3DSS结合逆向工程技术建立上颌第一磨牙非线性三维有限元模型

目的:建立上颌第一磨牙及其牙周支持组织非线性三维有限元模型.方法:运用3DSS对上颌第一磨牙标准模型进行扫描;运用逆向工程软件ceomagic Studio 8生成三维实体模型;有限元软件ANSYS10.0中生成三维有限元模型.结果:建立了包含上颌第一磨牙、牙周膜、硬骨板、松质骨及密质骨的非线性三维有限元模型,共96 875个10节点四面体单元,132 838个节点.结论:建立的三维有限元模型有很高的几何相似性,并且结构完整,网格质量较好,为进一步的生物力学研究奠定了基础.     

上颌前磨牙区种植单端桥三维有限元模型的建立

目的 通过建立上颌前磨牙区种植单端桥三维有限元模型,为研究其相关的生物力学分析奠定基础。方法 通过螺旋CT薄层扫描获取图像数据,导入Mimics软件初步处理,经Geomagic软件精修,由Solidworks软件装配各模块,应用有限元软件Ansys划分网格、赋予组织材料属性,建立适合生物力学分析的上颌前磨牙区种植单端桥三维有限元模型。结果 通过三维有限元技术建立了一个能反应上颌前磨牙区种植单端桥生物力学性能的有限元模型用于力学分析与研究。结论 本研究为构建上颌前磨牙区种植单端桥有限元模型提供了一个切实可行的方法,同时为进一步分析种植单端桥修复前后不同部位加载时种植体＿骨界面的应力大小及分布规律提供了模型基础。     

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.     

根管治疗后上颌前磨牙三维有限元模型的建立

目的 建立根管治疗后上颌第一前磨牙三维有限元模型,并进行模型的有效性验证.方法 采用Micro-CT扫描,应用Freeform6.0、Mimicsl0.1及Ansys9.0软件建立根管治疗后上颌第一前磨牙有限元模型,在模型上进行垂直、斜向加载.分析牙冠及牙根各部分应力.结果 成功建立了根管治疗后上颌第一前磨牙的三维有限元模型,并且该模型具有极佳的力学和几何学相似性.结论 利用Micro-CT扫描技术结合Freeform、Mimics等逆向工程软件建立的根管治疗后上颌前磨牙三维有限元模型,具有较高的精确度和真实性.     

根管治疗后上颌第一前磨牙全瓷MOD高嵌体修复的三维有限元研究

目的通过建立根管治疗后上颌第一前磨牙全瓷MOD高嵌体修复的三维有限元模型,并对模型进行相关应力分析,了解不同加载条件下全瓷MOD高嵌体修复的应力产生特点,为临床上根管治疗后上颌第一前磨牙的修复提供基础实验依据。方法采用Micro-CT扫描,应用Freeform6.0、Mimics10.1及Ansys9.0软件建立根管治疗后上颌第一前磨牙全瓷MOD高嵌体修复的三维有限元模型,并在模型上进行垂直、斜向加载,分析各种主应力的峰值。结果成功建立了根管治疗后上颌第一前磨牙全瓷MOD高嵌体修复的三维有限元模型,对模型的应力分析得出,全瓷MOD高嵌体修复根管治疗后上颌第一前磨牙的各种主应力峰值均未超出牙本质所能承受的应力生理限度。结论全瓷MOD高嵌体可以对根管治疗后上颌第一前磨牙产生较好的保护作用。     

不同材料修复下颌第一前磨牙楔状缺损的三维有限元分析

目的 采用三维有限元模型,观察不同材料修复下颌第一前磨牙楔状缺损后的应力情况。方法 将锥形束CT(CBCT)获取的数据建立下颌第一前磨牙楔状缺损的三维有限元模型,分别采用Vita Enamic树脂(A组)、Lava Ultimate树脂(B组)、IPS e.max CAD树脂(C组)、Z350树脂(D组)修复,同时将未做任何修复治疗的楔状缺损模型作为对照组。对各组模型进行垂直和侧向45°负荷,分析各组修复体的应力分布情况。结果 与对照组相比,无论是V形或U形楔状缺损,A、B、C、D组模型在承受垂直和侧向45°负荷时Von Mises应力峰值均明显降低,其中B组最小、降幅最大,C组最大、降幅最小;且各组模型承受侧向45°负荷时的Von Mises应力峰值均明显高于垂直负荷。结论 楔状缺损患牙侧向负荷应力大于垂直负荷应力。Vita Enamic树脂、Lava Ultimate树脂均属于树脂基陶瓷,其弹性模量与牙本质相似,能够较好地分散楔状缺损患牙的应力。     

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.     

剩余牙本质肩领位置对上颌前磨牙桩核冠受力的 三维有限元分析

目的：运用有限元法分析研究不同位置牙本质肩领的上颌前磨牙桩核冠修复后的各项应力分布情况。方法：将拔除的上颌前磨牙包埋于甲基丙烯酸树脂块中,结合CBCT扫描技术和有限元分析软件,建立5组不同位置的牙本质肩领桩核冠修复模型（A组：环形牙本质肩领;B组：颚侧完整牙本质肩领;C组：颊侧完整牙本质肩领;D组：近中侧完整牙本质肩领;E组：远中侧完整牙本质肩领,所有牙本质肩领高度均为2.0 mm）,于颊尖舌斜面顶1/3处施加载荷为200 N,与牙体长轴呈45°的静态侧向力,分析各小组牙体硬组织应力分布情况。结果：C组最大等效应力值最大,为64.53 MPa,A组等效应力峰值最小,为50.87 MPa。B、D、E组等效应力峰值分别为55.31、60.61和59.73 MPa;最大主应力分别为43.04、43.60、47.34、45.39 和46.91 MPa。结论：保留完整的牙本质肩领可有效减少牙体组织应力集中,增强患牙抗折性;当剩余牙体组织不足时,保留鄂侧的牙本质肩领可保护粘结层的完整性并提高牙本质与树脂之间粘结层的抗折能力,从而增加患牙的抗折能力。     

上颌第一磨牙及其支持组织三维有限元模型的建立

目的：建立上颌第一磨牙的三维有限元模型。方法：选择1个正常青少年的干颅骨在CT室进行断层扫描,图形数字化后的数据输入计算机中,用Eplot系统分析组装成三维有限元模型。结果：建立了上颌第一磨牙的三维有限元模型。结论：本研究建立的上颌第一磨牙三维有限元模型是对生物体的一种更相近模拟。     

Three-dimensional finite element modeling of a maxillary premolar tooth based on the micro-CT scanning: A detailed description

This study describes the details of how to construct a three-dimensional （3D） finite element model of a maxillary first premolar tooth based on micro-CT data acquisition technique, MIMICS soft- ware and ANSYS software. The tooth was scanned by micro-CT, in which 1295 slices were obtained and then 648 slices were selected for modeling. The 3D surface mesh models of enamel and dentin were created by MIMICS （STL file）. The solid mesh model was constructed by ANSYS. After the material properties and boundary conditions were set, a loading analysis was performed to demonstrate the ap- plicableness of the resulting model. The first and third principal stresses were then evaluated. The re- suits showed that the number of nodes and elements of the finite element model were 56 618 and 311801, respectively. The geometric form of the model was highly consistent with that of the true tooth, and the deviation between them was ~）.28%. The loading analysis revealed the typical stress patterns in the contour map. The maximum compressive stress existed in the contact points and the maximum tensile stress existed in the deep fissure between the two cusps. It is concluded that by using the micro-CT and highly integrated software, construction of the 3D finite element model with high quality will not be difficult for clinical researchers.     

下颌前磨牙弯曲牙根生物组织应力的三维有限元分析

①目的 探讨下颌前磨牙弯曲牙根受颊侧、舌侧矫治力及牙根、牙周膜、牙槽骨的应力.②方法 选取拔除成人下颌弯曲牙根的前磨牙,应用CT扫描、Mimics10.01软件建立三维实体模型;在牙冠颊、舌侧加力值,利用ANSYS软件分析、研究其应力分布规律.③结果 颊侧施力:牙做整体移动其牙根、牙周膜、牙槽骨应力最小,旋转移动最大,倾斜移动次之.舌侧施力时牙做整体移动、旋转移动,倾斜移动其牙根应力最大、牙周膜次之、牙槽骨最小.无论整体移动、旋转移动、倾斜移动舌侧应力大于颊侧.④结论 舌侧矫治力对弯曲牙根牙不适合或在临床允许情况下选择较小矫治力.     

髋臼三维有限元模型的建立

目的:构建髋臼三维有限元模型.方法:选择成年湿髋臼尸体标本行CT扫描成像得到髋臼每层横截面图像,提取边界坐标,利用有限元分析软件ANSYS5.6构建髋臼三维有限元模型,三维十结点四面体实体单元进行网格划分.结果:所构建髋臼模型共划分为121 239个结点、112 491个单元,客观反映髋臼真实解剖形态及生物力学行为.结论:构建的髋臼三维有限元模型为髋臼骨折内固定的记忆力学研究提供可循模型.     

纤维桩核修复下颌第二前磨牙三维有限元模型

目的建立不同形状和直径纤维桩核修复下颌第二前磨牙的三维有限元模型,以分析研究其应力分布状况和优化设计。方法采用螺旋CT扫描离体下颌第二前磨牙,利用Mimics软件、Geomagic Studio软件和ANSA软件分别建立直径为根径的1/2、1/3、1/4和形状为柱形、锥形、梯形的纤维桩核修复下颌第二前磨牙的三维有限元模型。结果建立了八组结构精确的桩核修复下颌第二前磨牙的三维有限元模型,每组均包括了牙冠、桩核、牙根、牙胶尖、牙周膜、牙槽骨6个部分。结论所建模型与实体模型具有良好的几何相似性和生物力学相似性,本实验方法具有精确便捷创新的特点     

胆囊三维有限元力学模型的构建

目的 建立人胆囊三维有限元力学模型,用于胆囊的非侵害性生物力学研究和手术模拟.方法 根据胆囊的解剖学数据,在参数化CAD软件PRO/E中建立胆囊的三维交互式CAD模型,以IGES格式导入到通用有限元分析软件ANSYS中,以20节点SOLID95单元划分几何模型并赋材料属性建立有限元模型.模拟胆囊底受钳夹的工况,分析胆囊在位移载荷下的形变和应力分布.结果 成功建立了具有几何相似性和物理相似性的三维胆囊有限元模型,包含了胆囊底、体、颈结构,共14 520个单元,82 524个节点.模拟胆囊底受钳夹工况时,形变集中在胆囊底顶部区域,而应力集中在胆囊床边缘和胆囊颈与胆囊管部.结论 有限元法可模拟胆囊在手术中的力学响应,可用于胆囊的生物力学研究.     

颈椎三维有限元模型的建立与应用

目的建立颈椎的三维有限元模型(C4/5/6),以用于临床试验研究。方法根据条件选取健康成年男性志愿者,通过CT扫描,得到颈椎的连续断层数据图片,通过医学三维重建软件Materialise Mimics、作图软件Uni-graphics NX、有限元分析软件ANSYS 8.1构建出颈椎的三维有限元模型,进行边界设定,在模型上加载45N的预载荷,再加以2.0 N.M的纯力矩模拟脊柱的前屈、后伸、左右侧曲、旋转的生理活动,观察正常FSU(C4/5)的运动与受力,并与体外实物生物力学实验结果比较。结果C4/5三维有限元模型的运动范围与体外实体实验结果在统计学上没有显著差异(P<0.01)。结论建立的颈椎有限元模型可以模拟颈椎的生物力学特性。     

上颌第一磨牙三维有限元模型的建立

1 材料和方法发育正常、形态完整的人上颌第一恒磨牙,用螺旋CT 扫描机,对牙体自上而下进行扫描. 扫描时牙体长轴与CT 机平台平行,选择512×512 扫描栅格,扫描速度0.75 s/周、扫描层厚0.5 mm. 使牙髓、牙体各不同区域的密度变化显示出来,得到87 张断层图片,然后从中选取有效图片71 张,以CT 片的形式输出扫描结果,作为形成有限元模型的基础. 数据用美国通用PTC 公司生产的CAD/CAM/ CAE 一体化软件Pro/ Engineer 2000i, 将JPG图片文件转换为可以在UG(5) 中输入的TIFF 格式, 采用U G中的RasterImage 命令将图片导入. 由于CT 扫描中得到的是图片而不是数据文件,在每张扫描图片上补充均化, 创建样条曲线, 以二维轮廓指出不同部位的形状.     

脊髓型颈椎病患者三维有限元模型的构建与生物力学分析

目的：构建颈部三维有限元模型(finite element model,FEM),初步分析脊髓型颈椎病(cervical spondylotic myelopathy,CSM)患者与对照者颈部生物力学的差异,为CSM发病机制的研究提供生物力学依据。方法：以1名CSM患者作为力学模拟实验对象进行三维CT扫描,并构建颈部三维FEM依照患者的年龄、性别、身高、体重等参数选取本团队已有的健康颈部三维FEM作为对照,比较患者和对照者在颈椎正常受力情况下椎体、椎间盘、韧带及脊髓的应力差异,以及后仰伸运动后最大应力的差异。结果：成功构建CSM患者及对照者FEM模型,并进行力学分析,CSM患者颈椎椎体受力差异C5~C6节段最明显,对照者和患者的最大应力部位均在椎体前缘,CSM患者椎体前缘的最大应力小于对照者;CSM患者椎间盘应力分布不均匀,最大应力部位集中在椎间盘底部后缘的两侧;CSM患者各韧带的应力分布不均匀,其中后纵韧带应力最大。CSM患者颈椎在后仰伸运动时范围受限。结论：CSM患者相对于对照者可能存在颈部椎体、椎间盘及韧带受力平衡的改变和颈椎运动范围的受限,这可能与CSM力学发病机制相关。     

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。     

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。