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计算机辅助颌面外科手术患者的面部软组织有限元模型研究的综述报告
随着计算机技术的发展，计算机辅助手术（Computer-assistedsurgery,CAS）已成为一种越来越普及的手术方法。在颌面外科手术中，面部软组织的变形对手术结果有非常重要的影响。因此，建立面部软组织的有限元模型是一项极具意义的研究。本综述报告将介绍目前有关计算机辅助颌面外科手术患者的面部软组织有限元模型研究的进展和应用。
一、面部软组织有限元模型的建立
面部软组织有限元模型的建立是一个复杂的过程，需要考虑人体解剖结构、组织力学特性、手术切口特点等多个因素。下面将介绍一些常用的建模方法。
1.皮肤模型
皮肤模型是面部软组织有限元模型的最基本部分，通常使用网格模型来建立。采用六面体元或四面体元可以较为准确地描述皮肤的拉伸、压缩等力学行为。
2.脂肪模型
脂肪层对皮肤的形态和力学性能影响很大，特别是在面部外科手术中。脂肪模型可以采用基于CT或MRI图像的分层方法来构建。分层可以根据脂肪层的密度和组织结构进行分类。
3.肌肉模型
面部肌肉是表情和咀嚼的主要组成部分，因此对手术结果有重要影响。肌肉模型的建立可以采用基于医学图像、解剖图册的方法或根据肌肉组织力学性质进行建模。
4.骨骼模型
骨骼是颌面外科手术中必须考虑的因素之一。在建立骨骼模型时，需要先通过CT或MRI等影像学方法获得骨骼几何形态，然后再通过有限元方法进行建模。
二、面部软组织有限元模型的应用
面部软组织有限元模型的建立为颌面外科手术提供了更为准确的预测方法，应用广泛。下面将介绍一些常见的应用场景。
1.手术仿真
面部软组织有限元模型的主要应用之一是手术仿真。通过数值模拟可进行操作训练，规避手术中可能出现的人为错误。手术前的模拟可以帮助医生确定最佳手术方案，并对手术结果进行预测。
2.手术引导
另一个重要的应用是手术引导。将模型与手术导航系统相结合，可以实时跟踪手术进程，提供更为准确的指引。手术过程中还可以实时监测面部软组织变形情况，并据此调整手术方案。
3.手术规划
面部软组织有限元模型还可以用于手术规划。在预操作阶段，医生可以通过模型进行手术方案的设计和优化。通过模拟不同操作方案，可以评估手术的可行性和风险，并做出最优选择。
三、面部软组织有限元模型的局限
虽然面部软组织有限元模型已经被广泛应用于颌面外科手术，但仍然存在一些局限性。
1.计算量较大
面部软组织有限元模型的建立和计算量较大，需要大量的计算资源。对于一些复杂的手术，需要进行不断的模拟和优化，会消耗较多的时间和空间。
2.参数难以准确获取
构建面部组织力学模型需要使用一些参数，如组织的物理常数和边界条件。这些参数可能存在一些误差，导致模型的预测结果不够准确。
3.无法考虑完整生理系统
面部软组织有限元模型通常只考虑面部和颌骨组织，而遗漏了整个生理系统的影响。例如，气道和唾液腺等因素可能影响面部软组织的变形。
四、结论
面部软组织有限元模型是一种非常有用且不断发展的技术，对于颌面外科手术中面部软组织变形的预测和手术规划有着极大的帮助。但该技术仍存在一些局限性，需要进一步的研究和改进。