为了解人体正常腰椎、椎间盘的受力情况以及植入椎弓根螺钉内固定系统的腰椎在不同状态下的最易断裂点，利用医学数字影像生成及编辑软件Mimics将腰椎L₄-L₅节段CT图像进行反求生成三维模型、并导入工程设计软件UG NX对模型修复整理，再导入有限元分析软件Ansys Workbench中进行各种不同载荷工况下的分析，得出在不同载荷状态下的椎体、椎间盘应力云图与位移云图，并对结果进行强度校核，为医学提供理论支撑。研究过程中，首先，利用Mimics将CT断层扫描图像重建为人体正常腰椎L₄-L₅节段三维模型，导入UG并建立包含纤维环及髓核的椎间盘，模拟了人体腰椎的真实结构。通过UG与Ansys Workbench的无缝接口导入Ansys Workbench中，对模型赋值并进行有限元分析，得出人体直立、前屈、左右旋转作用时，正常腰椎的椎体、椎间盘的应力云图及位移云图。结果表明，最大位移发生于L₄椎体前部或椎间盘上表面前部，而小关节接触面由冠状面转变为矢状面，容易遭受负载的破坏，所以最大应力均出现L₄下关节突附近，其中旋转时的28.211MPa为最大。其次，将模型进行简化，利用材料力学的理论公式对直立时的有限元分析进行强度校核，结果表明，有限元分析结果接近理论计算结果，且相对误差较小，计算结果可靠，为临床医学提供理论参考；最后，模拟建立植入椎弓根螺钉的腰椎三维模型并进行有限元分析，得到人体直立、前屈、左右旋转作用时的等效应力云图及位移云图。结果表明：最大应力均出现于螺钉中部，表明植入的椎弓根螺钉可缓解椎体的承载负担，并且可使腰椎变形减小。