人体颌面部软硬组织三维建模及其有限元分析

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口腔颌面外科手术,尤其是正颌外科手术,主要针对面部骨性形态异常的患者。颌面部属于人体的显露部位,正颌外科手术的手术结果将直接影响患者的面部美学效果,对患者的日常生活至关重要。多年来,术前无法预测术后面部软组织的形态变化一直限制手术精确性。传统的方法一般是通过头影测量片在二维空间上进行手术的术后预测,预测结果不够准确。如何准确地预测术后颜面软组织的形态变化一直是临床医生关心和研究的课题之一。了解软组织的形态变化对手术效果的预测是十分重要的。  本文主要研究内容是基于人体颌面部的螺旋CT图像,建立下颌(包括下颌骨及覆盖的软组织)三维有限元模型,在不同位移条件下,探索下颌骨与软组织的相互作用,及对软组织位移形变的影响。  本文的主要研究内容有:  1.建立颌面部软组织有限元模型。考虑到软组织中不同组分对软组织生物力学特性的影响,提取1.5mm厚度的皮肤组织,利用灰度及形态学操作提取肌肉组织,对皮肤、肌肉、脂肪进行了区分。并结合CT赋材质法,为不同类型软组织分别赋予不同的材料属性,建立了面部软组织的多层模型;  2.建立颌面部骨组织有限元模型。采用经验公式,利用下颌骨CT值、表观密度和骨弹性模量之间的对应关系,根据构成骨的灰度值计算骨的表观密度,并由表观密度推算出骨的弹性模量,更接近下颌骨的实际;  3.将骨与软组织连接的部位建立接触对,采用非线性接触分析的方法进行分析,以探讨软硬组织间的相互作用;  4.基于所建立的有限元模型,对骨移位后软组织的位移变化进行了有限元分析。
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