MD  >> Vol. 5 No. 4 (December 2015)

    咀嚼系统包括全牙列精细结构的数字解剖学建模研究
    Digital Anatomy on of Masticatory System Including Full Teeth Structure

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作者:  

叶鹏程,管建锋,陈凯,张琳琳,方一鸣:温州医科大学附属第一医院口腔颌面外科,浙江 温州;
吴立军:温州医科大学数字化医学研究所,浙江 温州

关键词:
数字解剖学咀嚼系统牙列皮质骨厚度颞下颌关节Digital Anatomy Masticatory System Tooth Conrtical Bone Thickness Measurment Temporomandibular Joint

摘要:

目的:探讨建立包括上下颌骨双皮质层、牙髓、牙本质、牙骨质、牙釉质、牙周膜及颅颌面咬合三维解剖学模型的可行性,为后期导入Ansys软件定义各组织的材料属性建立系统的三维有限元模型做准备,以及为研究颅颌面、颞下颌关节及牙齿的生物力学特性提供建模思路。方法:采集第二代中国虚拟人男性第23号头颅CT图像、咀嚼肌MRI图像及双侧颞下颌关节盘MRI图像,以DICOM格式导入Mimics软件进行三维重建,再通过Geomagic-Stadio软件配准模型、优化模型及构建咀嚼系统包含牙体牙周精细模型。结果:建立了一个包含上颌骨双皮质层、下颌骨双皮质层,全牙列以及颞下颌关节骨骼肌肉系统和颅颌面的三维解剖学模型。结论:基于CT、MRI影像和解剖学,利用医学影像处理软件Mimics、Geomagic-Stadio可以精确、可行地构建包含全牙列精细结构和颞下颌关节骨骼肌肉咬合系统及颌面部的三维解剖学模型。该模型更加真实的还原了颌面部咬合系统的生物力学环境,为咬合系统骨骼肌肉协调功能的生物力学研究提供了新的建模方法和思路。

Objective: To discuss feasibility of constructing masticatory system including full teeth structure, temporomandibular joint and craniomaxillofacial structure based on imaging and anatomy. To prepare for defining the material properties on constructing the 3-D FEM of masticatory system by means of Ansys and to provide new ideas of modeling for research on biomechanics of the crani-omaxillofacial structure. Methods: CT machine and MRI machine were used to scan the skull, mas-ticatory muscles and bilateral temporomandibular joint in the second generation No. 23 of Chinese virtual human. CT and MRI image data in format of DICOM were in batches imported into Mimics to reconstruct 3-D model, then integrating and optimizing the models, constructing model of the masticatory system including full teeth structure by geomagic stadio. Results: A 3-D model of the masticatory system including full teeth structure, enamel, cementum, dentin, dental pulp, periodontal ligament, mandibular, maxillary, temporomandibular joint, craniomaxillofacial struc-ture is constructed. Conclusions: It is precise and feasible to construct a 3-D model of the mastica-tory system including full teeth structure based on CT images, MRI images and anatomy by means of Mimics and Geomagic Stadio. This model can restore the biomechanics environment of the mas-ticatory system, and provide new ideas of modeling for research on biomechanics of the masticatory system.

文章引用:
叶鹏程, 管建锋, 陈凯, 张琳琳, 吴立军, 方一鸣. 咀嚼系统包括全牙列精细结构的数字解剖学建模研究[J]. 医学诊断, 2015, 5(4): 61-66. http://dx.doi.org/10.12677/MD.2015.54012

参考文献

[1] 皮昕. 口腔解剖生理学[M]. 第6版. 北京: 人民卫生出版社, 2008: 285-286.
[2] Thresher, R.W. (1973) The Stress Analysis of Human Teeth. Journal of Biomechanics, 6, 443-449.
http://dx.doi.org/10.1016/0021-9290(73)90003-1
[3] 艾林, 丁伟. 有限元法与口腔生物力学. 临床口腔医学杂志, 2005, 21(5): 318-319.
[4] 王疆. 牙体组织精细三维有限元模型建立及应用的初步研究[D]: [硕士学位论文]. 西安: 第四军医大学口腔医院, 2006.
[5] 刘梦超, 吴信雷, 林崇翔, 等. 颞下颌关节骨骼肌肉系统三维有限元模型的构建[J]. 医用生物力学, 2015, 30(2): 60-67.
[6] 沈晓. Tip-Edge Plus 矫治器上颌尖牙移动特征及对前牙转矩表达影响的研究[D]: [博士学位论文]. 吉林: 吉林大学口腔医学院, 2012.
[7] 王慧媛. 固定义齿修复中牙周病基牙受力的有限元分析[D]: [硕士学位论文]. 西安: 第四军医大学口腔医院, 2006.
[8] 朱亚玲, 李闻颖, 张翼, 等. 上颌前牙舌侧差动内收力系三维有限元模型的建立[J]. 第三军医大学学报, 2014, 36(5): 466-469.
[9] 刘盼盼, 谢志伟, 李国菊, 等. 汉族均角成年人群下颌体形态的测量分析[J]. 山东大学学报, 2013, 51(12): 95-99.
[10] 关则任, 李淑婷, 常少海. 安氏II类1分类患者后牙区颊侧皮质骨厚度分析[J]. 广东牙病防治, 2014, 22(9): 476-480.
[11] 张晓燕, 周聪, 姜玲, 等. 应用显微CT测量前牙区骨皮质厚度[J]. 中国医药科学, 2012, 2(9): 20-22.
[12] 占柳, 谢淑娟, 潘卫红. 三维有限元法分析修复体应力变化的应用及前景[J]. 中国组织工程研究, 2013, 17(29): 5403-5408.
[13] 樊瑜波, 张晓峰, 唐高妍. 生理载荷作用下上颌中切牙牙周膜应力分布的三维有限元研究[J]. 生物医学工程学杂志, 1999(1): 21-24.
[14] 陈学鹏, 张加理, 顾锡荣. 三维有限元法在牙体牙髓病中的应用进展[J]. 国外医学口腔医学分册, 2004, 31(3): 235-237.
[15] 盛潇, 朱敏. 颞下颌关节三维有限元建模方法进展[J]. 口腔颌面外科杂志, 2011, 21(1): 68-71.
[16] 周健, 吴炜, 孙庚林, 等. 颧上颌骨复合体骨折坚强内固定三维有限元模型的建立及其初步分析[J]. 天津医科大学学报, 2007, 13(1): 1-3.