国内外许多学者采用不同手段对正常健康患者颞下颌关节(temporomandibular joint, TMJ)进行了有限元研究。但是，对无牙颌患者TMJ生物力学研究还未见到报道。本研究采用螺旋CT断层扫描、计算机三维重建技术及三维有限元法，以积零为整的思想作指导，建立无牙颌包括下颌骨的TMJ三维有限元模型，以期对口腔修复学提供重复利用率高、应用范围广的无牙颌TMJ有限元模型。从而，为无牙颌包括下颌骨的TMJ生物力学分析打下良好的基础。

　　1  材料与方法

　　1.1  研究对象 

　　为未曾进行全口义齿修复的无牙颌志愿者。筛选病例条件为：面部外形协调对称，面下1/3高度适中，张口运动及开口型正常、无偏斜；上下无牙颌牙槽嵴高、宽度适中，颌弓的前后、左右位置关系正常。临床检查无TMJ相关症候群，Xray断层片显示TMJ形态、结构正常。对筛选出的病例常规制取印模，灌注石膏模型。在模型上，以游标卡尺对牙弓几何尺寸进行测量，筛选出符合统计数据平均值[12]的病例1例作为本次实验最终选用的研究对象。测量息止颌位面下1/3高度减2、4、6、8mm为垂直距离，行颌位记录，用常规方法制作完成四副不同垂直距离的全口义齿。H2、H4、H6、H8分别表示戴息止合间隙为2、4、6、8mm全口义齿时无牙颌患者的垂直距离。

　　1.2  构建有限元模型 

　　采用美国Picker公司PQ6000型螺旋CT扫描机对双侧TMJ及下颌骨进行闭口位(上、下牙正中接触，呈静止状态)扫描。患者仰卧位，扫描从TMJ关节窝顶上方1mm到颏部连续横断63层，层厚(或X线准值)1.0mm，螺距(或Pitch值)1.5，电压120kV，电流量125mA。数据分辨率为944×944，共63张CT扫描片，将获得的每层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断层片进行图像处理，得到一系列断层数据。这些数据动态生成一个三维STL数据场，将STL数据转化成ASC格式的数据，再由Surfacer软件读取数据，建立由点云构成的下颌骨大概轮廓。

    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。采用“Sort by Nearest”命令，通过计算点云之间的距离来确定点与点之间的几何关系，将处理好的点云排序，再把每层的点整合成曲线(curves)，然后利用线处理模块中的各种操作对每层曲线进行平滑处理，即完成曲线构建。将在Surfacer中建好的每层曲线，通过IGES格式导入ANSYS，利用ANSYS软件前处理模块的建模功能，自底向上构建成下颌骨实体模型。再在已建的模型髁突顶端增建厚度为2mm的关节盘[9]，采用ANSYS V8.0软件进行自动网格划分有限元单元和结点。模型中的各种材料均视为各项同性、均质连续的线弹性材料，且符合小变形条件。有关材料的力学参数引自参考文献[3]。

　　1.3  边界条件及加载方式 

　　将关节盘上表面和下颌角进行固定约束，取全口义齿患者最大牙合力的均值[4]，在下颌骨模型双侧后牙相应位点垂直加载。

　　2  结 果

    本实验通过前期的数据采集、三维重建和后期的有限元建模，成功构建了包括皮质骨、松质骨、关节盘在内的无牙颌下颌骨及TMJ三维有限元模型。共生成单元数分别为142158、142482、141166、143250，结点数分别为29032、29098、28778、29224的MH2、MH4、MH6、MH8三维有限元模型(图1-4)。

　　3  讨 论

    有限元方法由于其独特的优势，已在口腔生物力学研究中得到广泛应用，成为一种有效的研究工具，为口腔各学科的临床医疗、教学和科研提供了大量的理论依据[56]。有限元法最基础而又最关键的工作是有限元模型的建立[3,7]。为了使研究的结果更具有普遍性，标本取自于活体。