关键词： 下颌骨；三维；有限元法
【摘要】 目的：建立正常人下颌骨三维有限元模型，为以后的生物力学研究和分析奠定基础。方法：利用螺旋ct三维影像重建技术与三维有限元方法结合建立人下颌骨有限元模型。结果：获得良好的下颌骨三维有限元模型，并可模拟不同工作状况模型各部分的力学改变。结论：利用螺旋ct三维影像重建技术与三维有限元方法结合，建立正常人下颌骨三维有限元模型是切实可行的。
完整全面地认识tmj的受力状况，了解髁状突在下颌承受机械负荷中所发挥的作用，是掌握颞下颌关节紊乱病(temporomandibular joint disorders,tmd)发病和治疗机制的前提。然而，由于研究方法和手段的限制，对颞下颌关节(temporomandibular joint, tmj)生物力学行为的认识一直未取得令人满意的成果。随着有限元理论分析方法在这一领域的应用，对tmj的应力分布及变化规律有了初步的认识。本研究目的在于利用螺旋ct维影像重建技术与三维有限元技术方法结合，建立正常人下颌骨三维有限元模型，为以后的生物力学研究和分析奠定基础。
1 材料和方法
选择牙列完整，咬合关系正常，无咬合障碍，后牙为中性，无任何tmd症状和体征的健康成年女性志愿者一例。
1.1 tmj螺旋ct扫描和三维影像重建
采用philip tomoscan sr 7000型ct扫描机及easy vision ct/mr r2工作站进行tmj和下颌骨螺旋ct扫描及三维图像重建和显示。螺旋ct扫描参数为螺旋层厚3mm，床进速度3mm/s，从髁状突到颏部连续横断扫描36层，重建薄层厚度1.5mm，选择骨组织窗观察断层和重建时的下颌骨。
1.2 下颌骨三维有限元模型的建立
选用mtv-1801cb(ccd camera, mintron)摄像机，图像监视器和ca-p530伪彩色图像采集卡处理ct断层图片，分离出下颌骨，将ct扫描图像转化成计算机数字图像，再经自编程序转换为auto-cad 格式文件和真实坐标，借助supper sap前处理程序软件自动读取图像边界，并进行网格划分，以建立下颌骨三维有限元模型。
本研究分别考虑皮质骨和松质骨的材料特性，选取下颌骨外层单元作为皮质内弹性模量为1.37×104mpa,泊松比为0.30，选取下颌骨的内层单元为松质骨，弹性模量为7.93×103mpa，泊松比为0.30[1]。假设模型中各材料和组织为连续、均质、各向同性的线弹性材料。
关于咀嚼肌的确定，本研究选择与闭口及咬合运动有关的左右侧各四组共十六块肌肉：咬肌（深层和浅层），翼内肌，颞肌（分为前，中，后束），翼外肌（分为上，下头）。将这些肌肉用只受拉不受压的杆单元来模拟，与下颌骨连接。各肌肉起止点坐标及横截面积参考faulkner等[2]和osborn 等[3]的研究结果，如表1所示。肌肉弹性模量为8.2mpa,泊松比为0.40[4]。
表1 各咀嚼肌起止点坐标及横截面面积
咀嚼肌
起点坐标（cm）
止点坐标（cm）
横截面面积（cm）
x
y
z
x
y
z
嚼肌浅层前
+/-4.66
6.13
0.00
+/-6.11
5.312
5.00
1.03
后
+/-4.52
7.63
0.00
+/-7.21
6.71
5.90
0.96
嚼肌深层前
+/-4.60
6.96
2.00
+/-7.21
7.21
5.90
0.74
后
4.88
8.00
2.00
+/-6.91
8.41
6.20
0.67
翼内肌前束
4.19
7.03
0.00
+/-2.61
6.31
2.80
0.59
后束
4.59
8.26
0.80
+/-2.21
7.31
3.90
1.33
翼外肌上头
+/-4.79
9.65
5.20
+/-2.91
7.71
6.10
0.89
中头
+/-5.00
9.33
5.20
+/-2.61
7.61
5.30
0.96
下头
+/-5.63
9.71
5.20
+/-2.50
7.31
4.30
1.03
颞肌中束
+/-4.74
5.69
4.80
+/-5.21
7.01
9.80
2.00
前束
+/-5.07
6.56
5.20
+/-6.51
10.21
10.60
1.26
后束
+/-4.69
6.11
5.20
+/-6.01
12.61
9.20
1.18
注：表中x轴坐标的＋表示左侧咀嚼肌，－表示右侧咀嚼肌本新闻共3页,当前在第1页123
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