研究人员通过对近年来交通事故统计数据进行分析发现在正面碰撞事故中乘员腰椎损伤的频率逐渐上升。汽车碰撞安全法规中尚无腰椎损伤的评估准则和实验方法,用于汽车碰撞安全研究的混Ⅲ假人、THUMS和GHBMC人体模型腰椎部分尚未经过严格的验证。因此,建立高生物逼真度、能有效预测碰撞事故中乘员腰椎损伤的生物力学模型十分必要。本研究根据腰椎解剖结构和前期有限元研究的建模方法,建立具有高生物逼真度的人体腰椎生物力学模型,根据尸体实验研究结果对腰椎模型的机械特性进行了全面的验证。研究中结合汽车碰撞事故中人体腰椎承载特点,对加载速率、加载方向、腰椎姿态、接触刚度和摩擦系数5个影响因素在不同影响水平下对人体腰椎损伤的影响进行损伤敏感性分析和相关性分析。分析结果表明:加载速率对于腰椎损伤具有显著影响,腰椎姿态和接触刚度对于腰椎损伤具有一定影响;在前向和侧向加载时腰椎损伤风险最大;在局部模型研究中,摩擦系数的影响并不显著。研究中对压缩、前向弯曲、后向弯曲、侧向弯曲等载荷形式下人体腰椎的高风险损伤区域和损伤类型进行了总结。本研究根据尸体实验结果对建立的人体腰椎生物力学模型进行了全面的验证。在多因素损伤敏感性研究中确定最大致伤因子,并总结出不同载荷形式下腰椎的高风险损伤区域和损伤类型。经过验证后的模型可用于汽车碰撞安全领域以及军事、航空航天、临床医学等领域对人体腰椎损伤与防护进行研究。