什么是有限元分析？在医学又有怎样的应用？

在现代医学领域，数字医学技术与临床医学紧密结合,极大地促进了临床诊疗技术的发展，尤其在骨科、神经外科、口腔科等众多临床学科中已有许多成功的应用。其中对人体解剖结构建立有限元模型进行临床应用已成为重要手段。对于广大医务工作者来说，获取医学三维图像重建及有限元仿真分析的相关基本知识是进一步掌握数字医学技术的前提。所以小编准备为大家简单科普一下，整理如下：

概念

在现代医学领域，数字医学技术与临床医学紧密结合,极大地促进了临床诊疗技术的发展，尤其在骨科、神经外科、口腔科等众多临床学科中已有许多成功的应用。其中对人体解剖结构建立有限元模型进行临床应用已成为重要手段。对于广大医务工作者来说，获取医学三维图像重建及有限元仿真分析的相关基本知识是进一步掌握数字医学技术的前提。所以小编准备为大家简单科普一下，整理如下：

有限元在医学中主要应用于骨科生物力学及医学辅助器材应用方面（如：骨关节受力研究、医疗器械的研究设计），结合影像重建三维建模软件， 建立骨科、牙科、心脑血管等三维模型，通过有限元分析软件ANSYS 、 Abaqus 、 Hypermesh、Fluent流体分析等对医学骨科的各种手术情况进行数字模拟，最终得到受力模型的应力和位移数值，为医学临床的诊断提供参考依据。

具体应用

• 假足领域

• 上颌窦内提升术的应用

• 口腔医学中的应用

• 骨盆有限元模型应用

• 人上颌中切牙桩冠修复三维有限元模型应用

• 股骨颈有限元分析的赋材料应用

• 有限元模型的踝关节生物力学分析

等等应用范围非常的广泛。

【案例】脊椎三维有限元模型及力学分析

以三维CT扫描数据为源数据，构建脊柱三维模型，对模型添加内固定装置然后导入有限元分析软件，赋予各椎体、椎间盘、终板、固定螺钉等材料的属性，使用Spring单元模拟韧带，分析其在直立，前屈，后伸，侧弯，旋转情况下各椎体及固定装置的受力及位移分布情况。

【案例】骨盆三维有限元模型及力学分析

以三维CT扫描数据为源数据，构建骨盆三维有限元模型，对模型添加固定钢板、螺钉等零件，然后导入有限元分析软件，赋予骨盆及骶骨、软组织的材料属性，使用Spring单元模拟韧带，分析其在直立，坐位情况下骨盆及固定钢板、螺钉的受力及位移分布情况。

【案例】口腔三维有限元分析

上颌双钥匙曲内收上前牙的三维有限元分析 对正常颌志愿者上颌牙列及牙槽骨三维螺旋CT扫描，建立上颌骨、上牙列、托槽及双钥匙曲的三维横型，利用三维有限元分析模拟双钥匙曲在临床使用情况加力，对上领切牙、侧切牙的位移趋势以及牙周组织初始应力分布规律进行研究，以期为应用双钥匙曲控制上领前牙在三维空间的位置提供理论依据。