目的通过建立1例15岁正常男性与1例15岁男性Lenke5型AIS后路双侧椎弓根螺钉固定(矫形后)脊柱T3～L5节段三维有限元模型,研究Lenke5型AIS患者脊柱T3～L5节段矫形后应力分布,并分析与正常脊柱应力分布差异,为临床矫形手术的改进提供生物力学参考。材料与方法样本收集于内蒙古医科大学第二附属医院,正常脊柱收集于体检CT检查影像学资料,矫形后脊柱收集于脊柱外科就诊矫形后患者CT检查影像学资料。将收集的CT资料以DICOM格式导入Mimics16.01图像处理软件中读取图像,提取椎骨密质骨、松质骨,然后分割出各自的三维几何模型,再经过光滑处理、表面拟合等,将各模型导入到Geomagic Studio 2015软件中生成实体模型,再用Hypermesh 14.0软件进行网格划分、材料属性定义与赋值、约束条件的界定等处理后,用Abaqus 6.14有限元软件对生成的正常和矫形脊柱有限元模型进行分析。采集前屈,后伸,左、右侧屈,左、右旋转六种工况下正常和矫形后脊柱T3～L5节段每个椎骨上关节突、椎弓根、椎间盘及钛棒各5个应力集中点,利用SPSS 22.0进行统计分析。(1)比较矫形后与正常脊柱T3～L5节段在六种工况下,上关节突、椎弓根、椎间盘应力差异。(2)分析矫形后脊柱T3～L5节段钛棒应力最大区域。结果(1)基于CT影像学资料,依据建模对象的实际形态,成功建立了1例正常和1例矫形后脊柱T3～L5节段三维有限元模型,每个模型包括10节胸椎、5节腰椎、14个椎间盘、前纵韧带、黄韧带、棘上韧带、棘间韧带、横突间韧带等结构。每个模型采用四面体单元类型,正常脊柱模型包括1256874个单元,1851946个节点;矫形后脊柱模型包括1256907个单元,1852307个节点;(2)在前屈、后伸、左侧屈、右侧屈工况下,正常脊柱T3～L5节段位移逐渐减小;矫形后脊柱胸腰椎位移无变化;在左、右旋转工况下,正常脊柱胸椎位移大于腰椎,矫形后脊柱胸腰椎位移无变化;(3)在前屈、后伸工况下,正常脊柱T3～T5、L1～L5椎骨前缘应力较大;矫形后脊柱胸椎应力较大;在左、右侧屈工况下,正常脊柱T3～T5、L1～L5椎骨两侧应力较大;矫形后脊柱胸椎应力大于腰椎;在左、右旋转工况下,正常脊柱T3～T5椎骨前缘应力较大,矫形后脊柱T3～L5椎板及钛棒应力较大;(4)在六种工况下,正常与矫形后脊柱T3～T5节段左、右上关节突,左、右椎弓根应力变化呈先减小,后增大,再减小,再增大,最后减小趋势;在T6～T8、L1～L3应力均较其它节段大;(5)在六种工况下,正常与矫形后脊柱T3/4～L4/5椎间盘前、后、左、右缘应力变化呈先减小,后增大,再减小,再增大,最后减小趋势;在T6/7、T7/8、T8/9、L1/2、L2/3应力均较其它节段大;(6)在六种工况下,钛棒在T11(胸弯下端椎)与T12(腰弯上端椎)应力最大,尤其在左、右旋转工况下。结论(1)在六种工况下,矫形后脊柱椎骨间位移较正常脊柱小;(2)在六种工况下,正常与矫形后脊柱在T6～T8、L1～L3处上关节突、椎弓根、椎间盘应力较大;(3)钛棒在胸弯下端椎与腰弯上端椎应力最大,尤其在左、右旋转工况下。