随着交通运输业，建筑行业的迅猛发展，腰椎骨折的患者在日益增多。同时，人们对腰椎骨折的研究越来越多，治疗方案也慢慢趋于成熟，加上脊柱内固定物在临床上的广泛应用和脊柱生物力学研究的迅速发展，尤其是椎弓根螺钉的发明和临床应用，腰椎骨折的治疗有了更大的进步。目前，经伤椎短节段内固定治疗骨折胸腰椎损伤小，费用少，且固定比较牢固，是人们比较认可的一种治疗胸腰椎骨折的方式。但由于骨折后椎体的形态不同，所以对伤椎的置钉方式和置钉后椎体的生物力学性能也不尽相同。本论文通过建立椎弓根螺钉不同置入方式固定骨折腰椎的有限元模型，来探讨椎弓根螺钉不同置入方式下，腰椎以及椎弓根螺钉的力学响应情况，从而为临床治疗腰椎骨折提供一定的生物力学理论依据。本文通过Mimics，Abaqus和Catia等软件建立腰椎和椎弓根螺钉固定系统的有限元模型；利用Mimics软件基于腰椎CT图像的灰度值对椎体赋予材料属性，对椎间盘赋予超弹性的材料属性，韧带用不对称弹簧单元代替，建立了较高精度的腰椎有限元模型。本文共建立了5个有限元模型：腰椎的验证组模型、无需椎弓根螺钉固定系统固定的腰椎对照组模型和需要椎弓根螺钉固定系统以不同置入方式固定的三个腰椎骨折组模型。其中，腰椎验证组模型用来验证腰椎有限元模型的有效性，腰椎对照组模型和三个腰椎骨折组模型则用来分析比较腰椎和椎弓根螺钉固定系统的力学响应。通过有限元分析得知：伤椎经椎弓根螺钉固定系统以三种不同置入方式固定后，腰椎的轴向刚度和稳定性都明显提高；但是椎弓根螺钉固定系统固定的骨折组之间，腰椎的轴向刚度和稳定性差别很小。其中，斜钉D组的轴向承受载荷能力和稳定性相对于其它两组更好一点。对于椎弓根螺钉固定系统，由于其固定伤椎的方式不同，所以其应力分布也不相同。若施加的载荷过大，腰椎前屈时，长钉B组中，椎弓根螺钉固定系统的连接棒和邻近伤椎的上下椎体内螺钉的根部容易断裂；腰椎后伸时，长钉B组中，椎弓根螺钉固定系统的连接棒和邻近伤椎的下椎体内螺钉的根部容易断裂；腰椎左侧弯时，短钉C组中，椎弓根螺钉固定系统左侧的连接棒和左侧邻近伤椎的下椎体内螺钉的根部容易断裂；腰椎右侧弯时，短钉C组中，椎弓根螺钉固定系统右侧的连接棒和右侧邻近伤椎的下椎体内螺钉的根部容易断裂。因此，斜钉D组的置钉方式更好一点。此外，经椎弓根螺钉固定系统固定的腰椎骨折组与正常对照组相比，L2～L3之间椎间盘纤维环上的应力和L3～L4之间椎间盘纤维环上的应力都减小了很多。其中：腰椎前屈、后伸时，L2～L3之间椎间盘纤维环和L3～L4之间椎间盘纤维环上的最大应力出现在纤维环的前部；腰椎左侧弯时，L2～L3之间椎间盘纤维环和L3～L4之间椎间盘纤维环上的最大应力出现在纤维环的左半部分；腰椎右侧弯时，L2～L3之间椎间盘纤维环和L3～L4之间椎间盘纤维环上的最大应力出现在纤维环的右半部分。通过本论文的研究，我们分析了椎弓根螺钉固定系统以不同置入方式固定骨折腰椎时，腰椎的力学响应情况和椎弓根螺钉的最大应力分布情况，得出结论：斜钉D组的置钉方式更好一点。这将为以后临床治疗骨折腰椎提供一定的生物力学理论依据。