目的:颈椎椎间融合器（cage）是颈椎手术中的关键装置,其作用是替代已经退变的椎间盘并撑开椎体,有效地维持正常椎间隙。但由于应力分布不合理,术后极易产生cage下沉这一并发症。本文设计了一种个体化定制的cage,并利用三维有限元方法,通过模拟建立颈椎前路髓核摘除植骨融合术模型,对比分析商品化cage和3D打印个体化定制cage植入颈椎后在cage、终板及邻位间盘上VonMises应力分布情况,从而评估3D打印个体化定制颈椎cage的生物力学特性,为如何进一步预防颈椎术后cage下沉供理论依据。方法:首先,建立颈椎非均质有限元模型。采集一名32岁正常健康女性志愿者的颈椎三维CT数据并导入有限元分析软件Mimics、3-Matic和Magics软件,对其逆向重建以及平滑、去噪等处理,再以STL格式将其导入到Hypermesh中进行网格修复,并按照CT数据椎体的灰度值,将每个椎体按梯度区分为10种密度,经过一系列操作后,建立颈椎（颈3～颈7）椎体的三维非均质有限元模型。之后建立出韧带及椎间结构,赋予材料属性参数,设置与椎体之间接触等处理。完成颈椎非均质有限元模型的建立后,予以其73.6Nm的预载荷,1.0Nm的运动力矩,模拟颈椎生理工况。记录本文所建模型在模拟载荷下,颈椎各节段的前屈-后伸和左弯-右弯活动度（ROM）,并且与文献中数据对比,通过使用SPSS Statistics 26.0对两组数据进行t检验,进而验证模型有效。模型建成备用后,再建立商品化cage的STL文件并设计个体化定制cage。然后选取模型C4-C5节段“植入”上述两种cage,进行有限元分析。首先,选取最新研发的主流商品化cage（3D ACT cage）,通过计算机扫技术,将其逆转为可在有限元分析软件中进行操作的STL文件。再仿照3D ACT cage的外形,在3-Matic与Magics软件中建立出上下表面可以完全贴合在C4椎体下位终板与C5椎体上位终板的个体化定制cage,并将其导出为STL文件。最后将两种cage导入Hypermesh中,进行网格修复,材料属性赋值等操作,然后“植入”颈椎非均质有限元模型当中。完成个体化定制cage组与3D ACT cage组的建模。最后,两组颈椎有限元模型分别施加73.6Nm的预载荷和1.0Nm的运动附加力矩,然后通过计算机分析出两种模型在前屈后伸,左右侧屈,左右旋转六种工况下cage、终板（C4、C5）及邻位间盘（C3/4、C5/6）上的Von-Mises应力分布情况。收集应力结果,进行统计学分析,对比两组数据差异。结果:研究结果显示,C3～C7颈椎非均质有限元模型经验证有效;cage应力方面:个体化定制cage上应力分布相对更加均匀,最大应力显著低于3D ACT cage。在后伸、前屈、右弯、右旋、左弯、左旋6种工况下,个体化定制cage的最大应力253N,最小应力为0.09N。而3D ACT cage由于中间部分被架空,没有和终板形成良好贴合,因此应力分布集中于边缘,且6种工况下最大应力为772N;终板应力方面:个体化定制cage组的C4终板和C5应力分布均相对更加均匀,且最大应力均显著低于3D ACT cage组。6种工况下,个体化定制cage组C4和C5终板上最大应力分别为4.72N和14N;3D ACT cage组C4和C5终板上最大应力分别为17.4N和29N;邻位间盘应力方面:两组模型在邻位间盘C3/4和C5/6上的应力分布均没有明显区别。这说明个体化定制cage在减小手术节段应力的同时,并没有使邻位C3/4和C5/6间盘的应力代偿性增加。结论:本文建立的C3～C7颈椎非均质有限元模型经验证有效,可用于三维有限元分析。与3D ACT cage相比,个体化定制颈椎cage在理论上具有良好的应力分布情况,更有利于预防术后下沉的发生。