人下颌骨颏部正中位置枪弹伤的有限元动态模拟及分析

目的采用有限元方法建立颌面部枪弹伤模型,并对人下颌骨颏部正中位置枪弹伤的致伤过程及损伤程度进行动态模拟和分析,探讨建立人下颌骨枪弹伤模型的新方法。方法在以往动物实验建模方法及内置参数的基础上,利用数字化人下颌骨的CT扫描数据建立人下颌骨的三维有限元模型;动态模拟不同投射条件下下颌骨颏部正中位置枪弹伤的发生过程;计算不同投射物以不同初速度及不同角度入射后的终末速度及其穿出下颌骨后的能量损耗数值及能量损耗率;并对所得数据进行比较分析。结果成功模拟了2种投射物以3种初速度及3种入射角度击伤人下颌骨颏部正中位置的动态过程及下颌骨受损伤后各部位的应力分布情况。对模拟数据进行计算后分析发现,致伤条件不同,下颌骨受损伤的严重程度及投射物的致伤效率也不同。结论运用有限元的方法可动态模拟人下颌骨颏部正中位置枪弹伤的致伤过程,并对相关数据进行比较分析,以研究不同致伤条件下下颌骨受损伤的严重程度及投射物的致伤效率。     

不同致伤条件下人下颌骨投射伤计算机仿真模拟和对比分析

目的：利用有限元数字模拟技术动态仿真不同致伤条件下人下颌骨颏部投射伤动态致伤过程,通过生物力学分析探讨下颌骨投射伤致伤机制。方法建立人下颌骨投射伤三维有限元模型,动态模拟在不同致伤条件下（高、中、低三种投射速度）投射物致伤下颌骨颏部的动态过程,对模拟结果进行生物力学对比分析。结果成功模拟不同致伤条件下人下颌骨投射伤动态致伤过程,模拟结果逼真,投射速度越高,下颌骨损伤更为严重。结论利用数字模拟技术可以有效地仿真下颌骨投射伤,为口腔颌面部战创伤基础研究、临床救治提供参考和指导。     

7.62mm弹丸对低温动物和模拟物的致伤效应

目的：观察7.l62mm弹丸对低温动物和模拟物的致伤效应。方法：北方地区杂种犬23只，在-40℃条件下保温1h后用在相同条件下保存1h的低温弹致伤，监测致伤前后动物生命体征并用出入口面积，清创量以及病理学指标评价致伤效果。7.62mm弹丸对模拟物肥皂的致伤方法与动物实验一致。结果：7.62mm弹丸对低温保存动物与模拟物肥皂的致伤应明显增加，表现在弹丸翻滚时间提前，弹道入出口面积及其比值增加，清创增多以及伤腔容积增大，结论：高速投射物对低温条件下动物的致伤效应明显增加，其机制主要来自于低温导致生物组织物理特性改变，进而引起投射物贯穿组织时的飞行状态极易发生改变。结果提示对寒区战伤伤员同样应及早清创。     

人下颌骨撞击伤三维有限元模拟及生物力学分析

目的：利用有限元模拟技术对人下颌骨撞击伤进行仿真,对模拟结果进行生物力学分析,探讨下颌骨撞击伤的致伤机制。方法采用中国可视化数字人数据,建立人下颌骨撞击伤三维有限元模型,动态模拟不同致伤条件下人下颌骨撞击动态损伤过程,采用 Von Mises 应力及有效应变进行生物力学分析。结果建立人下颌骨撞击伤三维有限元模型并成功模拟人下颌骨撞击伤动态损伤过程及骨折,髁状突及下颌角是应力、应变集中及骨折的好发部位。结论 Von Mises 应力及有效应变可作为预测和判定骨组织损伤的生物力学指标之一,利用有限元法可以有效模拟下颌骨动态撞击过程,模拟结果可为颌面部撞击伤基础研究及临床救治提供指导和数据参考。     

阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征患者的下颌骨和颞下颌关节三维有限元模型的构建

目的建立阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征(obstructive sleep apnea hypopnea symdrome,OSAHS)患者的下颌骨和颞下颌关节(并包含上气道及周围结构)的三维有限元模型,为治疗OSAHS从颞颌关节方面提供参考依据.方法对OSAHS患者颞颌关节及上气道行薄层CT扫描,获得OSAHS患者颞颌关节及上气道DICOM格式的图像信息,采用Mimics三维建模软件、Imageware逆向工程学软件、Ansys有限元分析软件建立的三维有限元模型.结果建立了OSAHS患者下颌骨和颞下颌关节(并包含上气道及周围结构)的三维有限元模型,共得到949 850个单元,932 932个节点.既能精确显示其三维空间结构和形态,又可以模拟下颌前移式口腔矫治器治疗OSAHS,为进一步研究此类方法治疗OSAHS从颞颌关节方面提供参考依据.结论建立准确、可行、灵活模拟操作的OSAHS患者下颌骨和颞下颌关节(并包含上气道及周围结构)三维有限元模型,为临床治疗OSAHS从颞颌关节方面奠定基础.     

Y形冲击射流微混合器流场结构和分割强度的数值模拟

运用三维变密度不可压计算流体力学方法对微型Y形冲击射流进行流动结构研究.结果表明:入射角度和入射速度是影响流场结构和混合效果的两个重要因素.通过对流场结构的分析、混合效应的定性和定量分析以及对流场中分割强度的研究发现,入射角度和入射速度越大,分割强度越小,混合效果就越好.     

下颌固定义齿三维有限元模型的建立

目的：建立后牙三单位固定桥的三维有限元模型。方法：薄层CT扫描技术与Ansys软件相结合对38层层厚为1mm的CT断层影像进行分析处理。结果：所构建的三维有限元模型具有良好的几何相似性，共有单元605140个，节点106265个，可以按照不同的研究要求进行删除、旋转、切割和添加。结论：薄层CT扫描技术与Ansys软件相结合建立的三维有限元模型能较精确地模拟实际情况，为进一步的生物力学研究提供基础。     

推杆式矫治器不同加载角度下“下颌骨-颞下颌关节”的生物力学研究

目的 仿真模拟推杆式矫治器(Forsus)不同加载角度对下颌骨旋转和前移趋势的影响,探讨应用Forsus时最佳的加载角度.方法 在前期构建的三维有限元模型基础上,分别模拟-30°、-15°、0°、15°和25°这5种工况下“下颌骨-颞下颌关节”的应力、位移变化和旋转趋势.结果 从0°到25°,随着加载角度的增加位...     

阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征患者的上气道及周围结构三维有限元模型的构建

目的建立OSAHS（阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征）患者的上气道及比邻结构三维有限元模型,为OSAHS的生物力学分析打下基础。方法对OSAHS患者上气道行薄层CT扫描,获得OSAHS患者上气道DICOM格式的图像信息,采用Mimics三维建模软件和Ansys三维有限元分析软件建立上气道及比邻结构的三维有限元模型。结果建立了国内首例OSAHS患者上气道及比邻结构的三维有限元模型,共得到172062个单元,32958个节点,既能精确显示其三维空间结构和形态,又能模拟治疗睡眠呼吸暂停低通气综合征评价疗效。结论建立准确、可作灵活模拟操作的OSAHS患者上气道及其比邻结构三维有限元模型,为进行临床治疗OSAHS及其上气道生物力学分析打下良好的基础。     

人下颌牵张成骨三维有限元模型的建立

目的　探讨在计算机上建立下颌骨牵张成骨三维有限元模型的方法。　方法　选择颅颌面发育正常青年男性,螺旋CT技术与计算机技术相结合,建立下颌骨牵张成骨三维有限元模型。　结果　首次模拟了骨皮质断开,并加入二腹肌前腹的边界约束,建立了三维有限元总体模型。　结论　模型有较高的相似性,为进一步研究人下颌骨牵张成骨奠定了基础。     

下颌骨的计算机三维重建

目的建立下颌骨的三维数字化模型。方法选择1具合适的尸体标本,经固定、动脉灌注、包埋、数据采集,获得数字人数据集,取其切片数据图像中与下颌骨有关的二维图像,在计算机上去噪、描边、提取其轮廓线,导入Amira医学三维重建软件进行三维重建,生成的下颌骨三维模型行表面光滑处理并渲染。结果利用数字人数据得到了下颌骨精细的三维模型,在三维方向上真实地再现了下颌骨、下颌牙的解剖形态,并准确地显示下颌管的位置。结论应用软件重建方法获得的下颌骨三维模型,为下颌骨的影像诊断及正颌外科手术治疗、下颌牙齿种植等提供了解剖学依据。     

基于"中国数字人"切片建立包含牙列的下颌骨三维模型

目的 利用虚拟人数据资料借助医学三维重建软件快速重建包含下颌牙列的人体下颌骨三维模型,为数字化虚拟人体作出技术探讨.方法 选择合适的尸体标本,经固定、动脉灌注、包埋、数据采集后获得虚拟人数据集,按照不同数据格式保存虚拟人切片图像数据.为今后不同规模的人体解剖结构重建目的 作准备.取虚拟人切片数据图像中下颌骨切片部分图像共计280张经二维图像处理软件去噪、描边后导入专用医学三维重建软件进行下颌骨的三维重建,生成的下颌骨三维模型经表面光滑处理后进行渲染.结果 利用虚拟人的数据得到了包含牙列的下颌骨精细的三维模型,在三维方向上真实地再现了下颌骨的解剖形态.结论 利用中国数字化可视人体图像能建立准确的下颌骨三维模型.     

构建不同矢量骨吸收的牙周炎下颌骨3D数字解剖学模型

目的：构建不同矢量骨吸收的牙周炎下颌骨3D数字解剖学模型。方法：采用CT扫描志愿者下颌骨获取扫描图像数据,利用医学三维图像重建软件Materialise Mimics10.0、逆向工程软件Geomagic Studio12.0、有限元前处理软件HyperMesh 11.0等生成含完整解剖结构牙列的下颌骨模型。根据牙槽骨不同矢量骨吸收水平,构建体外典型以牙槽骨吸收水平为标准的无牙周炎模型以及轻度牙周炎、中度牙周炎、重度牙周炎患者下颌骨3D数字解剖学模型。结果：建立了不同程度骨水平吸收的牙周炎下颌骨3D数字模型。正常下颌骨模型节点总数55 034个,面单元总数108 273个;轻度牙周炎下颌骨模型节点总数53 703个,面单元总数105 608 个;中度牙周炎下颌骨模型节点总数52 362 个,面单元总数102 821个;重度牙周炎下颌骨模型节点总数50 445个,面单元总数99 099个。结论：建立的模型可有效实现对不同程度骨吸收牙周炎下颌骨的数字解剖学和生物力学研究。     

基于CT建立早期退变腰椎活动节段的三维有限元模型

目的:基于CT建立了脊柱L4-5活动节段早期退变的三维有限元模型,并对其进行力学性能测试.方法:选择1名39岁慢性下腰部疼痛的中国女性志愿者作为模拟对象,对其脊柱L4-5节段进行层厚0.75 mm的连续扫描,共获得CT断层图像138幅,获取用于建立三维模型的相关数据.将CT扫描的腰椎图像结合人体解剖学数据通过mimics 10.0软件建模形成L4-5运动节段的三维模型后,结合CAD软件CATIA对该活动节段进行数据优化,并形成实体模型.将模型数据导入有限元分析软件Patran转换成有限元模型.模拟中立位该节段的受力环境,将4个100N力以结点负荷形式分别施加于L4椎体旋转轴等距离的内前外后部椎体结点,以观察验证该模型的准确性.结果:建立了腰椎早期退变的L4-5节段的有限元模型,模型总节点数为27 130个,单元数113 834,其中包括Solid单元113 153个,Area 161个,Link单元520个,力学测试显示负荷在椎间盘分布不均,薄弱的纤维环后部受力增加.结论:通过CT断层扫描、图像数字化处理及计算机辅助设计等方法,可以以自动化程度较高的方法建立腰椎早期退变活动节段的高精度三维有限元模型,用于脊柱生物力学的进一步研究.     

嵌体修复下颌第一磨牙残冠的三维有限元模型的建立

[目的]建立带桩嵌体修复下颌第一磨牙残冠的三维有限元模型.[方法]制成第一磨牙残冠的制锁式带桩嵌体修复体的模型,将该模型置于水杯中,利用螺旋CT扫描,通过图像合成软件建立三维数字模型,结合大型有限元软件ANSYS进行建模.[结果]建成后三维有限元模型与实体组织具有良好的几何相似性.[结论]将牙体修复模型置于水中,经螺旋CT扫描并与有限元方法结合起来,可以建立复杂的牙模型,且能真实地模拟实际情况,使用性好.     

Mimics软件结合薄层CT扫描构建下颌第一前磨牙桩核冠三维有限元模型

目的 Mimics软件结合薄层CT技术建立下颌第一前磨牙桩核冠的三维有限元模型.方法应用Mimics软件直接读取通过CT扫描所获取的建模所需一维影像图像(共72张,层厚0.3 mm,无间隔)的边界数据;再利用Ansysworkbench的曲面造型和加减布尔运算建立桩核冠各个三维实体模块模型,并进行三维重组;最后在Ansys软件中建立三维有限元模型同时划分力学单元并进行力学分析.结果建立了包括全瓷冠、桩核、粘固剂、牙周膜、牙胶尖、牙槽骨的三维有限元模型.结论应用薄层CT结合Mimics软件建模的方法方便快捷,能较好地实现有限元模型的几何相似性、边界约束和载荷相似性、力学性能相似性要求.     

下颌骨形态变量的计算机辅助三维测量

目的 探讨计算机辅助三维CT重建下颌骨形态变量可视化模型的方法及其可靠性.方法 选取离体成人下颌骨18具.通过拔除颌骨模型上的1颗目标牙进行形态改变;分别记录拔牙前后的下颌骨三维CT数据,通过图形分析软件生成相应的三维数字模型;再通过图形分析软件对所得三维数字模型进行布尔运算,从而实现下颌骨形态变量的可视化模型重建,即目标牙的三维模型.对目标牙三维模型测量结果与手工测量结果进行比较,评价该方法的可靠性.结果 电脑重建目标牙模型所测冠根长度、近远中长度、颊舌向长度分别为（21.62±1.21）、（8.65±0.47）、（8.71±0.70）mm,相应手工实测结果分别为（21.72±1.20）、（8.54±0.37）、（8.87±0.77）mm.冠根长度、近远中向长度和颊舌向长度的电脑测量值与手工实测数值无明显差异（P〉0.05）.结论 以不同时期的模型CT数据为基础,利用计算机软件重建下颌骨形态变量的可视化模型并进行三维测量是一种可靠的颌骨形态变量定量评价方法.     

种植义齿部件有限元建模与试验研究

目的:建立与种植义齿部件实体具有几何和力学相似性的三维有限元模型。方法:用CaMega光学扫描,建立种植体、基台三维CAD模型,导入ANSYS软件,进行单元划分建立有限元模型,并根据载荷-变形实验数据,调整有限元模型参数。结果:建立的种植义齿三维有限元模型,经试验验证,与义齿实体具有几何和力学相似性。结论:采用光学三维扫描,修正有限元模型参数,建立的种植义齿部件有限元模型,能反映其实体的几何形状和力学特性。该研究是种植义齿有限元分析的基础。     

基于三维下颌骨平均模型的颌骨标志点自动确定方法

目的：探索一种高效、自动确定三维下颌骨数据解剖标志点的方法,并对该方法的定点效果进行初步评价。方法：选取40例颅颌面三维形态正常患者的CT数据(其中30例用来建立三维下颌骨平均模型,10例作为测试本研究方法确定下颌骨标志点效果的测试数据),将数据导入到Mimics软件中进行下颌骨三维重建。在这40例三维重建后的下颌骨数据中,选取与中国人下颌骨特征均值更为接近的30例,在MATLAB软件中基于普氏分析(Procrustes analysis)算法对此30例下颌骨数据进行尺寸归一化处理,并在Geomagic Wrap软件中,构建上述30例下颌骨数据的三维平均形状模型,通过对称化处理、曲率采样、索引标记等过程,构建出具有18 996个类标志点和19个下颌骨解剖标志点索引的三维下颌骨结构化模板。应用开源非刚性配准算法程序Meshmonk,将上述构建的三维下颌骨模板通过非刚性变形与患者三维下颌骨数据进行匹配,获得患者三维下颌骨数据的19个解剖标志点位置。与口腔专家手动标注的标志点位置误差(定点误差)进行比较,评价本方法的准确性。结果：将本研究方法应用于10例无显著下颌骨形态畸形患者数据,19个标...     

Establishment of a three-dimensional finite element model for gunshot wounds to the human mandible

ObjectiveTo investigate the feasibility of a finite element model as an ideal research tool for human maxillofacial gunshot wounds.MethodsMandible CT scan data on the Chinese Visible Human were imported into MIMICS software to obtain the surface mesh of the mandible. Then, these surface-meshed models were imported into ANSA software for automatic net generation. Elements and nodes were partitioned on the basis of the mesh to obtain a three-dimensional finite element model for the mandible with every internal parameter consistent with those of our previously developed model in the pig mandible. The finite element model was imported into LS-DYNA for computation. Finally, the LS-POST was used to complete the simulation and the measurements.ResultsA three-dimensional finite element model was successfully established for gunshot wounds in the human mandible. The stress distribution and the degree of injury were simulated dynamically for shots from two types of projectiles in the mandible at one entry angle and at three impact velocities.ConclusionThree-dimensional finite element models will become ideal research tools for treatment of ballistic wounds of the human maxillofacial region. Using this human mandibular model as a foundation, we will be able to successfully develop three-dimensional finite element models for human maxillofacial gunshot wounds.