颈椎作为人体脊柱活动中最灵活的部分,承担着人类颈部以上的活动。随着人们伏案工作时间的增加,长时间的保持同一姿势使颈椎病患者数量急剧增加,且患者趋于年轻化。初期颈椎功能的改变不会引起人们的重视,而颈椎病的大部分的损伤具有不可逆性,一旦症状表现将会对生活造成极大地影响。因此,早期的预防、诊断,术前术后的评估等都对颈椎病的整体治疗起到至关重要的作用。本文在详细了解了颈椎的解剖结构基础、力学、运动学等相关知识后,对颈椎的结构做出合理的简化,通过简化后椎体位移与转角的关系,提取出特征参数,在后续获得的连续图像中进行参数提取。连续图像为颈椎在矢状位进行屈伸运动时的动态X线图。通过对连续图像的特征参数提取,分析椎体的运动轨迹,计算和比较其运动特征的改变。最后采用有限元方法解释了颈椎在不同受力条件下运动发生改变的原因。本文的主要工作和创新点如下:在分析颈椎生理结构的基础上对颈椎的结构构成作出合理的简化,利用几何关系推导出特征参数,便于连续图像的特征提取。首先,利用多张连续X线图像,记录颈椎在矢状位的连续运动。通过对连续图像的预处理分割出感兴趣区域,利用基于形态学的顶帽底帽变换与Retinex理论相结合的双增强算法修正不均匀光照,通过区域增长算法较好的提取出颈椎各椎体的左侧边缘,该边缘记录了单椎体的运动轨迹。通过对边缘数据的分析可以判断颈椎在矢状位前屈后伸运动中速率的改变和相邻两椎体相对位置的变化。最后,利用SoildWork软件建立颈椎FSU的几何模型,导入Ansys有限元分析软件中,通过单元类型划分,确定材料特性和网格划分等操作,给予边界条件限制其位移,施加预载荷和弯曲力矩,模拟其在前屈和后伸位的受力,得到应力云图、位移和椎体转角等,验证表明该模型具有一定的可靠性。通过有限元法对颈椎相关病理状态进行模拟,模型的应力状态、位移、转角的改变为颈椎在矢状位屈伸运动中角度、速率的改变提供了依据,解释了颈椎连续图像中相邻椎体位置发生变化的原因,为临床上医生的诊断、实验方案的制定和术后的评估提供了新思路。