X线头颅正位定位片硬组织形态二维有限元分析模型的建立
作者：田杰 林珠 杭洽时 陈彬 王为 李国华
单位：第四军医大学口腔医学院 林珠 710032；田杰 现在大连解放军210医院工作；杭洽时 陈彬 第四军医大学医电系；王为 李国华 解放军第210医院口腔科
关键词：测颅法；颅骨；二维；有限元法；模型
实用口腔医学杂志990218 〔摘要〕 目的:建立X线头颅正位定位片硬组织形态二维有限元分析模型。方法:基于有限元分析的原理,选择头颅正位定位片硬组织标志点作为节点,按照解剖结构及结构间关系对硬组织进行单元划分。结果:选择头颅正位定位片硬组织标志点71个作为节点,将冠状面上颅颌面硬组织划分成25个三角形单元,建立了一个较为全面的头颅正位定位片硬组织形态二维有限元分析模型.结论:该模型可用于颅颌面硬组织在冠状面上的形态特征及因生长、正畸矫治、正颌手术引起的形态变化研究。
Establishment of a two-dimensional finite element analysis model for hard tissue morphology on frontal cephalometric X-ray film
, 百拇医药
Tian Jie,Lin Zhu,Hang Qiashi,et al.
Stomatological Hospital,Fourth Military Medical University, Xi'an 710032
〔Abstract〕 Objeclive:To estalish a two-dimensional finite element analysis model for hard tissue morphology on frontal cephalometric X-ray film.Methods:Based on the principle of finite element method,the landmarks on frontal cephalometric X-ray film were selected as nodes,by which the hard tissue was divided into small elements according to anatomic structures and their relationship .Results:A relatively complete two-dimensional finite element analysis model for hard tissue morphology of frontal cephalometric X-ray film was established,on which 71 landmarks were selected as nodes and the craniofacial hard tissue on coronal plane was divided into 25 triangle elements.Conclusions:This model may be applied for the study of morphologic characteristics and changes induced by growth,orthodontic treatment and orthognathic operation on coronal plane.
, 百拇医药
Key words Cephalometry;Skull;Two dimensions; Finite element method;Model
X线头颅正位定位片虽然没有X线头颅侧位定位片那样应用广泛,但对于了解颅面硬组织的整体形态是必不可少的。用有限元法对头颅正位定位片进行分析的报道很少〔1〕。本研究建立了一个较为完整的X线头颅正位定位片有限元分析模型。
1 坐标系的确定
原点：耳杆中心线中点； X 轴：耳杆中心线； Y 轴：通过原点，与耳杆中心线垂直。如图1所示。
图1 X线头颅正位定位片硬组织坐标系的确定
2 节点的确定
, 百拇医药
本研究共设定了71个硬组织标志点作为节点，参与单元划分的有29个点(有*者)。如图2所示。
图2 X线头颅正位定位片硬组织二维节点
*1.Me(颏下点)；2.AGr(右下颌角前点 )； *3.GOr(右下颌角点)；4.Xir(右下颌枝中心点)；5.Mr(右乳突点)；*6.AROr(右髁突外颈点)；7.P1r(右机械耳点)；*8.COr(右髁突顶点)；*9.ARIr(右髁突内颈点)； *10.Jr(右侧J点)；*11.L6r(右下第一磨牙点)；12.L3Rr(右下尖牙根尖点)；13.L3r(右下尖牙点)； 14.L1r(右下中切牙远中切角点)；15.L1Rr(右下中切牙根尖点)；16.Idr(右下中切牙牙槽缘点)； *17.L1(下中切牙近中切角间点)； *18.L1C(下中切牙牙槽嵴点)； 19.L1Rl(左下中切牙根尖点)； 20.Idl(左下中切牙牙槽缘点 )； 21.L1l(左下中切牙远中切角点)；22.L3Rl(左下尖牙根尖点)； 23.L3l(左下尖牙点)；*24.L6l(左下第一磨牙点)； *25.Jl(左侧J点)； *26.ARIl(左髁突内颈点)； *27.COl(左髁突顶点)；28.P1l(左机械耳点) ；*29.AROl(左髁突外颈\点)；30.Ml(左乳突点)；31.Xil(左下颌枝中心点)；*32.GOl(左下颌角点)；33.AGl(左下颌角前点)；34.U1l(左上中切牙远中切角点)；35.U1Rl(左上中切牙根尖点)；36.Sprl(左上中切牙牙槽缘点)；*37.U1(上中切牙近中切角间点)； *38.U1C(上中切牙牙槽嵴点)；39.U1Rr(右上中切牙根尖点)；40.Sprr(右上中切牙牙槽缘点)；41.U1r(右上中切牙远中切角点)；42.U3r(右上尖牙点)；43.U3Rr(右上尖牙根尖点)；*44.U6r(右上第一磨牙点)；*45.SP7r(右上第二磨牙牙槽缘点)；46.Jur(右颧齿槽突点)；*47.ORr(右侧眶下点)；48.Ptr(右翼突点)；49.Antcr(右蝶骨小翼外侧缘点)； *50.OSr(右蝶眶点) ；*51.ORer(右眶内侧缘点)；52.N(鼻根点)；*53.ORel(左眶内侧缘点)；*54.OSl(左蝶眶点)；55.Antcl(左蝶骨小翼外侧缘点)；56.Ptl(左翼突点)；*57.ORl(左眶下点)；58.Jul(左颧齿槽突点)；*59.SP7l(左上第二磨牙牙槽缘点)；*60.U6l(左上第一磨牙点)；61.U3Rl(左上尖牙根尖点)；62.U3l(左上尖牙点)；*63.ANS(前鼻嵴点)； *64.NCr(右梨状孔点) ；65.S(蝶鞍点)； *66.NCl(左梨状孔点)；67.BOl(左Bolton点)；68.BOr(右Bolton点) ；69.Ba(颅后点)；7O.MIPl(原点:左耳杆轴心点)；71.MIPr(原点:右耳杆轴心点)
, 百拇医药
3.单元划分
本研究头颅正位定位片硬组织划分成25个三角形单元(如表1及图3所示)。
图3 X线头颅正位定位片硬组织单元划分示意图
表1 X线头颅正位定位片正位硬组织单元划分 单元号
单元组成
意义
单元号
单元组成
意义
上面中部
, http://www.100md.com
下颌骨
4
45-47-63
SP7r-ORr-ANS
1
1-3-6
Me-GOr-AROr
5
57-59-63
ORl-Sp7l-ANS
2
1-29-32
, http://www.100md.com Me-AROL-Gol
6
47-52-63
ORr-N-ANS
8
6-8-9
AROr-COr-ARIr
7
52-57-63
N-ORl-ANS
9
26-27-29
, 百拇医药 ARIl-COl-AROl
10
47-50-51
ORr-OSr-ORer
12
1-3-18
Me-GOr-L1C
11
53-54-57
ORel-OSl-Orl
13
1-18-32
, http://www.100md.com
Me-L1C-GOl
20
45-52-59
SP7r-N-SP7l
14
3-10-18
GOr-Jr-L1C
24
52-63-64
N-ANS-NCr
15
18-25-32
, 百拇医药
L1C-Jl-GOl
25
52-66-63
N-NCl-ANS
16
3-6-10
GOr-AROr-Jr
上齿槽骨
17
25-29-32
Jl-AROl-GOl
21
, http://www.100md.com
38-45-59
U1C-SP7r-SP7l
18
6-9-10
AROr-ARIr-Jr
上牙弓
19
25-26-29
Jl-ARIl-AROl
23
37-44-60
U1-U6r-U6l
, http://www.100md.com
22
1-3-32
Me-GOr-GOl
下牙弓
3
11-24-17
L6r-L6l-L1
4 讨 论
目前，绝大多数临床研究均是用头颅侧位定位片来分析正中矢状面上硬组织形态变化。但对于一些复杂的、多方向性牙颌畸形的形态分析及全面的生长发育研究显然是不够的。前田早智子等〔1〕初步建立了一个适用于胎儿颅颌骨研究的正位硬组织二维有限元分析模型，并进行了胎儿颅颌骨生长发育研究，但模型很粗糙。本研究建立了较完整的正位硬组织二维有限元分析模型〔2〕。该模型的建立为有限元法对X线头颅正位定位片进行分析提供了模型参考。
但由于是以能清晰辨认、重复性好的解剖标志点作为节点,节点数有限，单元的剖分尚不能很细,对于复杂的颅颌面硬组织形态来说是比较粗糙的，尚待进一步完善。
参考文献
1前田早智子, Dievert VM. 有限要素法による胎生12周カい20 周のヒト头盖颜面成长的分析. 日矫齿志,1991，50:187
2 田杰.颅颌面形态有限元分析系统的建立与应用研究：〔学位论文〕.西安：第四军医大学,1997
(收稿：1998-12-25), 百拇医药
单位：第四军医大学口腔医学院 林珠 710032；田杰 现在大连解放军210医院工作；杭洽时 陈彬 第四军医大学医电系；王为 李国华 解放军第210医院口腔科
关键词：测颅法；颅骨；二维；有限元法；模型
实用口腔医学杂志990218 〔摘要〕 目的:建立X线头颅正位定位片硬组织形态二维有限元分析模型。方法:基于有限元分析的原理,选择头颅正位定位片硬组织标志点作为节点,按照解剖结构及结构间关系对硬组织进行单元划分。结果:选择头颅正位定位片硬组织标志点71个作为节点,将冠状面上颅颌面硬组织划分成25个三角形单元,建立了一个较为全面的头颅正位定位片硬组织形态二维有限元分析模型.结论:该模型可用于颅颌面硬组织在冠状面上的形态特征及因生长、正畸矫治、正颌手术引起的形态变化研究。
Establishment of a two-dimensional finite element analysis model for hard tissue morphology on frontal cephalometric X-ray film
, 百拇医药
Tian Jie,Lin Zhu,Hang Qiashi,et al.
Stomatological Hospital,Fourth Military Medical University, Xi'an 710032
〔Abstract〕 Objeclive:To estalish a two-dimensional finite element analysis model for hard tissue morphology on frontal cephalometric X-ray film.Methods:Based on the principle of finite element method,the landmarks on frontal cephalometric X-ray film were selected as nodes,by which the hard tissue was divided into small elements according to anatomic structures and their relationship .Results:A relatively complete two-dimensional finite element analysis model for hard tissue morphology of frontal cephalometric X-ray film was established,on which 71 landmarks were selected as nodes and the craniofacial hard tissue on coronal plane was divided into 25 triangle elements.Conclusions:This model may be applied for the study of morphologic characteristics and changes induced by growth,orthodontic treatment and orthognathic operation on coronal plane.
, 百拇医药
Key words Cephalometry;Skull;Two dimensions; Finite element method;Model
X线头颅正位定位片虽然没有X线头颅侧位定位片那样应用广泛,但对于了解颅面硬组织的整体形态是必不可少的。用有限元法对头颅正位定位片进行分析的报道很少〔1〕。本研究建立了一个较为完整的X线头颅正位定位片有限元分析模型。
1 坐标系的确定
原点：耳杆中心线中点； X 轴：耳杆中心线； Y 轴：通过原点，与耳杆中心线垂直。如图1所示。
图1 X线头颅正位定位片硬组织坐标系的确定
2 节点的确定
, 百拇医药
本研究共设定了71个硬组织标志点作为节点，参与单元划分的有29个点(有*者)。如图2所示。
图2 X线头颅正位定位片硬组织二维节点
*1.Me(颏下点)；2.AGr(右下颌角前点 )； *3.GOr(右下颌角点)；4.Xir(右下颌枝中心点)；5.Mr(右乳突点)；*6.AROr(右髁突外颈点)；7.P1r(右机械耳点)；*8.COr(右髁突顶点)；*9.ARIr(右髁突内颈点)； *10.Jr(右侧J点)；*11.L6r(右下第一磨牙点)；12.L3Rr(右下尖牙根尖点)；13.L3r(右下尖牙点)； 14.L1r(右下中切牙远中切角点)；15.L1Rr(右下中切牙根尖点)；16.Idr(右下中切牙牙槽缘点)； *17.L1(下中切牙近中切角间点)； *18.L1C(下中切牙牙槽嵴点)； 19.L1Rl(左下中切牙根尖点)； 20.Idl(左下中切牙牙槽缘点 )； 21.L1l(左下中切牙远中切角点)；22.L3Rl(左下尖牙根尖点)； 23.L3l(左下尖牙点)；*24.L6l(左下第一磨牙点)； *25.Jl(左侧J点)； *26.ARIl(左髁突内颈点)； *27.COl(左髁突顶点)；28.P1l(左机械耳点) ；*29.AROl(左髁突外颈\点)；30.Ml(左乳突点)；31.Xil(左下颌枝中心点)；*32.GOl(左下颌角点)；33.AGl(左下颌角前点)；34.U1l(左上中切牙远中切角点)；35.U1Rl(左上中切牙根尖点)；36.Sprl(左上中切牙牙槽缘点)；*37.U1(上中切牙近中切角间点)； *38.U1C(上中切牙牙槽嵴点)；39.U1Rr(右上中切牙根尖点)；40.Sprr(右上中切牙牙槽缘点)；41.U1r(右上中切牙远中切角点)；42.U3r(右上尖牙点)；43.U3Rr(右上尖牙根尖点)；*44.U6r(右上第一磨牙点)；*45.SP7r(右上第二磨牙牙槽缘点)；46.Jur(右颧齿槽突点)；*47.ORr(右侧眶下点)；48.Ptr(右翼突点)；49.Antcr(右蝶骨小翼外侧缘点)； *50.OSr(右蝶眶点) ；*51.ORer(右眶内侧缘点)；52.N(鼻根点)；*53.ORel(左眶内侧缘点)；*54.OSl(左蝶眶点)；55.Antcl(左蝶骨小翼外侧缘点)；56.Ptl(左翼突点)；*57.ORl(左眶下点)；58.Jul(左颧齿槽突点)；*59.SP7l(左上第二磨牙牙槽缘点)；*60.U6l(左上第一磨牙点)；61.U3Rl(左上尖牙根尖点)；62.U3l(左上尖牙点)；*63.ANS(前鼻嵴点)； *64.NCr(右梨状孔点) ；65.S(蝶鞍点)； *66.NCl(左梨状孔点)；67.BOl(左Bolton点)；68.BOr(右Bolton点) ；69.Ba(颅后点)；7O.MIPl(原点:左耳杆轴心点)；71.MIPr(原点:右耳杆轴心点)
, 百拇医药
3.单元划分
本研究头颅正位定位片硬组织划分成25个三角形单元(如表1及图3所示)。
图3 X线头颅正位定位片硬组织单元划分示意图
表1 X线头颅正位定位片正位硬组织单元划分 单元号
单元组成
意义
单元号
单元组成
意义
上面中部
, http://www.100md.com
下颌骨
4
45-47-63
SP7r-ORr-ANS
1
1-3-6
Me-GOr-AROr
5
57-59-63
ORl-Sp7l-ANS
2
1-29-32
, http://www.100md.com Me-AROL-Gol
6
47-52-63
ORr-N-ANS
8
6-8-9
AROr-COr-ARIr
7
52-57-63
N-ORl-ANS
9
26-27-29
, 百拇医药 ARIl-COl-AROl
10
47-50-51
ORr-OSr-ORer
12
1-3-18
Me-GOr-L1C
11
53-54-57
ORel-OSl-Orl
13
1-18-32
, http://www.100md.com
Me-L1C-GOl
20
45-52-59
SP7r-N-SP7l
14
3-10-18
GOr-Jr-L1C
24
52-63-64
N-ANS-NCr
15
18-25-32
, 百拇医药
L1C-Jl-GOl
25
52-66-63
N-NCl-ANS
16
3-6-10
GOr-AROr-Jr
上齿槽骨
17
25-29-32
Jl-AROl-GOl
21
, http://www.100md.com
38-45-59
U1C-SP7r-SP7l
18
6-9-10
AROr-ARIr-Jr
上牙弓
19
25-26-29
Jl-ARIl-AROl
23
37-44-60
U1-U6r-U6l
, http://www.100md.com
22
1-3-32
Me-GOr-GOl
下牙弓
3
11-24-17
L6r-L6l-L1
4 讨 论
目前，绝大多数临床研究均是用头颅侧位定位片来分析正中矢状面上硬组织形态变化。但对于一些复杂的、多方向性牙颌畸形的形态分析及全面的生长发育研究显然是不够的。前田早智子等〔1〕初步建立了一个适用于胎儿颅颌骨研究的正位硬组织二维有限元分析模型，并进行了胎儿颅颌骨生长发育研究，但模型很粗糙。本研究建立了较完整的正位硬组织二维有限元分析模型〔2〕。该模型的建立为有限元法对X线头颅正位定位片进行分析提供了模型参考。
但由于是以能清晰辨认、重复性好的解剖标志点作为节点,节点数有限，单元的剖分尚不能很细,对于复杂的颅颌面硬组织形态来说是比较粗糙的，尚待进一步完善。
参考文献
1前田早智子, Dievert VM. 有限要素法による胎生12周カい20 周のヒト头盖颜面成长的分析. 日矫齿志,1991，50:187
2 田杰.颅颌面形态有限元分析系统的建立与应用研究：〔学位论文〕.西安：第四军医大学,1997
(收稿：1998-12-25), 百拇医药