三维有限元分析方法在口腔医学中的应用

有限元法（finite elementmethod，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。简言之，就是化整为零分析，积零为整研究[1]。

1943年R.Couran[2]首先提出有限元基本思想，1956年Turner[3]将有限元法在航空工业首次运用成功起，便被广泛应用于工程技术的各个领域。1973年Thresher[4]首先将有限元法应用于口腔医学，有限元法已经成为口腔生物力学研究领域中一种有效分析工具，为口腔疾病治疗、医疗器械的优化设计等提供理论依据。早期为二维有限元分析，随着生物力学及计算机技术的快速发展，三维有限元分析展现了广阔的应用前景。各种功能强大的有限元分析软件如NASTRAN、ASKA、SAP、ANSYS、MARC、ABAQUS等和三维设计软件如UG、Pro/E等的开发使有限元分析技术得以应用到各种复杂问题的研究。

有限元分析法能否客观、准确、真实地反映应力的分布状况，关键是能否建立恰当的模型，模型的几何相似性、力学相似性、网格的划分直接影响计算的结果。三维有限元建模大多采用CT图像处理法。通过确定建模范围后，设置一定参数对被测对象进行CT扫描，将一系列连续组织断层图像输入微机，经图像处理与造型处理后，利用反求工程技术快速地建立三维几何模型（可以在二维屏幕上显示出组织的三维结构，能更加真实、形象地再现各组织的空间结构），将建立的三维几何模型转入有限元软件进行网格划分和确立加载边界条件，建立三维有限元模型，为口腔医学的科研提供有效的信息。其基本过程如下图所示。

模型重建流程

本文就近几年三维有限元法应力分析在口腔医学中的应用做一综述：