目前，腰椎疾病已经成为我国的常见病和高发病，并且呈现出低龄化的趋势。虽然近年来腰椎外科手术取得了很大的发展，但是由于腰椎本身的特点及其结构的复杂性，手术的难度系数和危险系数依然很高。人体脊椎的有限元仿真计算能够精确描述其在被施加集中力载荷后的应力应变情况，进而帮助验证手术治疗结果的有效性。本文采用计算机三维可视化技术，对脊柱腰段的应力应变情况进行了分析，从而为腰椎疾病的诊断和治疗提供科学的度量数据。首先构建出脊柱腰段的三维模型，并在此基础上为腰椎L3-L4节建立有限元体网格模型；然后详细讨论了三维空间中的弹性力学，给出了有限元应力应变的计算方法；最后利用有限元分析软件ANSYS模拟了正常情况和椎间盘突出情况下椎体的受力情况，并分析了结果的准确性和有效性。本课题得到国家自然科学基金项目“脊柱腰骶段的生物力学建模及手术评价体系研究”（NO.61172147）的支持。