图2　全牙列下颌骨三维有限元模型

3　讨　论

3.1　传统的建模方法多用人工测读标本或标本模型切片、磨片的方法分别逐层测绘断层外 形坐标，也有的直接测取标本的三维形态坐标，生成三维实体模型。这些方法通常耗费大量 的人力和时间，而且难以准确表达比较复杂甚至细微的结构，本研究中提出的建模方式，结 合了先进的牙CT技术和现代计算机强大的图像处理系统，采用交互式人机对话形式获得CT断 层影像的轮廓数据，并应用美国AIS公司的Algor有限元软件划分有限元网格。在建模中我们 以特征截面来定义多面体，使多面体的各点尽量保持在结构的外轮廓的包络线上，准确再现 各截面的形态。由于CT扫描间断的恒定性，因此，对有些细微结构来说，截面形态的变化出现跳跃和不连续性，而且所获取的截面并非是特征性截面。而且CT图像总是具有一定面积的 两维曲线，而在髁突顶端、牙尖、根尖、牙槽嵴等区域均是曲面。为此，鉴于上述原因，我 们采用了过渡截面以及插层和加层的方法，以保证牙颌组织中各结构特征的完整性。另外， 在有限元单元的分配上，对部分细微结构采取网格加密，避免信息损失。而对如下颌升支及 颌骨部分网格的划分则相对粗些，这样可以减少工作量和计算难度。因此，在特殊结构的三 维有限元模型的重建中，仍需要人的介入进行部分结构的替代和嵌入。经上述加工、处理后 的CT断层影像与样本相似程度极高，能够准确分辩牙体、根管、牙周膜、皮质骨、松质骨等 结构，有利于结构处理和力学参数的使用。
3.2　自1972年CT问世以来，CT检查在临床医疗实践中显示了巨大的先进性和优越性。具有 以下优点〔8〕：①CT断层影像间形变较小，获得的信息全面、准确，并能反应较细 致复杂的结构；②扫描无创伤和破坏性，保存了被检对象或物体的完整；③每一断层的二维 信息定位准确，且空间位置依次排列；④分辩率高，便于图像分割和力学参数的应用；⑤数 据、图形、图像可重复使用。
　　由于CT断层影像可全面准确再现比较细微或复杂的结构，且表现的形态、结构完整，数据精 确，从而使这一技术成功地应用于解剖学和形态学的研究。
3.3　有限元分析法自20世纪60年代初期，随着计算机技术的快速发展而诞生，并逐步发展 成为工程中应用最广泛的方法。有限元法可用于任何问题的力学研究。它与传统实验性应力 分析相比，可提供模型任何部位的应力和位移，并可根据需要修改力学参数，在维持原模型 几何形状不变的情况下，对各种应力的大小和分布进行对比分析。由于使用了先进的电子计 算机，庞大的数据处理则变得较为容易。这种方法高效，精确，可信度高，低成本，已成为 结构优化设计、材料非线性和几何非线性分析的一种实用、有效、方便的应力分析 方法。
　　但有限元方法分析结果受诸多因素的影响。例如：单元划分的粗细程度、几何形状相似性问 题、载荷情况及假设条件与真实情况的差异及使用的分析软件等等，均影响分析结果的精确 性〔9〕。因此，为提高有限元分析结果的可靠性，合理设计模型及设置边界条件是 十分重要的。

4　小　结

　　本研究将牙CT技术和有限元方法有机地结合起来，应用于下颌骨三维模型的重建，它与常规 的切片或磨片以及三维定点测量方法建模相比，具有无损伤性，而且输入计算机的图形、图 象和数据可重复使用。重现的牙颌组织的形态、结构相似性好，适应了口腔组织结构复杂的 要求。同时，研究者可根据需要对个别参数进行修改，模拟各种牙列缺损类型及牙周支持组 织的病变情况。通过对支持组织的应力分析研究，了解修复体及基牙牙周组织的应力分布状 况，为口腔生物力学的研究和优化修复体设计提供了研究手段。

作者单位：郑元俐（上海第二医科大学口腔医学院　 200011）
张富强（上海第二医科大学口腔医学院　 200011）

责任编辑：姚红祥