上颌扩弓对颞下颌关节应力影响的有限元分析

目的 通过三维有限元法对比扩弓前和放置扩弓器时颞下颌关节(temporomandibular joint, TMJ)内部各组织应力分布情况。方法 根据1名上颌牙弓狭窄患者CBCT影像资料,构建扩弓前和包含扩弓器的TMJ三维有限元模型,对模型加载相同的肌力和边界约束,观察TMJ髁突、关节盘、关节窝的等效应力、最大主应力和最小主应力。结果 扩弓前TMJ等效应力主要分布在下颌支前缘、髁突前斜面、关节盘中间带和后带以及关节窝顶部。放置扩弓器时,TMJ应力分布特征与扩弓前基本一致,应力虽然明显增加,但应力分布区域更加均匀;髁突和关节盘应力向前、向外侧移动,髁突后斜面表现出更加均匀的最大主应力分布范围。结论 上颌扩弓器产生的矫形力能够使TMJ应力增加,诱导髁突发生组织改建,协调髁突和关节盘的关系。临床上对于牙弓狭窄的患者应该采用合适的手段进行扩弓矫治。     

多曲方丝弓生物力学特性的三维有限元研究

采用三维有限元法比较分析后倾弯多曲方丝弓、理想弓和 Ni Ti弓在无牵引力、长 类牵引力作用下的矫治效果 ,在此基础上研究多曲方丝弓的整体力学特性 ,揭示多曲方丝弓技术矫治特点 ,探讨其作用机理。结果表明 :(1)无牵引力时 ,以第一、二前磨牙之间为界 ,多曲方丝弓矫治分别使前后牙向前后倾斜 ,且对前牙有压低作用 ;理想弓 (ss方弓 )与 Ni Ti弓矫治力的方向相同但大小不同 ,Ni Ti弓的作用更趋柔和 ,对前牙有轻微伸长作用 ,对后牙有一定压低作用 ,且使磨牙后倾、其余牙前倾。 (2 )长 类牵引时 ,三种弓丝对后牙的后倾作用有所增大 ,但 Ni Ti弓增加比例最大 ;多曲弓使切牙前倾 ,其余牙均向后倾 ;理想弓和 Ni Ti弓则没改变牙的倾斜方向。 (3)无论是预应力单独作用或预应力与牵引力同时作用 ,在牙根上产生的最大压应力均呈现出理想弓矫治时最大、Ni Ti弓居中而多曲弓最小。由此从理论上证明 ,多曲方丝弓矫治技术有利于下颌 Spee氏曲线的整平和牙齿的个别调控 ;对牵引力的传递作用强 ;同时矫治力柔和持久。     

基于三维有限元静态分析的人体足部生物力学研究

目的:建立一个基于健康人体的、系统的、具有高度几何相似性的足部三维有限元模型,并用此模型静态地分析人体双足站立相时的足部内部的生物力学特性,量化足部内部的应力/应变状况、足部内侧纵弓变化等。方法:基于志愿者右足的3维CT层切数据,对足踝系统相关组织进行几何重建及其网格划分,建立完整的有限元模型并对人体站立状态进行了静态模拟。结果:站立姿态下的足底表面接触压力分布、内部软组织应力分布以及内侧足弓的变形等人体足部生物力学特性被量化。结论:本研究中创建的三维有限元足部模型,经验证是一个正确、可靠的模型,可以帮助临床医生和其他研究人员更好的理解足部内部的许多生物力学特性。     

快速扩弓联合固定矫治技术探讨

背景：在牙齿后期的固定矫治器治疗中,前期的扩弓效果是否可以得到保持？扩弓过程中导致的下颌后旋是否能够改善？高角病例是否适合使用快速扩弓器？ 目的：就快速扩弓联合固定矫治技术对牙牙合颅面三维方向、软硬组织、颞下颌关节的影响及其长期的稳定性等做一综述。 方法：以电子检索方式对CNKI、PubMed数据库学术期刊和万方数据库中关于快速扩弓联合固定矫治的文献进行分析,采用“扩弓”“固定矫治”“高角”“稳定”为检索词进行检索,应用数据库的分析功能。 结果与结论：快速扩弓能有效地扩大牙弓,增加牙弓的宽度,提供排齐牙齿所需的足够间隙。固定矫治器在三维空间上能有效地控制牙齿移动,精细调整牙位,使牙列排成理想牙弓形态。两种矫治器联合应用,使矫治器的效能优势互补,缩短了矫治疗程。扩弓引起的下颌骨顺时针旋转和下颌平面角增大,随着上下颌固定矫治器的使用,可以更加精细的调整上下颌的咬合关系,下颌第一磨牙随上颌磨牙颊向移动,重新建立良好的咬合关系,使下颌平面角减小。所以在临床治疗中可以适当应用上颌快速扩弓联合固定矫治治疗牙弓狭窄的高角患者。     

腰椎小关节的生物力学研究：三维有限元分析

作者对于腰椎小关节进行了三维有限元分析。结果表明,腰椎小关节在直立位、前屈位和后伸位时,均出现明显的应力集中。而腰椎间盘退变时,其应力水平又较正常时升高。作者认为,腰椎小关节过载可能是引起腰背疼痛的原因之一。腰椎间盘退变可使小关节承载加大。引起小关节的一系列病理变化,进而导致神经根管狭窄及神经根卡压。     

前方牵引联合腭部扩弓对颅面骨缝应力分布的三维有限元研究

目的:建立颅面复合体-牙列的模型,分析上颌前牵引联合腭部扩弓时,其牵引角度的不同对颅面骨缝应力分布的影响。方法:利用Mimics、Geo-magic软件建立颅面复合体-牙列的有限元模型,在进行腭部扩展的同时与尖牙近中处施加1000 g作用力,方向分别与眶耳平面成10°,20°,30°,40°,50°,60°,采用ANSYS 10.0软件分析复合体各骨缝的主应力变化。结果:随着牵引角度的逐渐增大,颧颌缝,颧额缝主应力变化趋势不明显;在20°的牵引角度主应力最小;颧颞缝、蝶上颌缝的主应力基本线性减小;鼻上颌缝的主应力基本线性增大;在40°~50°的牵引角度时,各主应力接近。结论:在伴有腭部扩弓的情况下,不同的牵引角度对颅面骨缝的影响不同,随着牵引角度的增大,上颌骨由前上旋转逐渐变为前下,在40°~50°时,上颌骨旋转不明显。     

正畸复合矫治弓丝力学性能的有限元分析

探讨高效能复合矫治弓丝(composite archwire,CoAW)应用于牙齿正畸中的选优研究,并对复合矫治弓丝在正畸中的临床应用,提供理论指导及选型标准.对复合矫治弓丝正畸过程的力学行为进行了有限元分析,得到了各个不同类型弓丝对LL2、LL3、LL56的作用力-位移曲线,并由此分析得出不同类型弓丝对于不同牙齿的正畸范围.     

有限元分析法研究脊柱生物力学的新进展

近20年来，有限元分析法在脊柱生物力学研究领域中已得到日益广泛的应用。本就近10年来国外学用有限元法研究脊柱生物力学的新进展作以综述。详细介绍了椎体、后部结构、问盘、韧带、肌肉组织在生理及病理情况下的生物力学特性，及不同术式、内固定器械对脊柱生物力学的影响；介绍了用有限元法研究某些疾病发病的力学机制的新成果；展望了有限元法应用于脊柱生物力学研究的前景。     

利用三维有限元分析根尖切除对上颌中切牙生物力学性能的影响

目的研究根尖切除手术后牙体及牙周应力分布的变化以及牙齿的位移,为临床医师实施根尖手术提供数据支持,提高根尖手术治愈率。方法基于Micro CT图像数据建立正常上颌中切牙及其牙周组织的三维有限元模型。在此基础上仿真根尖周炎和根切治疗手术,并建立根尖周炎及不同根切长度(3、4、5、6、7、8 mm)上颌中切牙及其支持组织的三维有限元模型,施加咬合力,通过三维有限元仿真分析,研究术后愈合牙齿的生物力学行为特性,对比分析手术修复的生物力学效果,得到最佳的根尖切除长度。结果根尖切除手术术后,愈合模型降低患牙的应力水平(26.8%)及牙齿动度(7.3%);随着根切长度的增加,根切达8 mm时,牙齿颈部和牙周膜的应力分别增加11.14%和29.27%,牙槽骨的应力增加83.11%,切面形成的新的根尖处应力相较于正常牙齿相同部位整体上升;牙齿沿长轴的位移也逐渐增大,当根切超过5 mm时,位移水平明显增大(18.39%)。结论根尖切除手术对于难治性根尖周炎患牙的生物力学特性有明显改善,建议临床手术中根尖切除长度范围为3～5 mm,冠根比不低于0.84。     

有限元分析法研究脊柱生物力学的新进展

近20年来,有限元分析法在脊柱生物力学研究领域中已得到日益广泛的应用.本文就近10年来国外学者用有限元法研究脊柱生物力学的新进展作以综述.详细介绍了椎体、后部结构、间盘、韧带、肌肉组织在生理及病理情况下的生物力学特性,及不同术式、内固定器械对脊柱生物力学的影响;介绍了用有限元法研究某些疾病发病的力学机制的新成果;展望了有限元法应用于脊柱生物力学研究的前景.     

眼球-眼外肌有限元模型的建立与力学分析

将有限元分析(FEA)方法运用到眼科研究中,建立了眼球和眼外肌的三维有限元模型并进行外力加载,通过非线性有限元计算过程得出模型的位移、应力、应变等结果,探讨眼部结构与受力、运动之间的关系,所得结果与眼科临床知识相符合.     

寰椎骨折的生物力学分析

目的采用有限元方法,预测寰椎在不同位置条件下寰椎应力的分布,并以此推断可能出现的寰椎骨折类型。方法构建寰椎三维骨性结构,分析寰椎在中立、屈曲、后伸三种位置下应力分布状况。结果寰椎高应力在中立位时,出现在寰椎前部和双侧椎弓根;屈曲位时,分布在寰椎前部;后伸位时,存在寰椎前弓和双侧椎弓根。结论寰椎前弓和前结节交界处、前弓和侧块交界处、后弓和侧块交界处、后弓和后结节交界处是应力较为集中的部位,也是寰椎骨折容易发生的部位。骨折部位和骨折类型与寰椎损伤时所处的位置、寰椎几何形状、外力的方向以及寰椎的力学特征密切相关。     

种植钉辅助扩弓后腭中缝断裂的有限元模型建立

目的用三维有限元方法分析扩弓时上颌复合体应力蓄积至腭中缝完全断裂过程的力学特点,并验证模型有效性。方法建立包含种植钉的上颌复合体有限元模型。设定腭中缝屈服强度,以每5 ms加载0.25 mm水平横向位移为载荷,加载至腭中缝完全断裂,同时以临床1例种植钉辅助扩弓患者扩弓前后CT影像结果进行对比验证。结果 0～17 ms,腭中缝应力主要蓄积于腭骨水平板、种植钉周围、腭中缝中后方及颧颌缝; 18～60 ms,腭中缝中后部出现裂纹并向前后扩展; 61～71 ms,腭中缝中后部、前部、后部依次发生断裂。结论基于断裂力学的种植钉辅助扩弓的三维有限元模型有效,其计算的断裂过程结果更符合临床实际。研究结果为今后更有效研究种植钉辅助扩弓提供力学参考模型。     

基于有限元法对足跟痛在推离期的生物力学研究

基于有限元法对推离期下足跟痛的发病和康复机理进行研究。采集一位足跟痛患者的CT和MRI图像用于三维重建,利用Geomagic软件对得到的模型表面优化,再通过Hypermesh软件对模型进行有限元前处理,最后将得到的下肢有限元模型导入到Abaqus中分析计算,与足底压力板测试结果对比验证模型的有效性,并根据计算结果分析小腿三头肌力的变化对足踝步态推离期生物力学行为特性的影响。结果表明,小腿三头肌肌肉力从550 N增大到1 100 N的过程中,第一趾骨区的峰值压力增大了32.8%,跖骨区的峰值压力增大了14.3%;第一根足底筋膜的应力高达4.69 MPa;跟腱与跟骨连接处和跟骨结节部位的应力峰值分别为28.36和32.79 MPa。由此可见,小腿三头肌挛缩和推离期的绞盘效应会导致足底筋膜过度拉伸,引起跟骨结节处的应力水平提高,使得足部生物力学环境发生变化,从而诱发足底筋膜炎,导致足跟痛。缓解小腿三头肌挛缩、减小肌肉力、避免足底筋膜过度拉伸及降低附着点处的应力水平以恢复足部正常生物力学环境,是治疗足跟痛的主要康复机理。     

膝关节前交叉韧带断裂单髁置换生物力学特性的有限元分析

目的基于人体膝关节CT和MRI图像建立前交叉韧带(anterior cruciate ligament,ACL)断裂和正常膝关节三维实体模型,采用有限元方法研究ACL断裂膝关节在不同屈膝角度对植入假体生物力学性能的影响。方法结合临床单髁置换手术方案植入第3代牛津单髁(OxfordⅢ)假体,其中胫骨假体后倾7°,建立膝关节屈曲0°、30°、60°、90°和120°单髁置换的三维有限元模型,在股骨中心点上施加1 k N压缩载荷,分析5种屈膝角度下股骨假体、半月板衬垫、胫骨假体的应力分布情况。结果膝关节ACL断裂组与正常组在5种屈膝状态下,半月板衬垫的最大主应力在ACL断裂组与正常组之间最大相差幅度为62. 5%,在0°、30°、60°和120°屈膝状态下ACL断裂组最大应力均大于正常组;股骨假体在ACL断裂30°时的最大应力明显增加,其余4种屈膝状态下应力的最大增幅为60. 81%;胫骨假体在5种屈膝状态下ACL断裂组最大应力比正常组分别增加了19. 07%、36. 78%、25. 69%、-4. 38%、51. 19%。当ACL断裂后,除屈膝90°外半月板衬垫和胫骨假体上的均布应力均大于正常组,在屈膝30°和120°时对半月板衬垫的磨损较大。结论单髁置换假体的应力分布随膝关节屈曲角度和ACL功能的变化而存在差异,ACL断裂组应力整体趋势大于ACL正常组,且应力集中于内侧区域,在屈膝120°时应力最大,磨损最为明显。研究结果为临床膝关节ACL断裂单髁假体置换的手术方案和半月板假体的优化设计提供理论依据。     

外侧楔形鞋垫对足踝生物力学影响的有限元分析

目的 探究外侧楔形鞋垫对足踝内部组织(包括足骨、关节和韧带)的生物力学影响。 方法 建立并验证足踝-鞋垫-地面三维有限元模型,探究步态 3 个关键瞬间赤足模型和鞋垫干预模型的足底压力分布、关节接触压力、跖骨及主要韧带的应力。 结果 5°外侧楔形鞋垫模型足底峰值压力比赤足模型减小 65. 8% 。 鞋垫干预使楔舟关节处峰值接触压力减小;距下关节处峰值接触压力和第 4、5 跖骨处峰值应力增大。 结论 本研究量化评估了外侧楔形鞋垫对足踝各部分的生物力学影响,提出了可适当减小外侧楔形鞋垫第 4、5 跖骨处倾斜角度的设计建议。     

中上胸椎皮质骨通道螺钉固定的生物力学有限元仿真研究

目的比较研究经皮质骨通道(cortical bone trajectory,CBT)螺钉系统和传统椎弓根螺钉系统在中上胸椎内固定中的生物力学性能。方法通过正常人T7～8节段CT扫描获取断层图像,利用Mimics软件重建人体T7～8三维模型,再通过FreeForm模型优化和ANSYS软件前处理功能建立中上胸椎有限元模型,并在此基础上分别建立椎间盘切除后CBT螺钉和椎弓根螺钉固定模型,对两组模型分别施加5 N·m前屈、后伸、侧弯和旋转载荷,比较分析椎体及植入物在不同工况下的位移及应力峰值。结果各载荷条件下,CBT螺钉组最大位移较椎弓根螺钉组偏低,CBT螺钉组活动度小于椎弓根螺钉组。两组模型的整体应力水平接近,CBT螺钉组偏低于椎弓根螺钉组。前屈、后伸及旋转载荷下,椎弓根螺钉组椎体的最大应力较CBT螺钉组分别降低31%、17%和18%;侧弯载荷下,CBT螺钉组椎体应力相对椎弓根螺钉组降低20%。前屈及旋转载荷下,椎弓根螺钉组椎体的最大应力小于CBT螺钉组,降低幅度分别为2%和11%;后伸及侧弯载荷下,CBT螺钉组椎体最大应力小于椎弓根螺钉组,降低幅度为11%和1%。结论 CBT螺钉在结构稳定性上优于传统椎弓根螺钉,整体应力分布上接近于椎弓根螺钉,但在椎体应力分布方面稍有逊色。研究结果为中上胸椎椎弓根螺钉固定失效后采用CBT螺钉固定的临床应用提供理论基础。     

唇腭裂跨膜蛋白1样蛋白对肺癌细胞放射敏感性影响的研究

目的 对唇腭裂跨膜蛋白Ⅰ样蛋白(CLPTM1L)的表达与肺癌细胞放射敏感性改变的相关性进行研究.方法 采用噻唑蓝(MTTr)方法和细胞克隆形成实验检测细胞的生长和生存率;采用蛋白质印迹(Western Blot)方法检测蛋白表达水平.结果 不同肺癌细胞的放射敏感性与其细胞中CLPTM1L的蛋白表达水平呈负相关,CLPTM1L高表达的肺癌细胞表现出低放射敏感性;提高肺癌细胞中CLPTM1L的表达水平可明显降低γ射线辐照后细胞的放射敏感性,相反转染CLPTM1L小干扰RNA(siRNA)降低CLPTM1L表达水平则大大提高了肺癌细胞的放射治疗敏感性.结论 CLPTM1L可能是调节肺癌放射治疗敏感性的一种新靶向基因.     

Kubicek每搏心输出量计算公式的三维有限元仿真研究

我们从 Kubicek模型三维有限元仿真的角度对 Kubicek每搏心输出量计算公式的临床应用价值进行了研究。在计算机仿真研究中 ,我们对比了模型仿真结果、具体采用 Kubicek每搏心输出量计算公式所得结果以及所设模型的理论计算结果。仿真结果表明 :模型中阻抗改变与主动脉中血液容积改变之间存在着近似的线性关系 ,证明了 Kubicek每搏心输出量计算公式具有一定的临床应用价值 ,同时也为心阻抗血流图基础理论提供了新的研究途径。