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.     

鼻上颌骨复合体有限元模型的建立

目的建立一个具有生物力学特征的鼻上颌骨复合体三维有限元模型,为其生物力学研究提供可靠便捷的模型基础。方法采用薄层螺旋CT扫描、数字影像传输与转录、AutoCAD2004和unigraphic、MSCMarc软件建立鼻上颌骨三维有限元模型的方法。结果建立的鼻上颌复合体三维有限元模型由69366个单元,34434个节点组成。结论应用螺旋CT断层扫描、数字影像传输与转录技术,三维有限元法建立的鼻上颌骨复合体三维有限元模型迅速、准确,是进行鼻上颌骨复合体生物力学分析的可靠基础。     

健康成人上气道及周围结构的三维有限元模型的构建

目的利用薄层CT扫描技术建立健康成人上气道及周围结构的三维有限元模型,为研究OSAHS（阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征）奠定基础。方法对健康成人上气道进行薄层CT扫描及图像处理,通过Mimics13.0软件和ANSYS软件建立三维有限元模型。结果建立了健康成人上气道及周围结构的三维有限元模型,共得到63032个单元,12149个节点。结论薄层CT扫描技术与Mimics和ANSYS软件相结合,建立健康成人上气道及周围结构的三维有限元模型,精度高、速度快,使用灵活,为后期OSAHS的研究奠定了基础。     

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。     

上颌牙列直丝弓矫治器三维有限元模型的建立

 目的 利用三维有限元建模的方法,探索建立上颌牙列直丝弓矫治器的力学分析模型。方法 采用螺旋CT对已完成排齐整平、处于关闭间隙阶段的正畸患者颌骨进行多层扫描,以医学数字成像和通讯标准(digital imaging and communications in medicine,DICOM)格式导入Mimics软件中,利用灰度值的差异重建上颌骨与牙列;然后利用Geomagic软件进行优化后导入Ansys软件生成牙齿、颌骨、牙周膜、托槽、弓丝的装配模型。结果 建立了直丝弓矫治器三维有限元模型,并可进行三维有限元的力学分析。结论 建立了一套迅速建模的半自动运行程序,探索出了一种提高模型仿真度的可操作性强的建模方法。     

基于CT图像的颌面三维重建及其应用

目的应用CT断层扫描图像,使用Mimics逆向工程软件建立颌面部三维模型。方法对颌面部进行64层螺旋CT扫描,获得颌面部二维图像,通过Mimics软件直接导入DICOM格式CT数据,利用逆向工程软件Mimics对数据进行分割、处理,并完成三维重建。结果对颌面部进行三维重建,得到颌面部的三维模型。结论利用逆向工程软件Mimics对使用螺旋CT扫描获得的二维图像进行分割,获得颌面部骨骼部分,并建立颌面部三维模型。Mimics软件提高了建模效率,为临床医生进行诊断和治疗提供了精确的模型。     

颅面复合体三维有限元模型的快速建立

目的:探讨利用螺旋CT建立颅面复合体三维有限元模型的全系列数字化方法,建立一个具有生物力学特性的动态颅面复合体三维有限元模型。方法:采用多排螺旋CT对恒牙早期骨性安氏Ⅲ类患者行常规头部平扫及三维数字影像重建,利用原始DICOM数据建立颅面复合体三维几何模型,在前处理软件HyperMesh中划分网格。结果:获得高生物相似性的颅面复合体三维重建生物医学模型。建立了恒牙早期骨性安氏Ⅲ类患者颅面复合体三维有限元模型,由108 818个单元和195 654个节点组成。探索出一条完全数字化、适用于活体的三维有限元快速建模方法。结论:应用螺旋CT薄层扫描、三维重建软件Mimics和前处理软件HyperMesh相结合的方法,建立颅面复合体三维有限元模型是一种快速有效的方法。     

基于DICOM数据构建髋骨三维有限元模型

目的 探讨采用DICOM数据,结合交互式医学影像控制系统及CAE软件快速构建髋骨三维有限元模型的可行性及方法.方法 将CT扫描获得的髋骨原始DICOM数据输入Mimics软件重建三维实体模型,并经面网格优化后输入Ansys中分配单元属性、控制单元尺寸、划分体网格,并经赋材质后得到髋骨有限元模型.结果 有限元模型几何形态逼真,网格分布合理,疏密得当;最终包含80 958个单元、124 369个节点,1种单元类型,2种材料属性.结论 采用DICOM数据,结合交互式医学影像控制系统及CAE软件能快速高效地构建髋骨三维有限元模型,该方法可重复性强,模型质量容易控制,可推广用于其他部位有限元模型的构建.     

个体化舌侧矫治微种植体远移下牙列有限元模型的构建与验证

目的 建立个体化舌侧矫治远移下牙列的三维有限元模型,为进一步生物力学研究提供模型支持.方法 对志愿者进行CT扫描,将获得的数据导入 Mimics软件中3D重构获得初步三维模型,经Geomagic Studio软件模型优化和曲面重建,获得下颌牙列和下颌骨三维模型.利用 UG NX8. 5建立个体化舌侧托槽、弓丝、牵引钩、微种植体、片段弓等模型.将所得的模型进行组装后在Ansys软件中进行网格划分、材料属性定义,最终建立三维有限元模型.对两个模型分别加载工况进行验证.结果 根据微种植体位置不同,建立三维有限元模型2个.工况1时合平面逆时针旋转趋势,下前牙伸长趋势,后牙压低伴有远中倾斜趋势;工况2合平面无明显旋转趋势,磨牙趋于整体移动.验证结果符合临床实际.结论 通过CT扫描以及多种软件的联合运用建立了精确度较高、几何相似性较好的个体化舌侧矫治微种植体远移下牙列的三维有限元模型,为后续研究提供了良好的平台.     

逆向工程软件结合Micro_CT技术在牙体组织精细三维有限元模型建立中的应用

目的:探索逆向工程技术软件结合Micro_CT技术在牙体组织精细三维有限元模型建立中的应用,建立上颌第一前磨牙牙冠的精细三维有限元模型. 方法: 用Micro_CT对选取的完整人上颌第一前磨牙进行扫描,将获得的CT影像通过Mimics V8.1软件进行拟合,初步形成三维模型. 再将模型导入Geomagic 7软件中进行精修和细化,形成有限元分析软件可识别的实体三维模型,最后,将牙体组织的三维实体模型在Ansys 9.0软件中进行布尔运算,区分出釉质、牙本质及髓腔系统,并分别进行了网格划分. 结果: 建立了人上颌第一前磨牙牙冠的精细三维有限元模型,网格划分后的牙冠三维有限元模型:釉质具有154, 355个单元,牙本质具有256, 304个单元,共有410, 659个10节点四面体单元,模型具有非常高的精确度. 结论: 逆向工程软件结合Micro_CT技术是牙体组织精细三维有限元模型建立的有效途径.     

上颌前牵引联合腭部扩弓的三维有限元生物力学研究

目的：探讨上颌前牵引过程中,模拟腭部扩弓对上颌骨的位移变化的影响规律,为临床上唇腭裂患者的正畸治疗提供理论依据。方法：在自主探索建立的唇腭裂上颌骨三维有限元模型的基础上,利用ANSYS 10.0软件模拟上颌前牵引和上颌扩弓,分析比较前牵引力作用下上颌骨的位移变化。结果：模拟前牵引加腭部扩弓治疗,上颌骨发生向前、向下、向外的增长。有扩弓治疗的水平位移值明显减小。健侧和患侧牙弓均未出现牙弓内缩的变化。结论：上颌前牵引联合应用腭部扩弓治疗唇腭裂患者,有利于全面改善上颌骨的发育。     

上颌前牵引对唇腭裂上颌骨影响的三维有限元生物力学研究

目的:探讨不同方向的前牵引力,对上颌骨的应力、应变和位移变化的影响规律,为临床唇腭裂患者的正畸治疗提供科学依据.方法:在自主探索建立的唇腭裂上颌骨三维有限元模型的基础上.利用ANSYS 10.0软件模拟上颌前牵引,分析比较在相同力值,不同牵引方向前牵引力作用下上颌骨的应力和位移变化.结果:前牵引力为500 g/侧,前牵引方向向前下20°～45°之间时,上颌骨发生向前、向下及向外的位移变化,上颌腭部牙弓形状发生内缩变化.内缩变化程度与前牵引方向有密切关系;前牵引方向与功能(牙合)平平面夹角越小,牙弓内缩越明显,区域越大,牵引方向与(牙合)平面夹角越大,内缩程度越轻,区域越小.结论:在前牵引力作用下,上颌骨发生向前、向下及向外的增长,上颌牙弓形状发生内缩变化,变化的程度与前牵引方向有密切的关系.     

基于参数化联合建模法建立膝关节单髁置换三维有限元模型的研究

目的为膝关节单髁置换有限元分析提供一种参数化联合建模方法。方法获取1例成年男性膝关节炎患者的膝部CT扫描,利用Mimics 13.1软件重建出膝部三维骨性模型,通过参数化软件Pro/Engineer 5.0设计与骨性模型相匹配的单髁假体,导入Mimics 13.1建立膝关节单髁置换三维模型,然后通过Ansys 12.1建立膝关节单髁置换三维有限元模型并进行有限元分析。结果参数化联合建模法效率高,所建模型形态逼真,精确度高。结论参数化联合建模法为膝关节单髁置换的生物力学研究提供了模型基础和新的实验思路,在单髁置换治疗膝关节病的临床和科研中将有广泛的应用前景。     

唇裂修复术对唇腭裂患者上颌骨及面部软组织发育的影响

目的分析单侧完全性唇腭裂患者唇裂手术对其上颌骨生长发育及面部软组织发育的影响。方法选择单侧完全性唇腭裂患者（UCLP）均已行手术者109例为研究对象。采用头影测量和定位拍照分析上颌骨生长发育及面部软组织发育，并与正常对照组同龄者分组进行比较。结果UCLP的唇腭裂均修复组与仅唇裂修复组，上颌骨相对于颅底均有明显的后退，并且上颌骨长度较正常对照组显著变小。软组织测量中，UCLP的上唇面积、上自唇高、上唇长度、口裂宽度较正常对照组减少；上红唇高差异无显著性。鼻底凸度、上唇凸度较正常对照组减少；下唇凸度差异无显著性。结论唇裂手术对UCLP上颌骨向前的生长有明显的抑制作用，对软组织发育的影响不明显。     

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。     

模拟修复上颌骨裂隙后前牵引受力的三维有限元生物力学研究

目的：探讨模拟修复上颌骨裂隙后,前牵引力对上颌骨的应力和位移变化的影响规律,为临床上唇腭裂患者的正畸治疗提供理论依据。方法：在自主探索建立的唇腭裂上颌骨三维有限元模型的基础上,利用ANSYS 10.0软件模拟修复上颌骨裂隙,模拟上颌前牵引,观察前牵引力作用下上颌骨的应力和位移变化。结果：未修复裂隙的上颌骨在前牵引力作用下,健侧发生明显移动,患侧移位不明显,裂隙有扩大的趋势。模拟修复裂隙后在前牵引方向与功能牙合 平面呈向下30°;每侧500 g的力作用下上颌骨第一主应力和von Mises应力分布均匀。结论：上颌骨裂隙未修复前,在前牵引力作用下裂隙有扩大化的趋势, 修复上颌骨裂隙后,行前牵引矫形治疗有利于上颌骨发育。     

Micro-CT技术结合逆向工程软件建立上颌第一前磨牙的三维有限元模型

目的利用简便有效的方法建立离体上颌第一前磨牙三维有限元模型,为生物力学研究提供数学模型基础。方法使用Micro-CT对离体、完整的左侧上颌第一前磨牙进行牙体扫描,将获得的CT影像转化格式,通过Mimics10.0软件采集釉质、本质及髓腔的点数据,导入Imageware 12.0软件中进行点云处理和曲线反求,通过Ansys 11.0软件完成曲面拟合形成牙体组织的三维实体模型并进行布尔运算,整合釉质、牙本质及髓腔系统;建立牙周膜以及牙槽骨的实体模型,分别进行网格划分,同时对模型进行力学加载。结果建立了包含髓腔、牙周膜、牙槽骨的上颌第一前磨牙的精细三维有限元模型,网格划分后的牙体三维有限元模型:釉质具有26 685个单元,牙本质具有114 082个单元,牙髓腔具有11 843个单元,牙周膜具有22 004个单元,牙槽骨具有66 767个单元,共有241 381个10节点四面体单元。模型具有非常高的精确度,真实反映了釉牙骨质界的形态。从应力分布来看釉质上应力主要集中在面中央窝和釉质与本质交界的边缘;同样牙本质的应力集中部分也在釉牙本质界处。结论通过Micro-CT技术与逆向工程软件相结合的方法建立了左侧上颌第一前磨牙的三维有限元模型,该模型具有良好的几何相似性和力学相似性。     

颌面部包括咀嚼系统的数字解剖学有限元建模初步研究

目的初步探究基于解剖学和影像学对颌面部包括完整咀嚼系统的数字解剖学三维有限元建模的可行性,为进一步模拟颌面部生物力学做准备。方法采集第2代中国数字化人体"男性第23号"头颅CT图像、咀嚼肌MRI图像及双侧颞下颌关节盘MRI图像,以DICOM格式导入Mimics软件进行三维重建,再通过Geomagic Stadio软件配准模型、优化模型并构建数字化颌面部结构,最后将单个前牙的牙体牙周精细模型导入ANSYS进行有限元分析,检验模型的实用性。结果建立了一个包含全牙列牙髓、牙本质、牙骨质、牙釉质、牙周膜、上颌骨双皮质层、下颌骨双皮质层、下牙槽神经、颞下颌关节、关节盘、关节软骨、关节囊以及咀嚼肌肉系统和颌面的三维解剖学模型,以及单个前牙的三维有限元模型。结论基于CT、MRI影像和解剖学,利用医学影像处理软件Mimics、Geomagic Stadio及Ansys结合实构法和虚构法所建高精度颌面部模型具有全面性、先进性和实用性,可以为进一步模拟口腔医学临床中的实际问题提供理论依据。