研究目的： 本研究拟通过在建立的腰椎运动节段三维可视化生物力学模型上，借助脊柱横截面积肌力计算法，求出正常解剖状态下腰椎受力数值，模拟腰背肌锻炼时腰4、5节段前屈10°、后伸5°、左右侧屈各5°的运动状态，对四种工况条件下腰4、5椎体及腰椎间盘髓核的应力、椎体及椎间盘髓核位移的变化数据进行搜集、整理，比较腰椎运动节段在不同应力下的相关参数变化，为腰背肌锻炼作用机理提供理论依据，并最终指导腰部疾息的康复及治疗。 对象与方法： 1.原始数据采集收集若干正常人脊柱腰段腰4、5活动节段相关CT断层连续扫描数据，并以Dicom格式存储在软盘上备用。 2.建模 利用收集的CT数据，借助相关计算机三维建模软件ABAQUS及ANSYS，初步建立腰4、5节段的几何模型，再利用横截面积肌力计算法求出正常人体腰大肌、腰方肌、竖脊肌，腹直肌、腹内外斜肌及腹横肌群、前后纵韧带的横截面积的平均值及中心距，并将得出的力矩结果等价换算为作用于模型上加载节点的力。对建立的几何模型各部分赋予力学参数，最终建立腰4、5节段的生物力学有限元模型。 3.力学分析 在建立的模型上模拟腰背肌锻炼时腰4、5节段前屈10°、后伸5°、左右侧屈各5°的力学负荷，对四种工况条件下腰4、5椎体及腰椎间盘髓核的应力、椎体及椎间盘髓核位移的变化数据进行搜集、整理，比较腰椎运动节段在不同应力下的相关参数变化。 结果： 1.成功建立了正常人体脊柱腰4、5活动节段的生物力学有限元模型。包括椎体、终板、椎间盘组织、关节突关节、韧带。其中单元数为15000个，节点数为24990个。 2.成功进行了前屈10°、后伸5°、左右侧屈各5°的工况加载，数据分析结果表明，不同工况条件下，腰段脊柱内部相关部位都处于高应力状态。腰4、5节段在四种工况条件下各椎体的平均应力值大于其椎间盘髓核平均应力值，椎体及髓核的应力值由腰4到腰5逐渐增大，前屈位髓核内压明显大于后伸位。在前屈10°、后伸5°两种工况条件下，椎体承载后的变形能力小于其椎间盘的变形能力。研究结论： 腰4、5节段在腰背肌功能锻炼时腰椎前屈10°、后伸5°、左右侧屈各5°四种工况条件下，椎体及髓核内部的应力值由腰4到腰5逐渐增大，前屈位髓核内压明显大于后伸位；腰背肌锻炼时后伸位比前屈位更符合生物力学要求。本实验结论为临床研究腰背肌功能锻炼时腰段脊柱内部的生物力学变化提供了理论依据，为探讨腰背部疾患的的病因、病机和预防、康复治疗提供了较为客观的实验依据。