侧凸的腰椎使用椎弓根皮质骨轨迹(Cortical Bone Trajectory,CBT)固定技术矫正,可以使用有限元方法模拟仿真。提出一种简易有效的方法建立三维(Three-Dimensional,3D)实体模型。运用有限元分析方法从生物力学角度计算出本文腰椎进行CBT固定时螺钉长度和直径的选择,从而在理论上预测脊柱侧凸手术过程及结果,减少手术时因螺钉长度过长或直径过大给病人带来的创伤,避免术后螺钉松动造成手术失败。使用一套CT图像在Mimics中建立L4、L5段腰椎,使用Gemagic建立椎间盘D45以及对所有模型进行初步优化,在Solidworks中对比真实椎弓根螺钉建立9组不同尺寸的螺钉。将所有模型在3-matic中进行二次优化和生成3D实体模型,在Mimics中模拟手术按照CBT固定技术要求置入螺钉并将同侧螺钉连接固定。使用Ansys仿真计算螺钉拔出力,重力环境下人体站立、起立时腰椎及椎间盘受力情况、螺钉所受应力,CBT固定技术对腰椎的固定强度,并分析计算结果得到适合本文腰椎模型的螺钉。运用本文所提填充蒙版孔洞,在3D模型网格划分时控制三角片边长范围,有限元分析前处理在Mimics和3-matic软件中进行,对椎体、椎间盘和螺钉都可以十分真实的仿真分析,相较传统方法具有简单易操作、仿真模型质量高和计算速度快的优点。使用本文所提方法可针对不同个体的脊柱按照CBT技术固定要求进行有限元分析。结果表现出:在重力环境下椎体与螺钉相互作用,椎体所受应力为椎间盘所受应力5到6倍,应力分布集中在椎体前方;增加螺钉长度和直径都会使螺钉所受应力减少,螺钉所受应力则与螺钉长度、直径成负相关,螺钉的拔出力和腰椎固定强度同螺钉的长度、直径成正相关;轴向压缩、延伸、侧屈和扭转的仿真分析数据说明螺钉长度从30mm到35mm变化时其稳定程度分别增加7%,10%,2%,10%;螺钉长度从35mm到40mm变化时稳定程度分别增加2%,3%,1%,1%。螺钉直径从4mm到5mm变化时其稳定程度增加分别为29%,24%,2%,24%;螺钉直径从5mm到6mm变化时其稳定强度分别增加6%,18%,1%,3%。分析结果为适合本文腰椎CBT固定矫正使用螺钉长度为35mm,直径为5mm到6mm之间。