椎弓根螺钉内固定系统是临床上治疗脊柱疾病的标准内固定方法,可治疗退行性脊柱疾病、创伤性骨折、肿瘤和脊柱畸形等疾病。椎弓根螺钉内固定系统不仅可以提供坚固的支撑,还可以提拉复位,为椎间植骨、融合创造环境,“螺钉-骨质”连接界面的坚固强度是其发挥稳定的决定因素。老年患者骨质多为疏松状态,由于骨矿物质密度降低,骨小梁吸收、骨皮质变薄等特点,造成“螺钉-骨质”界面结合强度下降,螺钉极易发生松动、拔出,使内固定失败。然而,目前对单独应用普通椎弓根螺钉适用的具体骨密度范围仍未明确,也就是说在骨密度逐渐下降的条件下椎弓根螺钉固定强度下降的程度尚需进一步的研究。因此,本研究的主要目的是在不同椎体骨密度条件下,测定椎弓根螺钉最大拔出力和螺钉的应力变化,以判断内固定稳定性。本实验选取了五种不同骨密度的椎体作为研究对象,这种设定在骨量下降上讲有相关性,可以最大程度上模拟临床环境,但不同骨密度椎体的“螺钉-骨质”界面结合强度尚不明确。因此本实验应用“仿真模拟螺钉轴向拔出实验”的方法,比较五种不同骨密度椎体置入椎弓根螺钉的拔出力大小,分析骨密度的变化对椎弓根螺钉抗拔出力及稳定性的影响,为临床中不同骨密度患者手术置钉选择提供实验依据。目的:运用有限元法分析评价不同骨密度条件下椎弓根螺钉拔出过程中的应力分布和最大拔出力,探讨安全植入椎弓根螺钉内固定的最低骨密度。方法:基于1例健康男性志愿者的腰椎CT平扫数据和标准椎弓根螺钉参数,建立腰1椎体和椎弓根螺钉的三维模型,将椎体按骨密度值（Q CT法）分为A组（BMD=120mg/cm3）、B组（BMD=110mg/cm3）、C组（BMD=100mg/cm3）、D组（BMD=90mg/cm3）、E组（BMD=80mg/cm3）;然后,依据参考文献对于骨质疏松的设定,完成对各组椎体的皮质骨和松质骨材料属性赋值,建立了5组不同骨密度程度的椎体-螺钉有限元模型;分别向所建立的有限元模型模拟轴向拔出力实验,观察各组螺钉应力分布及最大轴向拔出力,对所测指标进行不同骨密度之间的对比分析。统计学方法采用单因素方差分析。结果:骨密度水平从正常降至骨质疏松时,A-E组“螺钉-骨”有限元模型的最大拔出力分别为（1834±78）、（1626±65）、（1441±55）、（1141±48）、（1039±42）N,组间比较存在显著统计学差异（F=3.413,P<0.05）。骨密度依次下降10mg/cm3,最大轴向拔出力相应下降11%、23%、43%、51%,螺钉最大应力下降9%、16%、33%、53%。螺钉最大主应变出现在螺钉的尾端,拔出过程中螺钉的最大应力由尾端逐渐向头端移动。结论:随着骨密度下降,椎弓根螺钉稳定性会相应出现减低,当骨密度低于90mg/cm3时,最大拔出力出现大幅度下降。故对需要行椎弓根螺钉内固定的患者,术前应常规行QCT法检测骨密度,当椎体骨密度低于90mg/cm3（男性≥70岁,女性≥60岁）时,不建议单独应用椎弓根螺钉系统。