特发性脊柱侧凸是一类病因不明的脊柱侧凸,在青少年中发病率最高,严重影响青少年的身心健康。以往对于脊柱的研究主要集中在腰骶椎段的单节段和多节段,而部分节段对于脊柱的研究具有局限性。目前也缺少对于侧凸脊柱胸腰骶段(T1-S)的动力学和静力学分析。所以迫切需要建立一个典型、详尽的侧凸脊柱模型,有助于增进人们对脊柱侧凸患者的脊椎损伤情况及振动环境对脊柱组织的影响和作用原理的认识,提高脊柱侧凸疾病的防护和治疗能力。本研究基于侧凸真实病例和正常人CT图像,建立了比较精确有效的侧凸和正常脊柱T1-S节段脊柱模型。对建立的脊柱模型进行了动力学分析和静力学分析。其中动力学分析包括模态分析和稳态分析,静力学分析包括侧凸脊柱和正常脊柱在不同姿态下的应力分布比较分析以及脊柱矫形力的分析。1、动力学分析结果表明侧凸病人比正常人更容易在垂直方向发生共振,脊柱侧凸患者的侧凸节段的椎骨和椎间盘是脊柱的薄弱环节,在振动环境中侧凸节段相比于其它节段会有更高的载荷积累,更容易受到损伤,特别是在脊柱固有频率附近。2、不同姿态下的应力分布比较分析表明该侧凸病人在左弯和直立姿态下,侧凸脊柱的应力主要集中胸椎侧凸节段和腰骶段。对侧凸病人进行治疗时应尽量避免在侧凸节段产生大而不均匀集中应力的姿态,以便对侧凸病人进行更加有效的治疗。3、矫形力的分析表明脊柱的横向矫形力和旋转矫形力分别与脊柱的伸长量和旋转角度之间近似呈正比例关系,Cobb角变化量与横向矫形力呈一次函数关系。且下胸椎段和腰椎段的矫形比上胸椎段的矫形困难得多,为侧凸脊柱的矫形提供了一定的理论依据。综上所述,本文以生物力学和有限元理论为基础,与现代CT影像技术和逆向工程技术相结合,建立了比较精确的脊柱有限元模型,并利用有限元软件进行了生物动力学和静力学分析。为侧凸患者的防护、康复治疗、临床病理研究以及脊柱侧凸类医疗器械的研发及相关产品的设计提供了有益的借鉴与参考。