2.1　有限元三维重建的发展

有限元分析法的基础是有限元模型的建立，模型的准确与否直接关系到研究的结果和意义。它可以对复杂几何形状物体进行建模，求得整体和局部的应力和位移值及其分布规律，并可以根据需要改变载荷与边界约束条件等力学参数，方便地对其应力大小和分布变化进行对比分析。该研究方法高效、精确，已成为非线性分析的一种实用、有效、方便的应力分析方法[38]。目前三维有限元法在国内外口腔研究中的应用已十分广泛，基于医学图像建立三维有限元模型已经成为人体生物力学研究的一个重要方向。

如今，有限元模型已广泛应用于人体生物力学的研究。随着计算机可视化技术的快速发展，特别是计算机断层射线扫描成像（CT）和核磁共振成像（MRI）技术中二维医学图像的清晰获取，使人体中不能被完全描述的内部信息、各脏器不易得到的相对空间中的位置关系，可以通过三维有限元模型的重建得到直观的表达，为医生临床实践提供直观的参照。这些因素促使三维重建技术在医学诊断及研究领域的应用日益增多。近年来，电子计算机技术的发展以及一些大型三维重建软件如Mimics的出现，使建立复杂、精确的三维有限元模型成为可能，有限元计算软件如Ansys、Abaqus的开发使有限元模型的建立更为简单。

目前有限元三维建模的方法主要有以下几种[39]：

（1）磨片切片法：通过切割模型，逐层测绘断层外形坐标，把截面图像输入计算机，进行图像处理及分析。此法会破坏模型，过程比较复杂，在切片时无法做到精确，主观性大，对一些复杂精细的结构无法准确表达。(https://www.daowen.com)

（2）三维测量法：对模型采用扫描、全息照相的方法进行测量，获取三维数据，在计算机中建成三维模型。其缺点是成本较高，数据处理时间较长[40]；模型生成后还要进行数据转换，才能为有限元建模使用；只能得到表面数据，无法反映内在的组织结构特性。

（3）图像处理法：采用CT扫描拍摄胶片，再经摄像、图像采集等多种手段对CT断层片图像进行处理和转化，在反复操作过程中易因各种人为因素造成数据损失。

（4）DICOM数据直接建模法：此法简化了CT建模的程序，可直接进行数据的存取和传输，最大限度地保证信息和数据的完整和准确性，且数据和图像可重复使用。

本实验采用DICOM数据直接建模法，将图像信息直接导入Mimics软件，对DICOM数据进行直接建模。此法简化了CT建模的程序，避免因反复操作造成数据失真或丢失，真正实现了自动化辅助建模[41]。