有限元法是一种与现代计算机技术紧密相关的应力分析方法,是应用弹性理论来求解研究对象的应力分布。应用材料力学和弹性理论求得应力分布的理论解答,常涉及基本物理学法则的运用和一些基本公式。作为生物力学研究中一种重要的研究方法,有限元法是将连续的弹性体分割成有限个网格单元,用其结合体代替原弹性体并对感兴趣的单元节点加以研究。一般来说任何连续介质在三维方向均有无限的自由度,然而借助节点和单元的概念,有限元法让我们在研究连续介质时可以将其简化为有限个单元的集合,根据需要规定这些单元的自由度,从而降低研究的复杂程度。利用面架对上颌骨进行前方牵引时,其产生的反作用力由颏部和额部共同承担。其中颏部承担大部分向后上的反作用力并通过力的传递作用于下颌骨体及颞下颌关节区。额部则主要承担水平向的反作用力。前方牵引矫治力的反作用力会在下颌骨及颞下颌关节区会产生怎样的作用,是否会引起颞下颌关节区较大的应力集中?为了对这一问题进行研究,本试验中我们利用DICOM数据建模法建立起包括下颌骨在内,相对完整的颅骨三维有限元模型,并通过模拟加载对应力的分布和位移的变化进行初步研究和探讨。目的：建立包括颞下颌关节在内的颅骨三维有限元模型。通过在颏部加载,探讨前牵引矫治力的反作用力在下颌骨、髁状突和关节窝内的应力分布。方法：选择1名健康青年男性志愿者作为研究对象,对其头部进行CT扫描,自颅骨上方起由上至下垂直于面部纵轴进行扫描(扫描层厚1.0mm,层间距0.5mm,窗宽2000,窗位400,)。首先将以DICOM3.0医学数字图像通讯标准存储的一系列二维CT图像文件导入Mimics10.01软件中进行图像预处理,分别建立颅上颌复合体和下颌骨的三维模型,并以Binary STL格式输出。使用Magics12.0软件对所获得的三维几何模型进行优化,由于人体颅骨左右对称性,试验中选取所建颅上颌复合体和下颌骨模型前1/2进行优化。利用软件中remesh命令和boolen命令完成对颅上颌复合体和下颌骨三维模型面网格划分。采用有限元软件MSC.Marc2005,从Mentat的CAD接口读入几何模型,经过几何清理和修复,最终完成有限元体网格生成。将模型材料假设为连续、均质、各向同性的线弹性材料,其受力后变形为小变形。直接在颏部加载与(?)平面呈31°向后上大小为3N的载荷,生成加载后下颌骨应力分布图和位移图。结果：1.成功建立起包括下颌骨颞下颌关节在内的颅骨三维有限元模型。所建立颅骨三维有限元模型共包含110770个节点和28740个单元,其中颅上颌骨由76892个节点和20387个单元构成,下颌骨由33878个节点8353个单元构成。该模型结构相对比较完整,网格质量良好,与生物实体真实结构具有良好的几何相似性。2.在下颌骨颏部模拟加载与(?)平面呈31°角向后上,大小为3N的载荷,发现下颌骨的应力集中区域位于髁状突顶及颈部。其中等效应力值在髁状突顶接触部位约为0.4MPa,髁状突颈部约为O.1Mpa。3.下颌骨的位移图显示位移大小从颏部至髁状突逐级递减,其方向与施力方向一致。颏部的位移值最大,约为0.015mm；髁状突处位移值最小,约为0.006mm。结论：成功建立了包括颞下颌关节在内的颅骨三维有限元模型,所建模型具有很高的精确性,可以用该模型研究前方牵引反作用力在下颌骨的应力分布和位移状况,为日后进行更加深入的研究奠定了基础。