Edwards装置中套棒位置对Harrington分离棒应力分布影响的研究

Edwards套棒装置可显著提高胸腰椎骨折复位率,但套棒的不同位置对Harrington棒的应力分布有明显影响。利用光弹性实验技术在实验载荷下可直观地观测到Harrington棒模型各部的应力情况。当套棒位于Harrington棒的齿棘区,光滑区交界处时,齿棘区应力集中最为严重,平均应力值分别高于套棒在Harrington棒工作长度内中点及远端1/4点时的23.9％,32.9％(棒前侧点)及31.3％、43.6％(棒后侧点)(P<0.01)。无论套棒位置如何。Harrington棒前侧点的应力值均高于棒后侧相应点(P<0.01)。实验结果提示使用Edwards装置时应尽量使套棒远离齿棘区,或选用齿棘区短的Harrington棒以减少应力集中造成的Harrington棒疲劳断裂。     

提高脊柱骨折水平复位力量对Harrington分离棒应力分布的影响——二维光弹性实验研究

使用Edwards套棒可提高Harrington装置对脊柱骨折的解剖复位率,但同时使Harrington棒各点应力值呈线性增加,尤以套棒所在点受影响最大,然而总体应力分布趋势不变,棒体——齿棘区交界处应力集中为棒的危险断面,棒前侧应力值高于后侧;齿棘部高于棒体部。实验结果提示,临床应用Ebwards套捧时应注意将其安置在尽量远离危险断面处,并使危险断面尽量靠近上钩,以减少在交变应力作用下应力集中造成的Harrington棒疲劳断裂。     

不同载荷条件对后牙单种植体义齿下颌骨应力的影响

目的探讨垂直和斜向载荷作用于下颌后牙单种植体支持式义齿不同载荷点对下颌骨应力分布的影响。方法应用部分下颌骨CT扫描图像建立下颌骨的三维有限元模型,根据测量数据建立种植体的三维有限元模型,建立半解剖式种植义齿牙冠的三维有限元模型;在下颌第一恒磨牙种植体义齿各咬合点分别加垂直和斜向载荷,计算下颌骨所受的最大等效应力。结果在垂直和斜向载荷作用下,下颌骨的最大等效应力位于颈周骨皮质的上方;在相同的垂直斜向载荷下,不同咬合点加载时,下颌骨上所产生的最大等效应力有明显差异;同一载荷点在大小相同、方向不同的载荷作用下,下颌骨的最大等效应力有明显差异。结论在垂直和斜向载荷作用下,下颌骨的最大等效应力位于颈周骨皮质的上方,向根尖部递减;远中尖斜向加载时颈周骨皮质的上方的等效应力最大;载荷方式是影响颈周骨皮质应力分布的重要因素。     

枢椎齿突骨折的有限元分析

目的：建立枢椎的三维有限元(FE)模型，探讨在前、后方不同载荷下齿突的不同损伤机制和骨折类型。方法：对一例新鲜枢椎标本进行CT扫描，层厚1mm，扫描图像转换后输入微机，通过软件PRO／E重建枢椎的三维立体模型，再转入有限元软件MARK并赋予此模型物理材料属性，然后模拟齿突骨折的受力条件，在齿突中性矢状面对齿突施加不同角度的载荷，分析各种条件下枢椎模型的应力、应变分布，探讨相应条件下可能导致的枢椎齿突骨折类型。结果：(1)对于齿突前部斜向后下方载荷，应力集中区从齿突前上部斜贯穿至后下部；对于齿突前部斜向后上方载荷，应力集中区从齿突前下部斜贯穿至后上部；齿突腰部始终保持高应力；(2)在齿突后部载荷下，其应力集中情况与前部载荷相似，不过应力集中区位置有所偏下。结论：(1)在齿突中性矢状面，齿突前部载荷容易导致齿突腰部发生断裂，形成枢椎齿突Ⅱ型骨折，也可能导致基底部发生断裂，形成枢椎齿突Ⅲ型骨折；(2)齿突后部载荷更容易导致基底部发生断裂，形成枢椎齿突Ⅲ型骨折。     

基于CosmosWorks有限元分析在腰椎弹性内固定棒中的应用

背景:引起假体松动的原因主要有力学因素和生物因素,所以应力分布和松动的机制是目前研究热点。目的:应用有限元分析腰椎"U"型弹性内固定器的力学特征。方法:运用solidworks2008三维建模软件建立弹性内固定棒的实体模型,并借助其中的CosmosWorks工具进行有限元分析,分别施加压缩、前屈及拉伸等各种生理载荷,观察模型在不同载荷下弹性内固定器的应力分布,内固定棒在变形过程中其本身结构中各节点、单元的受力、位移情况。结果与结论:"U"型弹性内固定器的应力分布在"U"型连接棒的"U"型区上,应力应变曲线表现出较好的弹性作用。     

下颌切牙牙槽骨骨吸收前后三维有限元应力分析

主要利用三维有限元应力分析的方法研究观察下颌切牙牙槽骨骨吸收前后在垂直载荷、15°斜向载荷、30°斜向载荷分别作用下牙槽骨骨组织表面的vonMises应力分布特点及牙齿的舌向位移值。在垂直载荷、15°斜向载荷作用下,牙周健康的下颌切牙牙槽骨骨组织表面vonMises应力最大值分别是13.171和14.315MPa,均位于根尖处牙槽骨,舌向位移值分别是0.056和0.197mm;在30°斜向载荷作用下vonMises应力最大值是15.262MPa,分布于根尖处牙槽骨和牙槽嵴顶,舌向位移值为0.324mm。而牙槽骨骨吸收达根长1/2时,在垂直载荷作用下vonMises应力明显增加,最大值位于根尖处牙槽骨;在不同的斜向载荷作用下,所产生应力继续显著增加,vonMises应力最大值可达牙周健康的下颌切牙的3～5倍,分布部位完全由根尖处牙槽骨转移到牙槽嵴顶,分布的面积也越来越小,发生了由面分布到点分布的转变,应力越来越集中于某一点。且牙齿已发生明显的舌向位移,可高达2.850mm。提示当牙槽骨骨吸收接近根长1/2或以上时,在牙周基础治疗过程中,应考虑进行调牙合、松牙固定术等治疗,分散牙合力以避免过大应力的产生和应力分布的改变,减轻对牙周组织的损伤。     

长径比差异对牙种植体-颌骨界面的应力分布影响

目的探讨不同长径比下牙种植体-颌骨界面的应力分布差异,为新型牙种植体结构的设计提供依据。方法运用Geomagic studio、SolidWorks和ANSYS Workbench软件建立下颌骨三维有限元模型,并根据种植体颈部有、无螺纹分成A、B两组进行仿真实验,对下颌磨牙分别施加不同的斜向咬合力和垂直向咬合力,对比分析牙种植体和周围骨组织的应力分布情况。结果长径比相同的情况下,同一种植体模型在斜向载荷作用下的等效应力峰值明显高于垂直载荷;在斜向和垂直两种载荷作用下,A、B组种植体模型应力主要集中于种植体颈部。斜向载荷作用下,A、B组种植体应力变化范围分别为144.74～374.67、161.52～475.38 MPa;垂直载荷作用下,A、B组种植体应力变化范围分别为101.28～187.40、110.08～210.32 MPa,A组种植体模型最大应力显著小于B组。结论临床上医生可根据长径比2.67初步选择标准种植体,同时结合患者颌骨状况进行选择。     

磨牙根分叉病变对固定义齿应力分布的影响

目的：研究磨牙根分叉病变对固定桥应力大小分布的影响。方法：采取CT平描的方法获得健康年轻人下颌牙及其周围组织的二维数据．通过计算机三维重建技术生成下颌第二前磨牙缺失的双端三单位固定义齿的有限元数学模型,在同等水平向载荷和垂直向载荷下分析了磨牙根分叉病变对固定桥应力大小分布的影响。结果：当磨牙根分叉区牙槽骨无吸收时,固定桥双侧两基牙应力大小分布均匀;当磨牙端根分叉区牙槽骨吸收达30％,前磨牙端牙槽骨无病变时,磨牙端根分叉区表现为应力集中;当前磨牙端和磨牙端根分叉区牙槽骨同时吸收达10％时,固定桥两侧基牙均表现为应力集中。结论：磨牙根分叉病变对固定义齿应力分布的影响较为明显,尤其是与前磨牙端基牙牙槽骨同时吸收时对基牙应力分布的影响最大。     

聚醚醚酮(PEEK)个性化重建板修复下颌骨缺损的三维有限元分析

目的应用三维有限元分析聚醚醚酮(PEEK)及其复合物重建板修复下颌骨缺损的应力分布。方法通过CBCT、Mimics、SolidWorks、Geomagic Studio和ANSYS Workbench等软件建立钛合金、聚醚醚酮(PEEK)、30%碳纤维增强聚醚醚酮(carbon-fiber-reinforced polyetheretherketone,CFR-PEEK)、68%CFR-PEEK重建板有限元模型,以钛合金作为对照。分别模拟两种咬合状态。载荷Ⅰ:前牙区垂直加载300 N;载荷Ⅱ:左侧后牙区垂直加载300 N。结果两种载荷下,重建板最大应力与其屈服强度的比值:PEEK模型30%CFR-PEEK模型钛合金模型68%CFR-PEEK模型;颌骨最大应力:PEEK模型30%CFR-PEEK模型钛合金模型68%CFR-PEEK模型。其中,在前牙区垂直载荷下,PEEK模型重建板和颌骨的最大应力都超过了其屈服强度,其他模型的最大应力均低于其屈服强度。结论 68%CFR-PEEK与钛合金有着相似的应力分布,可以满足颌骨缺损重建机械强度的要求,重建板出现断裂的风险较钛合金降低,但应力屏蔽的发生率略增高。研究结果可为修复下颌骨缺损的重建板材料的选择和临床应用提供依据。     

两种改良型Harrington棒的应力分析

作者对Ｈａｒｒｉｎｇｔｏｎ棒加Ｅｄｗａｒｄｓ套棒（ＨＲＳ）和Ｃ型Ｈａｒｒｉｎｇｔｏｎ棒（ＨＲＣ）两种改良型Ｈａｒｒｉｎｇｔｏｎ棒进行应力分析，确定出棒体的危险截面和危险点，通过理论分析和光弹模型试验表明：在受伤脊柱复位程度相同的条件下，ＨＲＣ棒在棘齿根部的应力明显低于ＨＲＳ棒。从而提示临床，采用ＨＲＣ棒治疗脊柱压缩性骨折，在获得与ＨＲＳ棒相同的复位效果时，可减少Ｈａｒｒｉｎｇｔｏｎ棒从棘齿根部断棒     

3D finite element analysis on esthetic indirect dental restorations under thermal and mechanical loading

Thermo-mechanical finite element analyses in 3-D models are described for determination of the stress levels due to thermal and mechanical loads in a healthy and restored tooth. Transient thermo-mechanical analysis simulating the ingestion of cold and hot drinks was performed to determine the temperature distribution in the models of the teeth, followed by linear elastic stress analyses. The thermal loads were applied on the occlusal and lingual surfaces. Subsequently, coupled variation of the temperature and mastication loading was considered. The vertical loading was distributed at occlusal points, adding up to 180 N. Maximum stresses were verified in resin restoration under thermal loads. When studying coupled effect of mechanical loading with that arising from thermal effects, higher tensile stress values occurred in porcelain restorations, especially at the restoration–dentin interface. Regions of high tensile stress were detected and their possible clinical significance with respect to restoration damage and microleakage were discussed.     

下颌后牙单端桥基牙骨支持组织应力的动力学分析

目的: 建立下颌后牙单端固定桥及其支持组织的三维有限元模型,采用瞬态动力学分析,比较单端桥修复前后基牙骨支持组织的应力分布规律。方法: 用ANSYS 10.0软件对模型施以不同部位和方向的冲击载荷,分析单端桥基牙骨支持组织的应力大小、分布及变化规律。结果: 斜向载荷下,基牙骨支持组织存在明显应力集中;单端桥修复后,应力峰值77.676 MPa位于近缺隙侧基牙的皮质骨颈部;一个咀嚼周期末存在应力残余,其值不显著。结论: 单端桥近缺隙侧基牙承受主要应力,载荷方向影响应力大小及分布,应力峰值小于下颌骨应变极限强度。     

一体化小腿假肢的三维有限元应力分析

建立一体化小腿假肢和残肢的三维模型，应用有限元分析方法，计算此模型在模拟Mid—Stance步态时相的载荷作用下各节点的应力，从而得到此模型内外表面的应力分布，为一体化假肢设计的CAD＼CAM系统提供理论依据。计算结果表明，接受腔的应力值较小，假腿的应力值较大，高应力区出现在假腿下端及接受腔与假腿的交界区域。     

半球与椭球髋臼假体对骨性髋臼应力分布的对比分析

目的对比研究全髋置换后,半球与椭球髋臼假体的应力分布及其对骨性髋臼应力分布的影响。方法分别建立半球髋臼、椭球髋臼与骨盆的三维有限元模型,对两模型施加相同的载荷条件,比较髋臼杯、骨性髋臼窝应力分布的差异,并用三维光弹性实验方法进行验证。结果相同的载荷条件下,半球髋臼杯和椭球髋臼杯的应力最大值基本相同,在窝内应力分布的大致趋势也是相同的,而椭球杯的应力分布相对比较均匀,半球髋臼传递给骨性髋臼的应力大于椭球髋臼。应力集中部位均在髋臼的后外上方,半球髋臼杯有更明显的应力集中点。结论全髋置换后,椭球髋臼杯对骨性髋臼的应力分布更接近于正常骨性髋臼。     

基于有限元方法的全髋关节假体个体化选型分析

目的 研究ISO 7206标准对全髋关节置换术临床应用的指导意义。方法 建立肌骨数值模型,对正常行走步态进行仿真,以获得下肢的运动学和动力学参数;建立对应的全髋关节假体有限元模型,应用步态载荷进行计算,并对比ISO标准的有限元模型计算结果。结果 正常行走步态下,髋关节力分别在20%和54%步态周期出现峰值,以此作为有限元计算的步态载荷,得到20%步态周期时假体应力最大;松动模型中假体柄上最大应力大于无松动模型中假体柄上最大应力,且应力分布趋势存在差异;分析对比ISO测试和不同体重人体步态载荷下的假体最大应力,得到ISO测试中最大应力水平对应108~142 kg体重载荷下的假体最大应力。结论ISO测试中合格的假体可满足100 kg体重人体正常步态下的强度要求。     

Effects of different inter-implant distances on the stress distribution around endosseous implants in posterior mandible: a 3D finite element analysis

PURPOSE: The aim of this study was to evaluate the effects of different inter-implant distances on stress distribution in the bone around the endosseous titanium implants under vertical, oblique and horizontal loads in the posterior mandibular edentulousim by finite element analysis (3D FEA). MATERIALS AND METHODS: 3D FEA models representing mandible and ITI implant (Straumann, Waldenburg, Switzerland) were simulated. The distances in-between the units were set at 0.5, 1.0 and 2.0 cm. Vertical (V) 70 degrees N, 60 degrees oblique (BL) 35 degrees N in buccolingual direction and horizontal (MD) 14 degrees N in mesiodistal direction loads were applied to each of these designs. The principal stresses (tensile and compressive stress) on each model were calculated using MSC MARC finite element analyze solver software. RESULTS: The tensile stress (P(max)) values have been evaluated that they rose at the cervical region of buccal side when the inter-implant distances increased under V and BL loads and they diminished while the inter-implant distances decreased. In short inter-implant distances the compressive stress (P(min)) has been presented with increased values and found at the lingual surface of the cervical region. DISCUSSION: The results of this study indicated that the magnitude of the stress was influenced by complex factors such as the direction of loads and the distance between adjacent fixtures. The stress occurring around fixtures differs significantly with various types of inter-implant distance. CONCLUSION: The evaluation of tensile and compressive stresses for cortical and cancellous bone under V, MD and BL loading conditions in aspect of inter-implant distance shows; the 1.0 cm of inter-implant distance is the optimum distance for two fixture implantation.     

植体弹性模量变化对牙种植体和骨组织应力分布的影响

目的通过三维有限元法分析,探讨植体弹性模量变化对牙种植体和骨组织应力分布的影响,为新型牙种植系统的研究提供实验依据。方法应用螺旋CT数据,建立下颌骨和种植体模型。设定植体弹性模量分别为110、90、70、55和40 GPa,模拟咬合状态,在垂直、水平、斜向分别施加300、100、130 N静止载荷,计算并分析各组在3种载荷下植体周围骨组织和牙种植体各部分的应力。结果随着植体弹性模量的降低,水平和斜向载荷下牙种植体周围皮质骨受到的应力会随之降低,种植体的应力也呈逐渐减小趋势。结论降低牙种植体材料的弹性模量有利于载荷在种植体和周围骨组织中的传导,降低种植义齿晚期失败的风险。     

跟骨骨折成因的力学分析

目的 通过理论分析方法和实验方法研究跟骨骨折的成因。方法 应用材料力学中的弯曲强度理论、剪切强度理论和主要应力理论分析跟骨的应力情况；应用动量原理研究跟骨受冲击时的载荷情况；应用静态压力试验方法测定跟骨的破坏载荷。结果 跟骨上凹坑尖角附近是跟骨最薄弱的环节；跟骨的破坏载荷约为体重的24倍；当人从1.5m高处跳下，足跟先着地时，作用在跟骨上的冲击力可达体重的36倍。结论 当人从高处跳下，足跟先着地时，作用在跟骨上的冲击力非常大，高度越高，则冲击力越大；人从高处跳下时所具有的初速度对作用在跟骨上的冲击力影响也非常大。