目的 比较不同置钉角度下腰骶椎椎弓根螺钉固定加椎间融合的有限元生物力学性能,以确定最佳的椎弓根螺钉固定角度. 方法 通过CT扫描、Mimics 13.0软件三维重建、Freeform6.0表面处理和Ansys10.0软件前处理等方法建立正常L4～S1节段有限元模型,并据此建立去除L5～S1椎间盘后椎弓根螺钉后路固定加椎间融合模型.根据不同置钉角度分为3组:模型1组:上、下位螺钉水平位内置0°,矢状位与终板平行;模型2组:上、下位螺钉水平位内置15°,矢状位与终板平行;模型3组:上位螺钉水平位内置0°、矢状位上翘15°,下位螺钉水平位内置0°、矢状位与终板平行.在这3组模型上分别加载5N·m的前屈、后伸、左侧弯和左旋转扭矩载荷,计算各组钉棒结构、椎间融合器及L4～S1的应力分布值. 结果 在前屈、后伸、左侧弯和左旋转4种状态下,模型2组的钉棒结构、椎间融合器、L4、L5和S1的最大应力值均处于最低水平,前屈时分别为2.96×107、5.65×106、5.76×106、8.06×106、8.51×106 N/m2,后伸时分别为2.98×107、6.08×106、6.49×106、8.63×106、9.17×106N/m2,侧弯时分别为3.06×107、9.71×106 、2.39×106、1.14×106、8.61×106 N/m2,左旋转时分别为2.96×107、1.00×106、5.76×106、8.06×106 、8.51×106 N/m2.除左旋转以外,其他3种静载状态下模型1组的钉棒结构和椎间融合器最大应力值均低于模型3组.结论 腰骶椎后路椎弓根螺钉固定加椎间融合时,矢状位与终板平行、水平位内倾一定角度有助于改善整体结构的应力水平,缓解螺钉和椎体结构的应力集中,从而避免断钉、断棒及螺钉松动的发生。