迅速发展的医学成像技术不断推动医学诊断和治疗水平的进步，其作用已经从人体解剖结构的非侵入检查和可视化，发展成为一种用于手术计划和仿真、手术图像导引、病灶跟踪、手术评估的有力工具。如何在计算机辅助下精确提取影像中包含的解剖和功能信息从而完成解剖器官组织的几何精确和物理精确模型的构建是当前计算机辅助手术诊断和治疗技术发展的关键。 本课题主要目的就是建立一种有效的基于病人个体特征的物理模型来研究脊椎的应力应变分布特征。椎间盘突出是低后背疼痛的主要原因，多由椎间盘退变、外伤、及脊椎长期承重引起。受到外界异常力学因素影响的纤维环会在营养不充分并且应力水平相对集中的地方发生断裂，髓核从椎间盘中游离出来，最终导致了髓核的膨出。椎间盘突出症在临床上多用髓核摘除等手术进行治疗。但椎间盘突出以及髓核摘除会使椎间盘的特有功能不同程度的丧失，从而引起脊椎力学状态系列参数的改变。 课题主要内容是基于影像特征的腰椎组织的有限元建模与应用研究。首先提取CT图像中脊椎的解剖轮廓并进行三维重建，创建了腰椎的三维几何模型；其次，在几何模型的基础上，建立腰椎的实体模型，再对其进行网格剖分并赋予力学特性参数，定义边界条件，建立腰椎的三维有限元模型；最后，分析不同轴向压缩负载下腰椎有限元模型的应力应变分布，揭示了正常腰椎间盘、椎间盘突出以及髓核摘除后腰椎组织的应力应变分布规律。创建的模型及开发的算法为椎间盘突出症的临床诊断和治疗提供了一种新的分析、检测及评估方法。