下颌骨移植术后皮瓣发育过程（下颌骨截骨整形手术三维有限元模型的建立）

【摘要】

目的 在下颌骨截骨的整形手术中建立下颌关节三维有限元模型，并对其应用情况进行观察与分析。

方法 选取颅领面系统表现正常的女性青年志愿者作为研究对象，采用薄层CT对其进行断层扫描，并以此得DICOM格式的文件，再通过Ansys以及Mimics软件进行建模，采用仅受拉的Link10单元模拟下咀嚼肌以及下颌韧带的约束，在对关节窝进行约束时采用接触单元的方法。

结果 成功地建立了包括颞下颌关节、韧带以及肌肉在正常下的领骨三维有限元模型，并且能够根据实验的不同设计建立不同的实验分模型。

结论 使得模型的相似性有了极大的提高，为下一步对颌角截骨的整形生物力学的研究奠定了一定的基础。

【关键词】下颌骨截骨整形手术；三维有限元模型 ；生物力学

随着计算机相关技术的不断进步，在力学研究中，有限元法己逐渐成为其中最为重要的分析方法之一，在工程设计与制造等领域均获得了较为广泛的应用，近年来，其在生物力学相关研究中也得到了十分广泛的应用【1】。本文中应用了薄层CT的扫描技术，并采用DICOM标准格式对Mimics软件处理进行导入，最终采用Ansys的有限元软件有效且快速地对无牙下颌骨以及颞下颌关节(TMJ)三维有限元模型进行建立。

1 资料与方法

1．1 一般 资料

选取颅颌面系统表现正常的女性青年志愿者，以其作为标本，采用薄层CT对其进行断层扫描。经过检查，志愿者牙周健康，为I类磨牙关系，且患者并无TMJ疾病。

1．2 进行试验的应用设备

(1)对CT扫描机进行选择:使用飞利浦Brilliance64型号的排螺旋CT扫描机对患者进行扫描,保证扫描的精确性｡

(2)在进行试验时对所使用计算机相应系统的硬件配置的相应要求:硬盘为640G,CPU为Core2双核,内存为2.8G,4GDDR2｡

(3)试验所使用的计算机的操作系统主要应用:Windows XP Professional Sp3｡

(4)试验所使用的软件为:Mimics 12.0(Materialises Interactive Medical Image Control System): Ansys12.0(Analysis System)｡

1．3 方法

1.3．1 C T 扫描

由护理人员将患者的头颅在头颅固定架上进行固定，并由相关医生对患者全颅采用轴向断层扫描方法，进行连续且无间隔的扫描，保证扫描的基准线能够与眶-耳平行，层厚为0.673mm，扫描的参数为120kV，230mas，在颞下颌关节以及下颌骨出进行连续的170层扫描，将得到的图像经过联机工作处处理成为DICOM格式的数据文件，并进行刻录存盘。

1．3．2 三维有限元模型的建立

将经过处理的CT图像中已经优化好的表面网格输出成为Ansys12．0软件能够进行识别的Ansys element格式的文件，并且在软件中将该文件进行导入，选择10节点四面体单元的Solid92，以其进行三维网格的划分，并以此生成实体的模型，经计算显示，共生成了161788个单元以及189057个节点。

2结果

成功建立了包括颞下颌关节、韧带以及肌肉在正常下的颌骨三维有限元模型，并且能够根据实验的不同设计建立不同的实验分模型，有着极强的临床实际应用性。

3讨论

与传统的实验相比，有限元技术有着更多的临床应用优点，然而，该技术的分析结果也受诸多因素的影响，例如模型的相似程度，单元划分的细致程度、载荷情况、真实情况与边界条件之间的差异性等，均会影响分析结果的精确程度。

如何提高有限元分析结果的可靠性与精确性，模型边界条件的设置以及精确程度等方面均十分重要[2]。

由于牙颌组织中牙周膜、牙齿、牙槽骨以及颌骨等修复体的外形与结构不规则、多样以及受力较为复杂，如何精确获取以上结构的几何形态，并进行计算机的数字化，以此建立较为精确且完整的下颌骨三维有限元模型是实现有限元分析的关键。

由于有限元的相关技术需要对复杂研究实体中一些较为次要的因素以及结构进行简化，而试验中仍有许多试验条件并不能满足，仍处于假设阶段，故有限元计算结果的绝对值与人体的真实值仍有一定的差距，并且，生物体存在着个体差异，当前的有限元技术并不能够在试验模型中应用，因此，有限元相关技术实际来说仍处于研究阶段，应对其进行深入研究并使该技术不断成熟。

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