1.5 载荷条件
根据具体研究内容设计。
2 结 果
建立了包括下颌骨的TMJ三维有限元模型，较真实地摸拟了咀嚼肌、韧带以及对颌牙的约束，为一系列TMJ及下颌骨的力学研究提供了相似性好的FEM模型。
表2 咀嚼肌及关节韧带的有关参数〔4〕 |
| 名称 |
有效生理
性截面积
(cm2) |
长度
(cm) |
方向(°) |
| α |
β |
γ |
| SM |
1.910 |
6.30 |
78.05(101.95) |
65.23 |
27.87 |
| DM |
0.820 |
2.70 |
56.90(123.10) |
110.98 |
40.70 |
| MP |
1.330 |
4.60 |
119.10(60.90) |
68.10 |
37.70 |
| AT |
1.550 |
6.39 |
81.40(98.60) |
87.48 |
8.89 |
| MT |
0.920 |
8.50 |
77.20(102.80) |
120.00 |
33.18 |
| PT |
0.710 |
10.10 |
78.00(102.00) |
148.76 |
61.70 |
| ILP |
0.181 |
3.70 |
129.10(50.90) |
40.80 |
100.00 |
| SLP |
0.170 |
2.80 |
139.60(40.40) |
49.83 |
85.76 |
| StL |
|
2.00 |
120.00(60.00) |
120.00 |
30.00 |
| SpL |
|
3.50 |
95.00(85.00) |
100.00 |
15.00 |
| DTL |
|
0.80 |
68.00(112.00) |
20.00 |
97.20 |
| STL |
|
1.20 |
65.40(114.60) |
34.00 |
70.50 |
注：①三维坐标系与本研究模型一致；②α为与X轴间角，β为与Y轴间角；γ为与Z轴间角；③由于双侧结构完全对称，故β，γ两侧完全相同，α角左、右互补，括号内为左侧，括号外α值为右侧。
3 讨 论
3.1 TMJ模型的建立
在以往的研究中，常常忽略了关节盘的存在〔1〕，可能是TMJ复杂的结构或某些研究目的不需要所致，但这大大影响模型的相似性是显而易见的。近年Tanaka〔5,6〕已报道建立包括TMJ的下颌骨三维有限元模型，将关节盘模拟为2 mm厚的组织覆盖于髁突表面，较以前的研究有所改进。但仍有欠缺：(1)没有反应关节盘的正常结构形态；(2)所引力学参数为狗关节盘的参数，这都将影响模型的相似性。
本研究根据最新TMJ组织的生物力学研究结果，按同龄人的髁突软骨、关节盘结构形态和有关力学参数建立TMJ三维有限元模型，使模型相似性大大提高，与实体进一步接近。这在国内外尚未见报道。
3.2 模型的几何相似性
FEM分析TMJ的受力时，下颌骨及其牙列是不容忽视的重要因素。TMJ属双侧联动关节，即二者互相影响，只有建立包括下颌骨的双侧TMJ模型才符合实际情况。此外，“是颞下颌关节的延伸”，故应建立完整的牙列方能更真实地模拟其约束和载荷。据此，本研究采用先进的CT断层扫描技术，使实体模型(活体)离散化，截面几何形状精确，建立了包括下颌骨及其牙列的双侧TMJ三维有限元模型，较真实地代表原物的结构形态，几何相似性明显提高，同时为进一步提高模型的约束相似性、载荷相似性等奠定了基础。与以往的研究模型明显不同〔7〕。
3.3 模型的力学相似性
下颌骨力学性能研究表明〔8〕：下颌骨最大刚度方向与其弯曲之抛物线方向呈切线关系。长骨的最大刚度方向与其长轴方向一致，因此，下颌骨的力学性能分布可看成弯曲的长骨，其最大刚度方向与其弯曲方向一致。下颌骨属各向异性材料，完全各向异性的独立弹性分量达21个，有关力学参数目前尚无法获取，实际应用时还很难做到。正交各向异性将弹性分量减为9个，即在一定程度上反应了材料的各向异性特征，又容易获得材料参数，故本实验采用了正交各向异性处理下颌骨的力学性能，使模型的力学相似性得到提高。髁突软骨和关节盘的力学参数为同龄人的同种组织参数，因此，本实验模型的力学相似性将明显提高。
3.4 模型的约束相似性
有限元法分析TMJ的受力时，咀嚼肌和关节韧带是不容忽视的关键因素，将直接影响模型的生物相似性。本研究根据临床情况和目的需要，参照咀嚼肌肉的有效生理性截面积、长度和弹性参数，按正常咀嚼肌三维空间行走方向， 以柔索约束形式或约束反力形式作用于各咀嚼肌的附着中心处。在面处的约束采用受压间隙元形式，较以往的研究更真实模拟了只有在与对颌牙接触时才受到约束限制的实际情况。这些都将提高模型的约束、生物相似性，前者在国内外未见报道。
责任编辑：姚红祥 |