目的：　　1.利用计算机软件建立正常成年男性的腰骶椎三维有限元模型，通过模拟正常腰骶椎活动，验证该模型的有效性。　　2.基于所建立的人体腰骶椎三维有限元模型，通过软件将带刺轴向内固定器置入人体腰骶椎模型，模拟在生理载荷及极限载荷状态下腰椎在不同方向运动时轴向内固定器的位移变化及应力分布，了解需要改进的目标和评价指标。。　　方法：　　通过 CT扫描正常成年男性的腰骶椎图像，将生成的图形以Dicom格式输入三维重建软件Mimics10.01中，经处理后分别建立L1~L5腰骶椎皮质骨和松质骨、髓核、韧带等腰骶椎各部分结构的三维模型，导出并输入Ansys Workbench16.2软件中，根据参考文献对各部分材料的定性生成腰骶椎三维有限元模型，并验证模型的有效性；分别模拟有限元模型在生理载荷条件和极限载荷条件下腰骶椎前后屈曲、左右侧弯、垂直加压、轴向旋转及两项耦合力矩和三项耦合力矩等21种工况，生理状态下负载：轴向加压（1500N）、屈曲（25N2m）、左右旋转（15N2m）；极限状态下负载：轴向加压（10000N）、屈曲（91N2m）、左右旋转（88N2m），通过Ansys Workbench16.2有限元软件完成带刺轴向内固定器在椎体内的位移及应力分布情况的计算并进行分析，评估带刺轴向内固定器在腰骶椎的稳定性及其力学性能。　　结果：　　1.通过Ansys Workbench16.2软件在计算机中建立了人体腰骶椎及带刺轴向内固定器的网格化三维有限元模型，腰骶椎模型总单元数2782822个，总节点数418144个，带刺轴向内固定器模型总单元数523246个，总节点数783031个，通过软件将内固定器成功其装配到指定部位，完成腰骶椎带刺轴向内固定器模型。通过计算得出，本实验模型的六向运动的活动度的模拟值与变化范围均在文献的实验标准差范围内，符合实验要求；测得的六向运动活动度与文献报道的体外人体标本的活动度的变化趋势基本一致。　　2.各种工况条件带刺轴向内固定器的应力分布情况：生理载荷条件下，内固定器在椎体内各种工况中的应力分布相对均匀，各组间钉体部分与带刺部分应力分布变化不明显且应力远远小于屈服强度；在极限载荷条件下，内固定器在椎体内的应力分布集中在植骨螺孔及带锁部分与钉体交界处，在14,15,19三种组合工况条件下，L5椎体带刺部分与螺钉交界处出现应力屈服。　　3.各种工况条件带刺轴向内固定器的位移变化情况：生理载荷条件下，各组内固定器位移很小，能够满足维持腰骶椎稳定性所需的强度；极限载荷条件下，各组螺钉位移最大部分均在内固定器的顶部，在垂直压缩+前屈+右旋工况下出现最大位移为2.6391mm。　　结论：　　1.本实验的三维有限元模型与现有的基础实验数据基本吻合，具有比较可靠的仿真性，能为下一步生物力学实验提供有效的基础。　　2.生理载荷条件下，内固定器具有较好的生物力学稳定性，具有可靠的安全性；在极限荷载作用下部分内固定出现屈服，然而屈服并不等于破坏，且一般很难出现极限荷载的情况，所以目前内固定强度满足要求，具有可靠的安全性和生物力学稳定性。