腰椎管狭窄症属于腰椎间盘退变性疾病。由于椎间盘变性,椎间盘基质膨出,压迫周围马尾神经,从而导致常见的下腰痛和腰腿痛。脊柱融合术作为治疗腰椎退变性疾病的“金标准”,被广泛用于临床。但相关研究发现,伴随着融合术,脊柱原有的力的传导路线和原有结构被改变,邻近节段应力增加,导致邻近节段退行性病变成为融合术后最主要的并发症。棘突间撑开器,弥补脊柱融合术的不足,随着使用时间增加,也出现很多问题,如术后假体滑脱,棘突骨折等。为了器械改进及给临床使用提供理论指导,本研究针对X-STOP和Coflex两类棘突间撑开器,通过有限元分析方法,模拟两类植入物术后结果,并作比较,分析和评价了各自的生物力学特性。本研究依据志愿者健康腰椎CT,利用Mimics17、Geomagic Studio2012、Hypermesh12和Abaqus6.12-1等软件,建立并验证了L3-S正常腰椎的有限元模型。在此基础上,对椎间盘和韧带进行调整,建立轻度退变的腰椎有限元模型。通过CAD技术建立X-STOP和Coflex两类植入物几何模型,并与退变椎体装配,模拟术后植入情况。利用装配好的模型模拟手术后患者的正常运动。将两类器械在植入节段以及相邻节段的活动度、刚度、椎间盘应力以及植入物和椎体应力分布等指标,与正常、退变模型进行对比。研究结果表明,与退变模型相比,Coflex和X-STOP可有效限制退变节段后伸活动度,减少椎间盘后伸时应力,人体侧弯和扭转活动度基本不受影响。Coflex还能限制退变节段的大部分前屈活动度;Coflex和X-STOP对相邻节段的活动度无明显影响。Coflex的最大应力发生在前屈和后伸时U形弯处,X-STOP最大应力出现在后伸时左翼螺钉绑定处;Coflex和X-STOP与棘突接触最大应力均发生在后伸时。结合两者的生物力学响应,本研究从材料和结构方面,对X-STOP现有设计进行了改进。改进后的设计能改善棘突与植入物接触面上的应力,并发挥撑开器的正常作用,保证了术后植入物与棘突的双重安全有效性。