腰椎病变损伤是导致腰腿疼痛的主要原因之一，由于其发病原因很复杂，而且久难治愈，对人们正常的生活和工作产生了严重的影响。在临床上，腰椎间盘突出不只是由于受压所致，大部分原因是因为椎间盘内应力分布不均匀，局部应力集中纤维环破裂导致。通过对活体进行试验测量以获得腰椎间盘的应力应变及变形在临床中是非常困难的，迄今为止人们还不能直接从活体上测量腰椎所受力的状态,进而寻找出腰椎的损伤原因和传递力的过程。通过有限元与生物力学相结合的方法建立的腰椎模型不但能模拟人体的脊锥外形，而且具有比较精确的解剖结构，还能模拟人体的各种运动方式，从而计算出相应运动情况下各个结构的受力情况。本文所建立的模型和计算在较好的表达腰椎解剖结构的同时，更能够表示出腰椎间盘的应力应变变化特征，有助于深入了解各种腰椎损伤的成因并对诊治手段加以改进，为腰椎段的手术图像指导和仿真奠定了理论基础。本课题采用医学影像的方法，获得原始数据，将MRI扫描得到的Dicom数据输入逆向工程软件Simpleware中进行图像处理并优化，通过补充建立终板，髓核，纤维环等结构，建立完整的腰椎三维有限元模型。设置椎体与椎间盘之间的接触类型，通过对正压、前屈、侧弯、后伸等姿态多次的模拟计算，分析出腰椎在不同载荷下的应力应变分布规律及变形情况。通过有限元的应力应变场计算得出，腰椎间盘的生长进化与应力有关；椎弓根部的损伤不仅与腰椎高压力负荷有关还与前屈后伸运动有关；重复性的前屈，会导致间盘压力过大，可能会引发椎间盘突出症。建立的三维人体腰椎模型和研究方法，为医生在临床上分析腰椎疾病的致病机理以及减少术后复发的概率等提供了理论依据。本模型亦可为今后建立三维人体腰椎模型提供一种建模方式和进行相近研究工作提供一定的参考，也为以后对身体进行健康恢复性运动提供一定的理论依据。