【背景】青少年特发性脊柱侧凸（adolescent idiopathic scoliosis,AIS）是一种涉及三维平面的脊柱畸形,对患者身心健康影响巨大。基于我国人口,患者的数量惊人。由于病因不明,目前尚无有效的预防措施,对于中重度AIS手术矫形是唯一有效的治疗方式。考虑到患者术后生活质量,手术会尽量缩短固定节段以尽可能保留脊柱运动功能,常主要融合主弯或结构性弯,次弯则多依靠躯体的自发代偿,由于次弯代偿因人而异难以预测,术后失代偿如远端附加现象（adding-on phenomenon）时有发生。这既影响了手术疗效,又增加了患者的痛苦和经济负担。因此,对次弯代偿行为的预先评估对于矫形手术策略制定、融合节段选择非常重要。目前临床实践中主要根据患者术前的影像学检查评估侧凸的柔韧性从而间接判断次弯的代偿能力,术者只能定性凭经验预估而决定手术策略。由于每名患者的脊柱代偿特性各异,难以套用普适的矫形原则,需要结合患者脊柱特点进行个性化的策略制定。随着计算机技术的发展及有限元法模拟的成熟,可以建立与患者脊柱形态表现一致的个体化模型,但其力学行为表现与真实个体存在差异,难以满足手术模拟的需要。【目的】在课题组前期建立的1例Lenke1BN型AIS患者有限元模型基础上,结合患者仰卧侧屈位片,尝试给予不同节段椎间盘不同的材料赋值,使模型更符合患者脊柱个体化功能表现。在优化模型上进行矫形代偿模拟,探索建立矫形代偿模型,并与术后3天的X片比对。在优化模型上计算机模拟不同下融合椎（Lower Instrumented Vertebrae,LIV）选择下的矫形手术,研究不同LIV选择下次弯代偿表现及未融合部分各节段应力,分析Adding-on现象发生的生物力学基础,为术后预防Adding-on现象提供参考依据和理论支持。【方法】1.课题组前期已经通过个体化动态生物力学在体反应曲线,统一调整椎间盘材料赋值,在传统符合形态学的模型基础上,构建了纵向负荷加载上能准确模拟实体反应特征的Lenke1BN型AIS有限元模型。现于原模型基础上,尝试给予不同节段椎间盘不同的材料赋值,探索调整合理配置,使模型功能表现与患者仰卧侧屈位片相符,从而更接近患者脊柱个体化功能表现,满足下一步置钉矫形模拟需要。2.参照实际手术方案,在优化模型上行T6-L2模拟矫形,探索术后代偿模型的构建。验证代偿模型有效性,模拟不同LIV选择方案的术后次弯代偿表现,分析不同LIV选择下未融合次弯各节段应力。【结果】1.通过探索配置,得到匹配度最高的椎间盘材料赋值为:A1（T2-T7纤维环）:弹性模量110MPa,松泊比0.3,A2（T7-L1纤维环）:弹性模量32.5MPa,松泊比0.3;A3（L1-L4纤维环）:弹性模量7.5MPa,松泊比0.3。2.模拟矫形代偿过程中,设定工况为L5椎体固定,上下融合椎T7与L2在Z轴上限制旋转时,与术后仰卧侧屈位片（Supine Bending Film,SB）拟合最佳。三种LIV选择情况下,从远端到近端未融合椎间盘最大应力逐渐增大,当LIV选择在端椎L1时,L1/2的椎间盘最大应力高于L2/3椎间盘最大应力80%以上,当LIV选取在端椎下方椎体L2、L3时,未融合节段近端与远端椎间盘每节的应力差别在20%左右。【结论】1.本研究成功建立一例Lenke1 BN型AIS患者全脊柱仿真有限元模型,并通过个性化调整不同部位的椎间盘材料赋值,与患者的术前仰卧侧屈位片进行了功能表现拟合。经过形态学、主弯次弯Cobb角度及各椎体中心位置验证,表明该模型可以仿真模拟患者脊柱的实际功能表现,能够满足后期矫形模拟实验要求。2.优化模型可以反映患者个体脊柱功能表现,可模拟矫形代偿表现。术后未融合部分各节段椎间盘应力由远端向近端呈现逐渐增大趋势,且LIV选择在端椎时,未融合节段近端第一个椎间盘承受应力明显高于下一个远端椎间盘,当LIV选择在端椎下方椎体时此现象消失,一定程度解释了对Adding-on现象发生的生物力学机制。