目的:腰椎是人体脊柱的重要组成部分,其解剖结构复杂,临床病变及损伤非常多见。分析腰椎的生物力学特性是推断损伤及指导治疗的重要手段。三维有限元(three-dimension,finite element)方法是进行生物力学分析的一种新技术,其建模可以利用医学影像数据,及迅速灵活又真实可信。其模型在研究中可重复使用,亦可根据研究目的随意改变定量与质量设定,既可以显示外部形变又可以解释内部及局部的反应机制,从而被越来越广泛应用。本研究旨在利用CT数据对正常脊柱腰段主要结构进行三维重建,然后,对模型进行网格划分和赋值使其成为有限元模型以便进行受力分析,并参考腰椎压缩性骨折病例进行腰椎压缩性骨折的计算模拟。以数字技术来揭示腰椎解剖结构特点,分析正常腰椎及受压导致骨折时的腰椎生物力学特性,对腰椎压缩性骨折的发生机制、临床诊断、治疗以及治疗后评价提供一定的帮助。　　 方法:数据采自一健康成年男性志愿者和一位腰椎压缩性骨折成年男性患者,分别行螺旋CT扫描,扫描范围包括第12胸椎和全部腰椎及椎间盘,将CT扫描数据以DICOM格式存储入可读写光盘。在MIMICS14.0软件内重建T12～L5的三维几何形状,自动划分单元网格,根据CT值对骨骼结构的材料属性分十级定义。手工添加椎间盘,划分精细的单元网格,椎间盘与椎体之间进行布尔运算。在关节突关节处添加接触对,模拟关节接触的力学行为。脊柱胸腰段三维非线性有限元模型构建完毕后,在Ansys12.1中对模型实施受力分析,模拟脊柱胸腰段的各种运动,对模型的有效性进行验证。依据L1椎体压缩性骨折患者的超薄CT扫描数据,在第一腰椎三维非线性有限元模型上通过实施约束和分区分级加力的方式模拟椎体压缩骨折,建立L1椎体压缩性骨折的有限元模型,并对模型加载进行有效性验证和分析。　　 结果:构建的脊柱胸腰段三维非线性有限元模型包含T12～L5的六个椎骨、五个椎间盘、关节突关节等重要结构。该模型与CT工作站所建三维模型相似性好且可以进行有限元力学分析。对第一腰椎椎体下面约束而在其上面分区分级加力,成功建立了模拟压缩骨折模型。该模型直观地演示了骨折发生时椎体各部的受力分布、位移变形历程及结果。与实际病例对比,显示出很好的相似性。　　 结论:　　 通过本实验,我们得到如下结论:　　 1.基于CT断层扫描数据通过相应软件重建出人体脊柱腰段的椎骨、椎间盘等结构的三维几何模型和有限元模型。　　 2.通过分级加力等方法成功模拟了压缩性骨折并对导致骨折的力学机制进行了数字模拟分析。