目的：应用三维有限元模型对前后路联合不同融合节段治疗Denis B型爆裂骨折的生物力学性能进行分析。方法：选取因Denis B型爆裂骨折行后路复位椎弓根螺钉固定+前路双节段融合术，后路复位椎弓根螺钉固定+前路单节段融合术的志愿者各1名，经术后1年回访，符合影像学椎间融合标准，纳入研究对象。采用64排螺旋CT对已经选定的对象进行螺旋扫描及断层图像处理，管电压120kV，管电流200mA，扫描层厚1mm，层间距lmm，以DICOM格式DVD刻盘保存。将图像数据以DICOM格式导入交互式医学图像控制系统Mimics软件，进行预处理进而重建T11-L2三维模型。由于椎骨形状不规则，椎间盘和椎体之间、上下小关节面之间的界限很难区分，本研究大量采用手工分割的方法，在Mimics三维视窗里与CT工作站重建的3D模型进行相互参照，并将初步重建的三维图像经FEA—remesher导人Mimics自带的刚格划分程序Magics9．9(MIMICSremesher)划分面网格。经过Mimics中的FEA模块对所研究的3D模型优化并划分面网格后，在有限元分析软件ANSYS前处理器中利用Mesh工具将面网格模型转化为体网格模型。建立椎间盘模型，椎间盘的上下表面由1.0mm厚的软骨终板构成，纤维环纤维由只承受拉应力的truss单元构建，纤维在环状体中呈剪刀状方式走行,并与椎间盘平面成平均25°～40°的夹角。单元类型为SOLID92(10节点四面体)。导入ANSYS体网格化后再重新导人Mimics中赋予其材料属性。各部位的弹性模量及泊松比选择文献公认的资料。按照脊椎的结构在ANSYS组装各个模型单元，同时补充前纵韧带、棘上韧带、棘间韧带、黄韧带、关节囊韧带、横突间韧带等主要韧带，因前路彻底减压时，部分切除了后纵韧带，遂各模型中均未补充后纵韧带。以弹簧单元模拟上述韧带结构。韧带单元采用3D单元LINK8,韧带单元只承受拉应力不承受压应力。组装上述结构并赋予其有限元模型的材料参数，按各部分在空间的相对位置组装好后，根据实际解剖情况定义接触面。以上下终板为主面，椎间盘上下面为从面；上下小关节间的接触定义为标准滑动接触(standard)，摩擦系数为0.2，主面选取上关节面。至此，三维有限元模型完整建立，模型1获得单元546609个，节点877237个；模型2获得单元480621个，节点769041个。所获得模型用以模拟前后路联合双节段融合（模型1）和前后路联合单节段融合（模型2）的2种治疗方法。行前后路联合单节段融合手术的研究对象在取出后路椎弓根螺钉后，依照上述方法建立T11-L2三维有限元模型（模型3），获得单元434404个，节点688093个。将上述3个模型分别导入到有限元分析软件ANSYS，施加约束和载荷分别加载260N压力和10N·m的力矩，模拟椎体前屈、后伸、左弯、右弯、左扭转、右扭转运动，观察各应力作用下3个模型最大位移以及T11-T12椎间盘的受力情况。结果：从椎体位移分布情况来看，模型3在大多数加载条件下，脊柱活动度较模型1有明显的增加；模型2较模型1略有增加。其中260N的轴向压力以及10N·m扭矩加载时，模型2在前屈、后伸测试时沿x轴的最大位移较模型1分别高13.1%和26.0%，而模型3则分别高310.3%和263.8%;模型2在左、右侧弯沿y轴的最大位移较模型1分别高3.8%和13.6%，而模型3则分别高143.7%和230%；模型2在左、右扭转沿z轴的最大位移较模型1高2.3%和23.2%，而模型3则分别高130.6%和223.4%。从应力分布情况来看，模型2与模型3在上述6种加载条件下，T11-T12椎间盘最大Von Mises应力较模型1均有不同程度的降低。其中260N的轴向压力以及10N·m扭矩加载时，模型2在前屈、后伸测试时，椎间盘最大Von Mises应力较模型1分别低58.2%和54.9%，而模型3则分别低69.0%和67.8%;模型2在左、右侧弯测试时，该节段椎间盘最大Von Mises应力较模型1分别低10.1%和20.8%，而模型3则分别低15.2%和29.3%；模型2在左、右扭转测试时，最大Von Mises应力较模型1分别低12.8和28.9%，而模型3则分别低19.7%和42.4%。结论：从生物力学研究角度来看，前后路联合单节段融合后取出椎弓根螺钉，在脊柱活动度和椎间盘应力方面优于其他两种模型。