1.3　三维有限元法的概述

1.3.1　有限元法简介

有限元法（finite element method，FEM）是一种临床上已经被广泛使用和验证的重要的生物力学研究方法。它可将结构复杂的连续物体分散为有限个单元，在有限个体中借助其他相关软件技术对其进行所需处理，再从个体逆推至整体，分析整体和局部的相关性，继而分别计算出各自的位移和应力，此种方法可根据实验需要对模型进行力的加载与边界条件的约束。

1956年有限元的概念被提出以来，该方法就因其可以精准地对所需结构进行三维模型的重建而为大众所接受和喜爱。有限元法建立的模型更加接近客观实体，而且在模拟实验中，可以根据实验要求对模型进行模拟拉伸、弯曲、扭转、三点弯、抗疲劳等力学实验，可依据模型不同的形体变化而得到不同状况下的力学改变。随着电脑技术的高速发展，有限元模型分析法已广泛应用在人类生活技术领域的各个方面，医学上也不可或缺，如颌面骨折的分析、正畸矫治过程中力量的控制等。(https://www.daowen.com)

1.3.2　有限元法在颞下颌关节中的应用

颞下颌关节是由关节窝、关节盘、髁状突、关节囊等几部分组成的复杂而精细的结构，各个部分互相连接，软硬组织间彼此相互支持，共同构成了一个完整而灵活的关节。它是颌面部唯一的一个关节，且结构极为精细、复杂。它参与了颅颌系统的整体功能，对人体极为重要。临床上经常可看到因关节弹响或关节区疼痛前来就诊者，这些患者都是因为颞下颌关节受到超出正常范围的力而出现了颞下颌关节损伤。在对OSAHS患者的治疗过程中，如若下颌骨移位不当时，患者可出现颞下颌关节的不适和损伤。颞下颌关节盘（articular disc，AD）是位于髁突和关节窝之间坚韧的纤维组织结构，是颞下颌关节重要的组成和行使功能的部分，起着减少髁突与关节窝骨性结构之间不协调性的功能。

Beek等[31]采用三维数值模拟方法，研究下颌骨的运动对颞下颌关节的影响，从中发现关节盘具有很好的自身协调能力，能通过位置变化来适应颞下颌关节的不同运动。郭宏等[32]建立的下颌骨、颞下颌关节包含咀嚼肌和下牙列的三维有限元模型证实了通过MR图像处理法建模，不仅数据准确关节盘外形清晰，而且模型重复性好，几何相似性高。郭维鹏等[33]建立的下颌骨有限元模型中包含了完整的下颌骨和颞下颌关节，在模型较为精准的基础上得到了关节盘等部位应力分布的数据，通过数据得出关节盘中带平均应力最大，后带次之，前带最小。王世雄等[34]建立的包含颞下颌关节的颅面三维有限元模型验证了DICOM数据直接建模法是真正做到了自动化辅助建模，可避免数据的丢失，并且模型可以很好地进行模拟前方牵引矫治力对上颌骨的作用。丁月峰等[35]在多种软件和图像联合技术构建个体化颞下颌关节的三维有限元模型的初步研究中再次证实利用CT和MRI的影像数据，再结合其他多个种类的建模软件，如逆向工程软件，可以较为准确地建立包含关节窝、关节盘和髁突的颞下颌关节模型。2012年何琴等[36]建立的OSAHS患者下颌骨和颞下颌关节三维有限元模型，为本研究提供了原始经验和条件。