研究目的建立验证有效正常上颈椎（C0-3）三维非线性有限元模型;利用此模型探索暴力方向和头颈椎位置在不同类型的寰椎横韧带损伤机制中的作用；建立横韧带断裂的寰枢椎前脱位有限元模型，研究横韧带断裂后对寰枢椎关节稳定性的影响。探讨有限元方法在寰枢横韧带损伤机制研究中的运用前景。研究方法选取无颈椎疾病史和外伤史的志愿者，薄层CT扫描颅底到第三颈椎的，从CT机上拷取上颈椎CT的原始数据。并导入医学有限元建模软件Simpleware3.0，转换成STL格式数据，通过逆向工程软件（Geomagic12.0）将修补好的网格图片。运用有限元软件对有限元实体模型进行网格划分、韧带连接、边界设定、材料属性的加载。并运用有限元计算分析软件Abaqus6.12计算分析，得到上颈椎三维非线性有限元模型，最后计算所得的活动度与尸体标本的活动度以及文献报道的有限元模型的活动度比较验证。在正常上颈椎三维非线性有限元模型的基础上，预载荷1.5N·m的力矩模拟受伤时头部处于中立位、屈曲位、伸位、侧屈位及旋转位，在各个位置上分别加载前方、后方、侧方及向下方向的冲击力，大小为8g的加速度。依据寰椎横韧带损伤Dickman分型，选取不同分型寰枢椎横韧带损伤部位的最大von Miss应力值，观察冲击时间段内（50ms）各类型横韧带损伤部位的应力值随冲击时间的变化情况，同时提取各个头颈椎位置受到不同方向冲击力下寰椎及横韧带的应力云图。综合分析探索头颈椎位置和暴力方向在不同类型寰椎横韧带损伤机制中的作用。在正常上颈椎三维非线性有限元模型的基础上，去除横韧带模拟横韧带断裂，通过更改载荷-变形曲线的理想化的状态来模拟关节囊韧带、前纵韧带、棘间韧带损伤，参考临床典型的横韧带断裂病例，构建横韧带断裂的寰枢椎前脱位有限元模型。并运用有限元计算分析软件Abaqus6.12计算，计算每个工况下的活动度，并与正常模型进行比较。结果1、本课题建立的上颈椎三维非线性有限元模型包含颅底、C1-C3椎体、寰枕关节、寰枢椎关节、C2/3椎间盘以及上颈椎的所有韧带，共有206747单元，72500个节点。从外观看，本模型与正常上颈椎解剖结构相符，韧带连接一致，能很好的体现上颈椎的解剖特点。有限元计算结果与Panjabi等报道的尸体标本的结果以及Brolin等和张等分别报道的结果一致。2、在各个颈椎位置下向下方向冲击力产生的横韧带实质部（I型）产生的应力值较大，尤其是在旋转位时产生最大von Miss应力为5.55MPa，寰椎侧块（II型）在向下方向冲击力产生的应力值最大，则是在侧屈位时产生最大von Miss应力为11.21MPa。在受到前方冲击力时，各个颈椎位置中横韧带实质部（I型）和侧块（II型）所产生的应力都很小。3、建立寰椎横韧带断裂的寰枢椎前脱位三维有限元模型。符合横韧带断裂不伴有寰椎侧块和齿状突骨折的基本特征，几何相似性好。计算得到的寰枢椎关节活动度明显增大，尤其是屈曲增加17.8°,伸增加13.7°。说明寰枢椎前脱位模型的稳定性较正常模型明显不稳。结论1、建立的上颈椎三维非线性有限元模型经过验证有效,可以用于上颈椎的生物力学研究。2、向下方向的冲击力最容易导致寰椎横韧带的损伤，尤其在旋转位时容易导致横韧带实质部损伤（I型损伤），而在侧屈位时寰椎侧块损伤（II型损伤）。在受到前方冲击力时寰椎横韧带的损伤几率较小。3、横韧带断裂后，寰枢椎关节明显不稳定，尤其是在屈伸方向上，侧屈和旋转也有不同程度的不稳。参考临床典型脱位病例结合调整韧带属性的寰枢椎脱位有限元模型的建模方法可以用于一般寰枢椎脱位的建模。构建的横韧带断裂的寰枢椎前脱位有限元模型可以用于生物力学研究。