5种不同张口位的颞下颌关节区三维有限元模型的建立.doc
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1、5种不同张口位的颞下颌关节区三维有限元模型的建立口腔医学研究2005年2月第2l卷第1期355种不同张口位的颞下颌关节区三维有限元模型的建立孔亮胡开进5,1宝林-y-e赵海涛张爱君秦新强(1.第四军医大学口腔医院颌面外科陕西西安710032;2.第四军医大学西京医院放射科;3.西安理工大学应用数学系)摘要目的:建立5种不同张口位TMJ三维有限元模型.方法:应用斜矢状3D/WATS薄层MR技术和Matlab科学计算软件,结合Ansys三维有限元专用软件对225层,层厚为1mm的TMJMR影像进行分析处理.结果:建立了更为准确的5种不同张口位的TMJ三维有限元模型.结论:3D/WATS薄层斜矢状位
2、MR技术的应用使得关节区软组织的显影更为清楚,建立更为精确的TMJ三维有限元模型.Matlab科学计算软件的高效识别,提高了建模效率,同时利用该软件模拟0.2mm厚的关节软骨,提高了模型的相似性.关键词颞下颌关节三维有限元模型薄层MR斜矢状位Matlab3D/WATS中图分类号R782.6文献标识码A文章编号167176512005)Ol003503ReconstructingThreedimensionalFiniteElementModelofTMJ,vitlIThinlayerMRscanningandMatlabSci-entificCalculationSoftware.,zgLia
3、ng,HuKai一n,BaoZn,eta1.DepartmentofOralandMaxiUofacialSur-ge,CollegeofStomatology,FourthMilitaoMedicalUniversity,Xian710032AbstractJObjective:Toreconstruct3Dfiniteelementmodelsoffivemouthopeningtemporomandibularjoint(TMJ).Methods:Weusethe3D/WATSthinlayerMRscanningandMatlabscientificcalculationsoftwar
4、etoreconstructthe3DfiniteelementmodelofTMJ.Result:Moreprecise3DfiniteelementmodelsofTMJwerereconstructed.Conclusion:The3D/WATSthinlayerMRscanningmadethemodelmoreprecise.AtthesametimeMatlabcanimprovetheefficiencyofreconstructingfiniteelementmodels.Cartilagefiniteelementmodelcreatedbythesoftware.Keywo
5、rdsTempommandibularjoint(TMJ)ThreedimensionalfiniteelementmodelThinlayerMRscanningSagittalscanningMatlab(MatrixLaboratory)3D/WATS生理状态下,TMJ参与开闭口,前后和侧方等功能运动,同时由于关节盘各部厚度不同,其从前向后是非均质体,并可以弯曲,因而不同张口位下的关节窝,关节盘和髁状突具体位置不尽相同.目前TMJ的FEA模型多局限在闭口位的基础上,不能模拟真实开闭口功能状态下TMJ的生物力学特点.本实验运用T1W/3D/WATS薄层斜矢状位MR扫描技术和Matlab软件
6、辅助建模,对如何建立不同张口位的T三维有限元模型方法进行探讨.1材料与方法1.1样本来源依据中华口腔医学会颞下颌关节学组推荐的颞下颌关节病标准病例,经两位副高职以上的从事颞下颌关节专业医师进行检查.选取一名牙列完整,无任何TMJ疾患的健康男性志愿者作为测试对象.作者简介孔亮(1979),男,陕西人,博士研究生,主要研究方向为颌面创伤和颅颌面种植的生物力学分析.通讯作者胡开进,电话:(029)833761021.2MR扫描闭口位扫描:测试对象取仰卧位,眶耳平面与水平面垂直,头部固定.采用Philips公司GyroscanInteraMaster1.5T超导MR成像系统(软件版本Release7.
7、2).用双侧TMJ线圈,选择T1W/3D/WATS(waterselective,WATS)序列对关节区进行斜矢状位扫描.成像参数选择如下:重复时间(TR)30ms,回波时间(TE)5.1Ills,梯度反转角(FA)300,视场(FOV)150mm,层厚lmm无间隔,成像矩阵256256,平均采集次数(NEX)为34.获得闭口位TMJ斜矢状位断层影像共22张.不同开口位扫描:自行设计辅助开口装置4个,厚度由l4cm,相邻递增lcm.将厚度为lcm的装置置于患者上下前牙之间,使用上述成像参数,获得开口度为lcm的图像22张后,嘱患者咬厚度为2cm的装置上,同样序列成像,依次进行直至患者达到最大开
8、口位(张口度4cm).共获得不同开口位TMJ斜矢状位断层影像224张.1.3MR图像的处理通过工作站将影像资料的DIC()M数据直接仔储为TIFF(TaggedLi11agePFmat)格式往Ph,lIIs1IJ软件中提取出感兴趣的部分(如髁状突父节盘,戈节窝等结构)将其存储为BMP(BflmaI)l莩l格式的藏度14Matlah绵程溪取转拽数据利用Md16.0软件编程漠取BMI像.仔成An:-:ys可以:接讽别的命令格式.同时利用Madab缩程在雠状突顶部模拟02mm厚的关节软骨,以提高填的儿何和力学相似陀1.5Aus处理数据良Ansy70巾菠取Matlal?转换的数据文件,l接将形成多条拟
9、合曲线.并将曲线形成面和体常规对建立的体划分有限元单元和节点.根据具体,J学要求进行材料属性,边界条件,力学加戴的幞拟和力学分析相关材:力参数如下袁l表1辑1羌学参数TableItlateria,hnlilIrnlrllln,.hI2结果生理状态下,荚节盘从向后是1F均质伴.各部厚度不同,园illf同张II位下的关节窝,关龋和髁状突具体位置不尽l卡H同本研究利jj31)/WAIS薄层斜矢状位f薄层扫描技术获取准确的盘窦兑系.同时利用Matlah软件编程获取处理后MR影像的边界数据,建立了包禽关节寓,关盘,髁状突软骨以及髁状突的五种不间张位的TMJ有限7模型一结果I所示3讨论目前TMJ【:II有
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