【摘要】 目的：探讨由活体直接获得人颞下颌关节（包括下颌骨、关节盘及关节结节）的三维影像以建立其三维有限元实体模型的方法。材料与方法：利用Auto-CAD软件及螺旋CT扫描技术与三维有限元分析方法相结合，将CT扫描图像转换为可用于有限元实体建模的数字图像。结果：三维有限元实体模型与螺旋CT三维重建影像比较，几何相似性与还原性良好，材料构造合理，并由此建立了理想的人颞下颌关节三维有限元模型。结论：在临床实践中，借助于螺旋CT扫描及Auto-CAD软件在活体建立人颞下颌关节三维有限元模型是切实可行的，结果是满意的。

　　能够获得可用于有限元实体建模的三维重建影像，一直是致力于有限元理论分析的国内外学者感兴趣的课题。已有学者采用切片法和CT法在尸体的基础上建立了下颌骨或颞下颌关节（temporomandibular joint，TMJ）的三维有限元模型并进行了相应的应力分析[1,2]。随着TMJ三维影像重建技术的应用[3,4]，对采用无损伤的CT扫描法对活体下颌骨进行三维影像重建及有限元实体建模，也开展了颇有意义的探讨[5]。但是，对于在活体基础上重建完整的TMJ（包括下颌骨、关节盘及关节结节）三维影像，并进行有限元三维建模，国内外尚未见报道。本研究利用TMJ螺旋CT三维影像重建技术与三维有限元分析方法相结合，借助于Auto-CAD技术，获得了人颞下颌关节的三维影像，并由此建立了其三维有限元模型，以期为TMJ生物力学研究在临床中的应用提供参考和依据。

1 材料与方法

1.1 TMJ螺旋CT扫描和三维影像重建
　　选择牙列完整，咬合关系正常，无咬合障碍，后牙为中性，无任何TMJ弹响、疼痛、张口受限和下颌脱位等颞下颌关节紊乱病症状和体征的成年健康女性志愿者1例作为建模素材。
　　采用Philip Tomoscan SR 7000 型CT 扫描机及Easy Vision CT/MR R2 工作站进行TMJ和下颌骨螺旋扫描及三维图像重建和显示。螺旋扫描参数为螺旋层厚3mm，床进速度 3mm/s，从髁状突到颏部连续横断扫描36层，重建薄层厚度1.5mm，选择骨组织窗观察断层和重建时的下颌骨。
1.2 CT扫描图像转换为图像文件
　　选用Agfa Arcus II型扫描仪处理TMJ CT断层平片，将CT扫描图像转化成计算机数字图像。根据CT二维平片图像的灰度值，由Adobe Photoshop 4.0图像处理软件分离出皮质骨、松质骨，以确定下颌骨各成分的边界，并将此边界及参考坐标转换为Auto-CAD 格式文件。在Auto-CAD中，通过将图形及坐标平移、按比例缩放，使位图坐标转化为真实坐标，并输出为DXF格式文件，见图1所示。

图1　CT 扫描图像的边界数字化转换
A.CT 二维断层平片 B.皮质骨松质骨的分离
C.边界的数字化提取

1.3 TMJ三维有限元实体模型的建立
　　采用ANSYS 5.3有限元分析软件进行TMJ的三维影像重建和实体建模。通过自编程序将边界坐标直接写为ANSYS命令文件。在ANSYS中，通过实体建模方法，将边界线逐步生成下颌骨各表面及实体。为简化起见，我们将下颌骨按解剖形态分为多个实体分别建模，每个实体之间通过共同面连接，因为在相对简单的实体上剖分网格比较容易。对于TMJ中关节盘的模拟，根据以往解剖研究发现[6]，在关节结节与髁状突之间建立了平均2mm厚的实体单元。另外，在髁状突表面设计了覆盖着平均0.2mm厚的关节软骨层。
　　借助ANSYS 5.3前处理程序软件，选用四面体单元自由划分网格，建立了1967个节点、7618个单元的人TMJ三维有限元模型。