目的:建立正常成年男性L1-L3脊柱三维有限元模型,模拟后路椎弓根钉固定及改良脊柱矫正系统固定手术,并分析三种模型比较其生物力学特征。方法:采集1例正常成年男性腰椎(Lumbar,L)L1-L3的CT影像学图像,应用Mimics 19.0、Geomagic Studio 11.0、ANSYS14.0软件建立完整L1-L3三维有限元模型A,模拟后路三维矫形手术操作构建坚强固定椎弓根钉系统内固定模型B和改良脊柱矫正系统内固定模型C,采用Von Mises应力峰值分析三套系统应力分布。运用三维有限元分析方法模拟生理负重(向L1椎体施加轴向500N的应力)和施加适当力矩(向L1椎体分别侧向施加10N.m力矩)的行前屈(Anteflexion,AF)、背伸(back extension,BE)、侧弯(1ateral bending,LB)、旋转(axial rotation,AR)等情况下比较分析正常脊柱模型及用两种矫正系统模拟矫正手术后应力分布特点、载荷分享情况、应变、弯曲刚度以及应变角度变化。结果:在轴向500N的应力作用下,再施加10N.m力矩做前屈、背伸、侧弯及水平旋转运动,前屈和背伸时,L1/2、L2/3椎间盘最大应力椎弓根钉系统B后均小于改良脊柱矫正系统C,而椎体的最大应力B系统在L1椎体应力是最大的而中间椎体L2的最大应力是最小的。在侧弯和旋转时B系统和C系统椎间盘的最大应力数字接近。通过计算应力遮挡率,C系统L1/2和L2/3椎间盘应力遮挡率和中间椎体L2椎体的应力遮挡率均明显小于B系统。前屈和后伸的角位移以及L1-L3的最大位移由小到大均是BC>A。结论:改良脊柱矫正系统能够有效达到类似于脊柱固定的效果,并能够更好的载荷分享和减轻应力遮挡效应,从而为改良脊柱矫正系统的推广应用提供了依据。