.05有统计学意义。结果:1)纤维环右侧切口的椎间盘轴向压缩结果:纤维环完整组、十字形切口组和方形切口组的轴向压缩刚度值分别为（187.39±132.88）N/mm、（108.31±118.01）N/mm和（63.44±101.76）N/mm;纤维环左侧切口的椎间盘轴向压缩结果:纤维环完整组、十字形切口组和方形切口组的轴向压缩刚度值分别为（152.43±56.26）N/mm、（32.73±24.22）N/mm和（14.14±14.81）N/mm。结果分析十字形及方形切口组与纤维环完整组的轴向压缩均有统计学差异（P<0.05）。轴向压缩结果表明,纤维环两种切口均显著降低了椎间盘的轴向压缩刚度。2)纤维环右侧切口的椎间盘轴向扭转结果:纤维环完整组、十字形切口组和方形切口组的左侧轴向扭转刚度值分别为（418.03±194.77）N·mm/deg、（342.93±134.79）N-mm/deg 和（279.04±108.48）N·mm/deg,右侧轴向扭转刚度值分别为（346.75±181.06）N-mm/deg、（305.59±161.59）N·mm/deg 和（271.91±123.30）N·mm/deg;纤维环左侧切口的椎间盘轴向扭转结果:纤维环完整组、十字形切口组和方形切口组的左侧轴向扭转刚度值分别为（294.36±89.17）N·mm/deg、（245.58±54.28）N·mm/deg 和（230.67±54.35）N·mm/deg,右侧轴向扭转刚度值分别为（383.32±80.42）N·mm/deg、（312.82±56.99）N·mm/deg和（272.46±55.98）N·mm/deg。结果分析十字形及方形切口组与纤维环完整组的轴向扭转均有统计学差异（P<0.05）。轴向扭转结果表明,纤维环两种切口均显著降低了椎间盘的轴向扭转刚度,而且纤维环缺损会显著降低椎间盘健侧扭转刚度。3)纤维环右侧切口的椎间盘屈伸结果:纤维环完整组、十字形切口组和方形切口组的后伸刚度值分别为（7480.14±2913.73）N·mm/deg、（6774.43±2678.02）N·mm/deg和（6574.54±2820.12）N·mm/deg;纤维环左侧切口的椎间盘屈伸结果:纤维环完整组、十字形切口组和方形切口组的后伸刚度值分别为（9853.74±2226.60）N·mm/deg、（8526.52±2694.96）N·mm/deg和（8210.468±2093.88）N·mm/deg。结果分析十字形及方形切口组与纤维环完整组的后伸均有统计学差异（P<0.05）。屈伸结果表明,纤维环的缺损可显著降低脊柱后伸刚度。4)侧向弯曲结果说明,纤维环的缺损对脊柱侧向弯曲没有明显影响。各组之间的侧向弯曲刚度无显著性差异。5)扫描电镜结果显示:正常及纤维环完整组的牛尾椎间盘中,纤维环的胶原纤维呈束状,排列有序,相邻纤维层间间隙致密。经力学加载后,纤维环缺损组的切口处纤维肿胀变性,排列散乱,相邻纤维层间的间隙较宽大,同时出现软骨终板断裂。结论:纤维环的十字形切口和方形切口明显降低了椎间盘的轴向压缩刚度、轴向旋转刚度和后伸刚度,但并没有改变牛尾椎间盘的前屈刚度和侧弯刚度,同时纤维环缺损后的力学加载能导致软骨终板的断裂,破坏了椎间盘结构的完整性。这项生物力学研究为椎间盘纤维环损伤模型的建立和修复技术的评价提供了重要的参考,提示恢复脊柱运动节段的轴向压缩及扭转刚度可能是纤维环修复方法有效性的重要指标。此外,对椎间盘切除术后患者的康复具有重要指导意义,术后患者应减轻腰椎的负重,减少轴向扭转运动,特别应减少向椎间盘健侧方向的轴向扭转。