人下颌骨撞击伤有限元模拟及生物力学研究

目的：利用有限元法建立人颌骨模型,动态模拟不同撞击力致伤下颌骨,探讨撞击伤发生时,下颌骨生物力学变化。方法：依据正常成人颌面部 CT 扫描数据,利用 Mimics 等软件建立人颌骨有限元模型,在 LS-DYNA 等软件中模拟撞击物以不同条件致伤人下颌骨的过程,分析损伤过程中下颌骨生物力学变化。结果：建立了人颌骨有限元模型,模拟了不同撞击力致伤人下颌骨的过程;下颌颏部、下颌角及髁突颈部为应力集中区;离撞击部位越近,质量越大,速度越大,应力峰值越大。撞击伤应力由撞击点呈放射状向四周传导,传导中应力逐渐减小。横截面积较小的部位易出现应力集中,损伤最严重。结论：撞击物的质量、速度、撞击角度是损伤严重程度的影响因素。     

下颌角稳定型骨折坚强内固定后对髁突影响的有限元分析

目的:分析下颌角稳定型骨折坚强内固定以后对髁突应力分布的影响,探讨下颌角骨折引起颞下颌关节紊乱病的生物力学机制。方法:采用螺旋CT技术、计算机图形图像处理功能、有限元处理分析软件Ansys建立下颌骨正常有限元模型及下颌角骨折有限元模型并模拟坚强内固定,定量对比分析髁突应力分布状况。结果:患侧髁突表面应力分布发生了明显改变,尤以髁突前斜面和嵴顶部最为显著;健侧髁突表面应力分布未发生明显改变。结论:下颌角稳定型骨折在外斜线行坚强内固定后髁突表面应力分布发生了异常改变,破坏了颞下颌关节的生物力学环境,可能是下颌骨损伤后颞下颌关节紊乱病的致病原因之一。     

个体化下颌修复体三维有限元模型的建立及优化设计研究

目的对采用现行设计方案下设计出的个体化下颌修复体修复后的下颌骨双侧髁突进行生物力学分析,根据应力分布情况,提出初步的个体化下颌修复体的结构优化设计方案,为以后下颌骨缺损的个体化功能性修复奠定一定的基础。方法建立正常下颌骨的三维有限元模型,利用CAD软件模拟下颌骨的部分缺损,并设计两种不同厚度的个体化修复体加以修复,然后进行三维有限元建模和应力分析。结果成功建立了两种工况下的下颌骨三维有限元模型。力学分析结果显示:应力在两种工况下都能通过修复体有效的传导,但常规工况条件下,双侧髁突应力分布在前斜面呈现明显不对称性。而在对照工况条件下,两侧髁突应力大小与分布较一致对称。结论建立的修复体修复的下颌骨三维有限元模型及力学分析结果可以为以后修复体的结构优化设计提供借鉴和参考。     

3种加载方式下正常人下颌骨三维有限元应力分布分析

目的：分析不同加载状态下正常人下颌骨应力分布的情况和特点。方法：采用螺旋CT扫描、CAD／CAM软件，进行下颌骨有限元建模，并在不同咬合状态下利用ANSYS软件对此模型进行三维有限元应力分析。结果：建立了正常人下颌骨三维有限元模型，在模拟正中、前伸、侧方咬合时，正常人下颌骨不同部位应力分布不均匀，性质不同，然而左右应力分布基本对称，髁突颈部、冠突后侧、下颌角等部位应力值较高。结论：下颌骨的材料性能与应力的大小密切相关。3种不同加载方式的应力分布基本一致，但对颞下颌关节的影响具有差异性。应力集中区位于髁突颈部、冠突后侧、下颌角等部位。     

不同下颌角成形术后下颌骨受力的三维有限元分析

目的:运用三维有限元方法分析不同下颌角成形术前后下颌骨的应力应变变化.方法:通过螺旋CT扫描及相关软件进行正常下颌骨、下颌角截除术及下颌角区骨外板截除术3 种下颌骨有限元建模,并利用abaqous软件对3 组模型进行应力应变分析.结果:下颌角截除术后:下颌角区的应力明显增加,而应变减少;髁突颈部的应力增加,应变则无明显变化.在下颌角区骨外板截除术后:下颌骨在下颌角及髁突颈部的应力应变均明显增加,且增幅也明显高于下颌角截除术.结论:下颌角成形术可以对下颌骨的应力应变分布产生影响, 其中下颌角区骨外板截除术会更明显的影响髁突颈部及下颌角区域的应力应变分布.     

单侧髁突骨折对下颌骨应力分布的影响

目的 探讨单侧髁突骨折对下颌骨应力分布的影响,用以分析颞下颌关节损伤引起颞下颌关节紊乱病的生物力学机制。方法 采用三维有限元应力分析方法,对模拟正中咬合状态下的健康人及右侧髁突颈部骨折、错位愈合所致颞下颌关节紊乱病患者下颌骨的应力分布特征进行对比、定量分析。结果 该患者两侧下颌骨相对应部位最大、最小主应力大小及性质均有差异。骨折侧下颌骨应力明显大于非骨折侧,呈不对称性应力分布,尤以髁突应力异常最为     

前牵引颏部反作用力对颞下颌关节应力及位移的影响

目的 建立颅颌面骨的三维有限元模型,分析前方施加反作用力牵引颏部对颞下颌关节应力及位移产生的影响。方法 以健康成年男性作为研究对象,采集螺旋CT原始图像数据,利用Mimics、MSC、Magics、Marc图像处理软件建立三维有限元模型,在颏部施加大小为5 N的作用力,并改变施力方向,测定颞下颌关节及颌骨的应力及位移变化情况。结果 三维有限元模型包括上颌骨、下颌骨、颞下颌关节、颅骨,共包括颅骨三维有限元模型节点28760个和110790个单元,上颌骨20487个节点、76982个单元,下颌骨8273个节点、33080个单元。施加载荷为5 N时,方向与平面呈37°时,上颌骨20487个节点的等效Mises应力值为0.143 N,下颌骨8273个节点的等效Mises应力值为0.111N,髁突头部14305个节点的等效Mises应力值为0.829 N。施加载荷为5 N时,颞下颌关节位移从颏部至髁突部位逐渐递减,位移方向与载荷施加方向一致。颏部位移最大,约为0.015 mm;髁突位移最小,约为0.006 mm。结论 本研究成功建立的颅颌面骨三维有限元模型,与生物实体有高度相似性,可用于前方牵引反作用力的相关研究,并可高度模拟牵引力在颞下颌关节的分布情况。     

间接性TMJ损伤的生物力学初步研究

目的：研究间接性TMJ损伤时下颌骨不同部位在致伤过程中的生物力学改变情况。方法：采用颏部撞击法对6个新鲜羊头颅以4kg和10kg的压力推动0．845kg的圆柱形钢质抛射体进行撞击，对头颅加速度、双侧下颌骨体部、髁突颈部以及颞骨部的应变变化情况进行检测，应用新研制的生物撞击系统数据采集与分析软件对采集到的信号进行分析。结果：随撞击速度的增加，头颅加速度和各检测部位的应变也随之加大，髁突颈部可产生最大应变，颞骨部应变明显减小，说明颞颌关节的存在可减小颏部撞击伤对颅脑的损伤。在外力作用于颏部时，髁突颈部受到的应力最大，因而较其他部位容易发生骨折。当髁突颈部所受应力超出其自身生理范围时，即发生髁突骨折。结论：撞击速度和下颌骨内应力的变化是衡量下颌部损伤，特别是颞颌关节部损伤的重要生物力学参数。     

不同大小颏兜牵引力的下颌骨三维有限元分析

目的:用三维有限元法分析不同大小颏兜后上牵引力作用下髁突软骨和下颌骨的应力分布和位移,探讨颏兜的作用机制.方法:在建立的"TMJ-下颌骨-颏兜矫形系统"三维有限元模型上,模拟颏兜加力400 g和1000 g,方向通过髁突中心,采用Super SAP(93)非线性有限元分析软件进行计算和分析. 结果:①颏兜牵引力的大小不能改变髁突软骨表面的应力分布趋势:前上部明显的压应力集中区,外上份出现以张应力为主的应力集中区;②颏兜牵引力的大小不能改变下颌骨及髁突的顺时针向旋转趋势,且牵引力的增大使其更明显;③颏兜牵引力使下颌骨顺时针向旋转的同时将使下颌骨发生变形:下颌枝向前弯曲,下颌体向下弯曲,且牵引力越大旋转、变形越严重.结论:通过髁突中心的颏兜牵引力无论其大和小,均难以抑制下颌髁突的生长,仅能改变下颌骨的生长方向,使其顺时针向旋转生长,同时下颌骨将可能发生一定的生长变形即下颌角增大、颏部下垂等.     

下颌第一磨牙牙合向受力时整体下颌骨应力有限元分析

目的:采用有限元方法分析正常下颌第一磨牙咬合面受力时,下颌骨局部及整体应力变化,为种植牙对的影响提供理论依据。方法:CT扫描1例正常成年人下颌骨,Mimics14.11软件建立下颌骨模型,下颌第一磨牙面给予100 N的垂直力,有限元分析软件ABAQUS6.9-3分析整个下颌骨应力的变化。结果:下颌第一磨牙垂直受力时,下颌第一磨牙周围骨质应力应变最大处为底部偏向颊侧;整个下颌骨受力分析中,应力应变主要集中在受力的下颌第一磨牙处,其次在对侧下颌角位置,应力应变沿着下颌骨外斜线传导至髁突,显示了髁突部分应力应变的变化。结论:采用有限元方法,分析下颌第一磨牙正常咬合力时下颌骨应力应变变化,为下颌第一磨牙种植修复提供生物力学依据,以便获得最佳临床修复效果。