脊柱侧凸,通常也被叫做脊柱侧弯,是指人体脊柱上的多个椎骨在冠状面内偏离身体骶骨中线向侧方偏移,形成脊柱在冠状面上弯曲变形的一种脊柱畸形。其病理改变以及空间结构十分复杂。青少年儿童是最容易患脊柱侧凸的人群,国内外研究报告其发病率为1.06%～13.60%。脊柱侧凸已经严重危害到了人类健康,由于脊柱侧凸会影响患者的外观,进而对患者的心理产生影响,从而影响患者的生活质量。临床上对于脊柱侧凸患者一般有两种治疗方案:非手术治疗、手术治疗。无论是哪种方案治疗脊柱侧凸,其中的脊柱运动学分析和脊柱矫形生物力学问题的研究都是重点。为探究人体脊柱的运动学特性以及对脊柱侧凸进行矫正时不同工况下矫正力的矫形效果,本文主要进行了两个方面的研究工作,一方面利用Vicon运动捕捉系统,探究不同动作下的正常人体脊柱的运动情况,另一方面选取一例特发性脊柱侧凸患者,建立脊柱侧凸有限元模型,利用有限元分析软件对其进行模拟分析。具体的研究内容包括:（1）通过Vicon运动捕捉系统,对人体脊柱在前后屈伸、左右侧屈、左右旋转动作下的运动数据进行采集,将Vicon采集到的运动学数据导出,通过数据处理软件处理和分析获得了脊柱部分节段的位移、速度、加速度以及C7-T6-T11夹角的角度和角速度的变化。（2）选取一例特发性脊柱侧凸患者,根据其CT扫描图像,利用医学图像建模软件和有限元分析软件（Mimics,3-matic,Hypermesh,Abaqus）建立了个性化特发性脊柱侧凸有限元模型。模型包含所有的椎骨和椎间盘、肋骨和肋软骨以及椎骨间的六种韧带等组织。（3）通过如下三个方面进行了部分模型的有效性验证:（1）将脊柱侧凸有限元模型的Cobb角度与患者仰卧位X线图像的Cobb角度进行比较,（2）模拟仰卧位左右侧屈与X线图像的数据进行比较,（3）设置T1-T4、T12-L2、L4-L5节段模型与其他学者实验工况一致,模拟结果与其他学者的实验结果进行比较。（4）在不同位置对模型施加矫正力,研究脊柱在不同工况下的应力和位移分布情况,探究了不同位置的矫正力对于模型的矫形效果,而后再选取矫形效果最好的施加矫正力的位置,施加不同大小的矫正力,探究了矫正力与Cobb角度变化的关系。通过运动学数据采集处理和分析以及有限元建模的模拟和分析,可以得到以下几点结论:（1）通过对不同动作的运动捕捉结果分析发现,对于脊柱上C7-T6-T11夹角,在横断面上,前后屈伸和左右侧弯时的角度变化都有两个明显的波峰;在矢状面上,角度变化最大的是左右旋转时,并且都有两个明显的波谷;在冠状面上,左右旋转时的角度变化最大,前后屈伸和左右侧弯时的角度变化比较小。（2）对脊柱运动的六种动作分析发现,任何一个运动周期内C7-T6-T11夹角在横断面的角速度大于矢状面和冠状面上的角速度,其中冠状面上的角速度最小。（3）通过矫正力施加位置的研究发现,矫正力的加载位置越靠近侧凸的椎体矫形效果越好。对于相同大小的矫正力,在肋骨上加载矫正力时,椎体的应力最大,而直接在椎体上加载矫正力时,椎间盘的应力与韧带的应力最大,特别是在外侧的软组织上加载矫正力,各部分的应力都比直接在椎体和肋骨上加载矫正力产生的应力小,其他脊柱组织部件的位移也都大于直接在椎体和肋骨上加载矫正力时产生的位移。（4）在T8椎体上加载不同大小的矫正力,椎体位移、应力以及椎间盘应力随着矫正力的增大都逐渐增大,椎体应力最大值的位置都在T2椎体上,椎间盘的应力最大值的位置都在T1和T2之间的椎间盘上,而脊柱的Cobb角度变化随着矫正力的增加逐渐增加,并且两者之间存在一定的线性关系,相关系数为5.24*10-3°/N。本文的研究结果,对了解正常脊柱的运动学特性,研究和分析侧凸脊柱在矫正力的作用下的应力和矫正规律提供了可靠的生物力学依据,同时也对临床矫正特发性脊柱侧凸提供一定的生物力学指导和参考。