无牙颌下颌骨及颞下颌关节三维有限元模型的建立.pdf

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第28卷第6期西安交通大学学报( 医学版) V ol. 28 No. 6
2 0 0 7 年 1 2 月 J ournal of Xi an J iaotong U niversity (Medical Sciences) Dec. 2007
无牙颌下颌骨及颞下颌关节三维有限元模型的建立
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安虹,白乐康,王一兵,卢焕友
(西安交通大学口腔医学院修复科,陕西西安 710061)
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摘要:目的2 构建功能状态下无牙颌下颌骨及颞下颌关节三维有限元模型,此模型将为无牙颌颞下颌关节( TMJ ) 生
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物力学研究奠定良好的基础。方法采用螺旋 CT 断层扫描法,获取无牙颌患者下颌骨及颞下颌关节形态数据,然后
将获得2 的每层 CT 片的图像输入计算机中,经二值化和边界提取方法进行图像处理,对所得数据点用 CAD 软件进行
曲线重构、曲面重构和实体重构,最终得到无牙颌患者下颌骨及颞下颌关节三维实体模型。结果通过前期的数据
采集、三维重建和后期的有限元建模,成功构建了无牙颌下颌骨及 TMJ 三维有限元模型。结论该模型在边界设定、
载荷方式以及载荷量方面,真实代表了口内情况,可用于无牙颌下颌骨及 TMJ 结构内的应力分布研究。
关键词:无牙颌;颞下颌关节;三维重建;有限元
中图分类号:R783. 4 文献标识码:A 文章编号:1671 8259 (2007) 06 0721 02
国内外许多学者采用不同手段对正常健康患者颞下颌关 1. 0 mm ,螺距(或 Pitch 值) 1. 5 ,电压 120 kV ,电流量 125 mA 。
节( temporomandibular joint , TMJ ) 进行了有限元研究。但数据分辨率为 944 × 944 ,共 63 张 CT 扫描片,将获得的每层
是,对无牙颌患者 TMJ 生物力学研究还未见到报道。本研究 CT 片的图像输入计算机,使用二值化和边界提取技术对每幅
采用螺旋 CT 断层扫描、计算机三维重建技术及三维有限元断层片进行图像处理,得到一系列断层数据。这些数据动态
法,以积零为整的思想作指导,建立无牙颌包括下颌骨的生成一个三维 STL 数据场,将 STL 数据转化成 ASC 格式的
TMJ 三维有限元模型,以期对口腔修复学提供重复利用率数据,再由 Surfacer 软件读取数据,建立由点云构成的下颌骨
高、应用范围广的无牙颌 TMJ 有限元模型。从而,为无牙颌大概轮廓。
包括下颌骨的 TMJ 生物力学分析打下良好的基础。在 Surfacer 中读取点云数据。由于数目较大,首先使用
点处理模块中的操作命令修整点云、取样、进行平滑处理。采
1 材料与方法
用“Sort by Nearest”命令,通过计算点云之间的距离来确定点
1. 1 研究对象为未曾进行全口义齿修复的无牙颌志愿者。与点之间的几何关系,将处理好的点云排序,再把每层的点整
筛选病例条件为:面部外形协调对称,面下 1/ 3 高度适中,张合成曲线(curves) ,然后利用线处理模块中的各种操作对每层
口运动及开口型正常、无偏斜;上下无牙颌牙槽嵴高、宽度适曲线进