1.5　有限元方法在OSAHS中的应用

有限元法（finite element method，FEM）是一种实用有效的理论应力分析方法。该方法首先把连续的弹性体分割为有限个单元，以其结合体来代替原弹性体，然后借助计算机进行数据的处理及运算，对连续体离散成的有限个单元进行力学分析，并由此获得整个连续体的力学性质特征。

目前对OSAHS患者上气道的研究方法主要包括二维（X线头影测量）和三维研究（CT、MRI、三维有限元）。X线头影测量在上气道组织形态研究的早期被广泛应用，它对OSAHS的病因能起到一定的定性和定位作用，但观测指标有限，难以全面反映OSAHS的病理生理状态，对病因诊断存在局限性。CT和MRI作为三维影像可以通过长、宽、高三个方向对OSAHS患者上气道阻塞部位进行定性和定位。虽然CT和MRI属于三维研究技术，但它们是一种静态的影像学诊断技术，不能反映OSAHS患者上气道的受力变化、应力分析等情况，这就体现出了三维有限元法的优越性。

近年来由于计算机生物力学的飞速发展，三维有限元法已被广泛应用于医疗领域，三维有限元法在对OSAHS进行研究方面也取得了一些进展。Shome B等学者[51]对OSAS患者咽腔进行三维重建，对OSAS患者经过不同治疗方法后的咽腔流场特性进行了对比。Svancara P等学者[52]在捷克人发元音“a”时建立了三维有限元模型上气道形态并予以分析。Allen等学者[53]建立了儿童上呼吸道三维有限元模型（包括口腔和咽腔），对气体流场进行稳态模拟及分析。Zhang等学者[54-56]建立了上气道模型，模型包括口腔、咽、喉和支气管，用于研究气道中微小粒子的传送和沉积作用。(https://www.daowen.com)

Yaqi Huang等学者[57]建立正常人上气道有限元模型，用来研究咽部塌陷与解剖因素之间的相关性时指出，有限元模型可推动OSAHS病因研究与治疗方法的改进。孙秀珍等学者[58]重建了人体上呼吸道三维有限元模型并进行了流场数值的模拟研究，证实了重建上呼吸道结构和数值模拟方法的可行性。Yaqi Huang等学者[57]利用OSAHS患者上气道有限元模型预测上气道手术治疗OSAHS的效果，认为应用有限元模型可以假设验证上气道各种解剖因素对OSAHS的影响。Nithiarasu P等学者[59]对上气道有限元分析后认为口咽、喉咽更易狭窄。王莹等学者[60]建立了精确量化的上呼吸道生物力学模型，将OSAHS患者与正常人上呼吸道流场特性比较得出，患者上呼吸道气流速度、压力和壁面剪切应力的分布以及数值与正常人有明显的不同。这些研究者共同认为上气道解剖结构可以通过三维有限元模型真实地反映，上气道发生的生物力学变化可以运用有限元方法进行准确的分析。

本课题选用OSAHS患者CT图像，建立包括上气道、下颌骨、舌体、舌骨、颞下颌关节盘及气道周围软组织在内的三维有限元模型，将模型整合后建立OSAHS患者上气道及毗邻结构的三维有限元模型，并对整合后模型中的下颌骨部分，分别加载下颌位于下颌最大前伸量的20%、40%、60%、68%、70%、75%、80%、100%，观察下颌在位移加载时舌体位置及应力变化，舌后气道段最小截面处矢状径、横径的变化。