近年来,椎间盘疾病已成为一种最为常见的腰椎疾病。由于腰椎结构的复杂性,当前普遍采用的手术治疗方法是将椎间盘切除。虽然术后部分患者症状暂时得以缓解,但是仍有部分病例症状持续甚至加重。因此,本文将对含有椎间盘的正常腰椎L4-L5节段进行建模分析,在此基础上建立腰椎间盘突出的模型与其进行对比,并模拟椎间盘手术情况对术后模型进行评价,为临床医学提供理论参考和指导。本文的主要工作如下:1.采用有限元方法模拟腰椎的生物形态,计算分析不同状态下的位移和应力情况,进而为医学诊断和手术治疗提供科学依据。本文旨在基于有限元的方法对腰椎间盘力学建模并模拟椎间盘突出、术后椎间盘去除和椎骨间融合,并对术后模型进行评价研究。首先采用CT数据和MRI数据进行模型的三维重建,介绍了基于面绘制和体绘制实现的三维重建,并比较分析其优缺点;在此基础上采用基于图像的建模方法,借助于医学建模软件Mimics和Simpleware实现腰椎L4-L5模型的重建,包含椎间盘和部分韧带。2.在重建模型的基础上对其进行光滑处理、网格划分、设置材料属性、定义连接关系等操作生成有限元模型,采用有限元方法在ANSYS软件中对模型施加不同的载荷和自由度约束模拟人体不同的运动状态,得到对应的变形、位移和应力云图,验证模型的有效性,并与腰椎间盘突出模型进行对比,分析比较椎间盘突出模型与正常模型的位移和应力变化情况。3.模拟腰椎间盘手术,建立髓核完全去除的腰椎L4-L5模型和椎骨间融合的腰椎L4-L5模型。对术后两种模型施加与正常模型相同的集中力载荷和自由度约束,并进行腰椎间盘术后评价分析,对比分析不同运动状态下正常腰椎模型、髓核完全去除模型和椎骨间融合模型的位移和应力变化,实现理论上对术后模型的评价,为临床腰椎间盘疾病的预防和治疗提供一定的科学参考依据。