本文主要讨论的骨科手术是经椎弓根内固定术，这种技术虽然是一种具有明显生物力学优势的脊椎后路内固定技术，但由于脊椎解剖复杂，椎弓根变异性大，椎弓根螺钉置入困难，损伤神经、血管的风险较大，使其临床应用受到限制。如何安全准确地置入脊椎椎弓根螺钉一直是基础和临床十分关注的课题。　　 计算机导航系统是数字化技术在医学领域成功应用的范例，其中骨科手术导航系统是近年来把医学与工科相结合发展起来的新技术，目前在国内外已经有较多的应用，已获得了比较成功的经验。然而目前存在的导航系统所具备的术中导航的特点，决定了手术的实时性和准确性，同时也伴随着笨重的设备，高昂的费用，繁琐的操作，而且手术时间长，增加患者感染的可能性等诸多问题。本文的主要思路是设法研究出一种摒弃术中实时性的计算机辅助导航系统，旨在术前通过对特定对象的材料特性进行有针对性的有限元建模，然后再根据研究人员的不同进钉方案进行仿真计算，最后根据仿真结果，制定出一套最佳的迸钉策略。虽然在准确性和实时性上不及传统的术中骨科手术导航系统，但能够解决设备笨重，费用高昂等限制其临床应用等瓶颈。在提出这种想法后，研究的工作就主要集中在通过计算机来实现的建模计算部分，包括以下几点:(1)根据真实的脊椎椎体和螺钉规格，建立仿脊椎椎体和仿螺钉的实体模型;(2)在实体模型的基础上，根据具体病体的特定骨质材料进行有限元建模;(3)对进钉的几个因素进行参数化设计，使得有限元模型可以根据输入数据进行自动的加载载荷和约束条件;(4)合理的处理了螺钉钉尖和脊椎椎体表面的接触问题;(5)对进钉的建模过程进行二次开发，将一系列复杂的操作封装在一个便捷的系统当中(6)设计一系列样本数据进行实验以此评价系统是否有效。实验样本的运行结果都是符合预期的，基本正确的反映了不同参数进钉下的应力和应变的分布状况，验证了整个系统设计的合理性。