人体骨肌系统个体间的差异性、多样性以及活体实验的局限性,使得关于人体力学特性的研究工作开展十分困难。与此同时,随着医疗条件的改善,各种临床手术方法不断的涌现,如何有效的选择手术方案及评价术后效果,成为当前相关领域生物医学学者的重要研究工作。本文基于上海交通大学生物医学制造与生命质量工程研究所承担的―中国力学虚拟人‖国家自然科学基金重点项目以及与上海市第九人民医院口腔修复科合作的项目为支撑,研究了人体脊柱和颅颌复合体系统的模型建立相关问题及其在临床问题中的应用。具体内容包括:一)基于冷冻切片断层图像数据建立人体脊柱胸腰部的几何仿真模型后,依据人体解剖学结构建立了包括椎体皮松质骨、后部结构、终板、纤维环及髓核等部分在内的三维有限元模型,优化了中国力学虚拟人模型数据库。二)取腰椎L3-L4功能单元为研究对象,探讨了有限元建模技巧及原则,并通过建立网格参数不同的五组模型进行分析对比,所得结论为人体生物力学限元模型网格参数的选择提供了依据和参考。三)基于CT断层扫描数据辅以层切法,建立了中国标准人的模块化颅颌复合体几何及有限元模型,模型包括骨骼、牙齿、牙周膜、粘膜、咀嚼肌等部分,并开发了人体骨肌生物力学分析软件头部及牙齿模块,完善了中国力学虚拟人头部模块平台。四)利用上述平台研究了口腔临床医学中肯氏I类缺失修复重建的生物力学问题,通过对比五种常见修复方案的研究结果评价各方案优劣,为临床病例修复方案的选择提供了理论支持,造福患者。本文建立了人体脊柱胸腰部和头部的几何模型和有限元模型,可以广泛地应用于生物力学研究,如对牙列缺损修复重建的生物力学评价,从而指导修复义齿的设计。