传统椎体切除融合术虽然在治疗腰椎结核、骨折、肿瘤等疾病方面取得了较好的临床疗效，但是亦存在着术后手术区域生理运动功能丧失的弊端，长期可加速邻近节段椎间盘的退变。人工椎间盘、人工髓核、弹性棒等可动假体虽然可以一定程度上保留术后脊柱的活动功能，但因自身结构的缺陷难以用于病变椎体切除的患者。因此设计一种既能保留手术区域活动度又能重建椎体高度及稳定性的新型腰椎假体具有十分重要的临床意义。
目的：设计一种既能保留手术区域活动度又能重建椎体高度及稳定性的新型腰椎假体，用以解决融合术导致手术区域活动度丧失以及非融合术病灶椎体高度重建困难的弊端。
方法：根据健康成人腰椎解剖参数运用计算机辅助软件确定新型可动假体的结构，并通过人体标本体外生物力学测试以及相关有限元分析对新型假体的活动度、稳定性以及植入后对邻近椎间盘应力的影响进行初步评估。根据山羊腰椎解剖参数在人体新型假体的基础上设计一种适合山羊腰椎的新型假体，并通过山羊腰椎标本体外生物力学测试对该假体的活动度及稳定性进行评估，以期为后续活体山羊体内研究奠定基础。
结果：全面、准确的采集了60名健康成人的腰椎解剖参数并据此成功设计了一种新型腰椎假体——可动人工腰椎。该假体由椎体部件、椎间盘部件、复合材料球三部分组成，利用防脱位球窝关节形成可动装置。体外生物力学测试显示人体可动人工腰椎植入后的非融合组标本手术部位在前屈、背伸、左右侧弯上的活动度与生理组标本的差别无统计学意义（P＞0.05），但两者均明显大于钛笼联合钛板固定的融合组标本（P＜0.05）。承重能力测试表明该新型假体与钛笼一样，均可完全满足人体腰椎的承重需求。有限元分析结果显示人体可动人工腰椎植入后可有效避免融合术导致的邻近椎间盘应力的增大。山羊腰椎的椎体高度远大于人类而其椎体终板宽度、深度以及椎间盘高度等远小于人类。根据山羊与人类腰椎的解剖差异，我们在人体可动人工腰椎的基础上设计了一种适用于山羊腰椎的新型假体——山羊可动人工腰椎，该假体的可动装置及制作材料与人体新型假体完全一致。体外生物力学测试结果表明该山羊假体植入后的非融合组手术部位及邻近椎间隙在前屈、背伸、左右侧弯方向上的活动度与生理组标本的差别无统计学意义（P＞0.05），但两者与融合组标本均存在较大差异（P＜0.05）。
结论：人体可动人工腰椎不但可以保留手术区域活动度又能重建椎体高度及稳定性，避免邻近椎间盘的活动度及应力增大，一定程度上可以预防邻近椎间盘的退变。山羊腰椎与人类存在较大解剖差异，在人体可动人工腰椎基础上设计的山羊可动人工腰椎亦可以在重建病灶椎体的高度及即刻稳定性的同时保留手术部位的运动功能以及避免邻近椎间盘的活动度增大。
总之，本研究设计了一种新型的腰椎可动假体并对其进行了体外力学测试、有限元分析等评估。亦在此基础上设计了一种适合山羊腰椎的新型可动假体并对其进行了初步体外生物力学评估，为后期新型假体的长期稳定性、生物相容性等研究奠定了基础。此外，可动人工腰椎的抗疲劳性能、耐磨性能等仍需进一步验证。