目的:本研究通过健康成人的骨盆CT资料,应用三维重建和有限元技术建立髂骨腰椎联合内固定数字化模型,探讨髂腰固定治疗创伤性脊柱骨盆分离的最优钉道,分析模型的生物力学稳定性。方法:选择1名健康成年男性志愿者作为观察对象,对其进行骨盆及腰椎螺旋CT扫描(电压120 k V,层厚0.625 mm,矩阵为512×512),获得二维CT数据,并以医学数字成像和交互(Digital Imaging and Communications in Medicine,DICOM)格式进行存储。将采集的影像数据导入Mimics 16.0软件(Materialise公司,比利时),进行骨盆三维重建,以STL文件格式存储。根据既往实验设计的钉道路径,确定腰4、腰5椎弓根和髂骨安全区螺钉置入“几何钉道”,再利用平移、旋转工具生成一条符合手术要求的任意钉道,即“自由钉道”。根据螺钉、连接棒的几何尺寸及力学参数,通过Solidwoks 2012软件(Dassault Systemes,美国),建立髂骨腰椎联合内固定钉棒系统实体化模型,设定椎弓根螺钉直径5.5mm,长度50.0 mm,髂骨螺钉直径6.0mm,长度130.0 mm,导入Geomagic Studio 2014(Geomagic公司,美国)软件中进行光顺及去噪处理。将三维模型导入Abaqus 6.13(Simulia公司,美国)软件中进行装配,完成网格化和材料赋值等处理。建立内固定系统模型后,施加500N轴向压缩载荷,均匀分布于L4椎体的顶面,模拟髂腰部前屈、后伸、左侧屈、右侧屈、左旋和右旋六种工况,测量von Mises应力分布,分析和比较固定后的生物力学稳定性。结果:通过有限元分析生成几何钉道固定系统的应力应变分布图,并计算各工况下两种钉道的相应力学参数,得出在各工况尤其是后伸和旋转工况下几何钉道模型系统总体位移、椎体所受应力和螺钉所受应力均小于自由钉道模型系统。骨盆最大应力均在固定螺钉表面。腰髂固定模型显示出高的抗压缩刚度,连接骶骨与椎体的折弯处是应力集中区域,最大von Misses应力出现在纵向杆上部和L4-L5椎弓根螺钉。结论:通过有限元分析证实,双椎体和双侧长螺钉固定为髂腰固定的有效方式,通过数字化分析确定的钉道可能更符合生物力学。