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。     

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。     

人下颌骨枪弹伤的三维有限元建模与数值分析

目的利用计算机辅助工程技术,动态仿真不同入射角度子弹侵彻三维下颌骨模型过程。方法对正常志愿者颌面部进行薄层CT扫描,将获得的下颌骨数据以DICOM标准通过Mimics软件进行三维实体重建,在LS-DYNA软件中模拟7.62 mm弹丸以不同入射速度(713.8、1 400 m/s)和不同入射角度(90°、67.5°、45°)致伤下颌骨模型过程。结果建立了形态细致逼真、相似性好的人下颌骨三维有限元模型,成功模拟了人下颌骨弹丸的致伤过程,当7.62 mm弹丸入射角度一致时,入射速度越大,撞击能量越大;当入射速度一致,入射角度为45°组的致伤能量明显高于90°及67.5°组。下颌骨枪弹伤模型出口面积大于入口面积。结论薄层CT、DICOM标准的应用使得有下颌骨限元模型的建立更为精确,利用有限元仿真技术动态模拟人下颌骨弹丸致伤的方法是可行的。     

下颌骨撞击试验与有限元分析

目的 利用MTS-858生物材料试验机进行下颌骨撞击试验和三维有限元分析方法揭示下颌骨骨折生物力学机制.方法 根据Hanau合架原理,3例标本分别制备成下颌骨撞击模型,MTS-858生物材料试验机进行下颌骨颏部水平方向撞击试验.人体下颌骨标本利用激光三维扫描系统获得下颌骨模型,有限元软件ANSYS7.0分析.结果 3例标本均在颏部骨折,下颌骨颏部撞击力峰值为(2151.10±125.18)N;响应时间为(17.3±2.3)ms.ANSYS动态显示下颌骨颏部受到撞击后下颌骨内部的应力变化,颏部撞击点应力最大,应力变化曲线显示在颏部距上缘1.92 cm处出现峰值,最大应力为3201.35 kPa.结论 下颌骨撞击试验和三维有限元方法结合量化了颏部受力下颌骨骨折的有关参数,为揭示任意合位下颌骨撞击下颌骨骨折的生物力学机制奠定基础.     

下颌骨颏部骨折联合双侧髁突囊内骨折致伤机制的三维有限元分析

目的: 通过三维有限元方法模拟和分析下颌骨颏部骨折联合双侧髁突囊内骨折的致伤机制,提高此类骨折的预防和诊断水平。方法: 获取1名下颌骨发育正常、无第三磨牙、无颞下颌关节病史的青年男性的颌面部CT和颞下颌关节MRI数据,通过Mimics和ANSYS软件建立三维有限元模型。采取不同角度的外力作用于下颌骨颏部,分析下颌骨及髁突关节面的应力分布。同时,比较有无关节盘、咬合与非咬合状态下下颌骨的应力分布差异。结果: 准确建立了包含颞下颌关节结构的三维有限元模型。当外力作用于下颌骨颏部时,髁突、升支前缘及颏部受力区是主要的应力集中区,其中应力最大值位于髁突顶部。随着外力方向与水平面夹角由0°逐渐增大直至60°,下颌骨上的应力由分散逐渐集中至颏部与双侧髁突三个部位;超过60°时,应力又出现分散的趋势。当对关节盘进行模拟后,髁突关节面及髁颈部的应力分布明显减小。与非咬合状态相比,咬合状态下下颌骨上的应力集中于咬合面,而其他部位无明显的应力分布。结论: 外力方向与水平面呈60°时,应力分布主要集中于颏部及双侧髁突顶部,即三点骨折发生的部位;在下颌骨颏部受力过程中,关节盘的存在以及稳定的咬合状态下,髁突部位(包括颈部和关节面)的应力分布明显减小。     

下颌骨颏部正中牵张成骨过程中颞下颌关节的应力分布

目的：建立包括下颌骨的颞下颌关节(TMJ)三维有限元模型，分析该模型在下颌骨颏部正中牵张成骨过程中颞下颌关节的应力分布特征．方法：以活体人颅为标本，用螺旋CT扫描技术、图形数字化处理在计算机上建立模型，然后在下颌骨颏部正中行水平加载，采用ANSYS6．1有限元分析软件进行分析．结果：建立了包括下颌骨的TMJ有限元模型，在此模型上进行下颌骨颏部正中牵张成骨的力学加载，此时颞下颌关节的应力分布表现为：随着加载力值的增加，关节内压应力、拉应力的大小也随着增加，但分布区域不变．压应力和拉应力均表现为外侧高于中、内侧．结论：在下颌骨颏部正中行牵张成骨时，结果提示TMJ内最大压应力部位在髁突软骨的外后，最大拉应力部位在髁突软骨的内前，对进一步研究牵张成骨过程中颞下颌关节的生物力学问题提供依据．     

下颌骨在撞击载荷作用下的应力分布

目的：探讨撞击载荷作用时下颌骨不同结构的应力分布规律、应力集中区域,为研究下颌骨撞击损伤的生物力学机制提供参考依据．方法：建立下颌骨三维有限元模型,在人尸体下颌骨撞击实验的基础上,分析下颌骨不同结构的受力规律．结果：①撞击颏部,其舌侧区,磨牙后区内侧面、髁状突颈外表面以及下颌角外表面具有较高的张应力;②撞击下颌体部,颏部舌侧区,对倒磨牙后区内侧面、对侧下颌角外表面、撞击侧下颌角外侧面、撞击侧体部内侧面具有较高的张应力;③撞击下颌角,其内侧面、撞击侧髁状突颈内侧面、颏部舌侧面、对侧髁状突颈外表面以及撞击侧磨牙后区内侧面具有较高的张应力．结论：下颌角、髁状突颈部、下颌体部、磨牙后区是下颌骨撞击损伤的好发部位,骨折部位与撞击部位间有一定相关关系．     

下颌骨骨折169例临床分析

目的 探讨下颌骨骨折的临床特点。方法 对我院1988/200l收治的下颌骨骨折169例患的性别、年龄、致伤原因、骨折部位、合并伤、治疗方法进行统计、分析研究。结果 169例下颌骨骨折患男女之比为5．3：1，年龄20—39yr102例，占6O．4％；车祸致伤64例；占37．9％；颏部骨折以例，占30．7％；合并面中份骨折37例。本组病例多数采取了颌间牵引治疗方法。结论 下颌骨骨折以青年男性为好发群体，颏部为好发部位，车祸已成为下颌骨骨折的主要致伤原因，面中份骨折是常见的合并伤。目前颌间牵引仍是治疗下颌骨骨折时较多采用的方法，因此坚强内固定需要更积极地推广使用。     

下颌骨颏部撞击模型的制作及生物力学验证

目的:制作出可以在生物材料试验机上完成颏部下颌姿势位撞击试验的下颌骨模型并测试其有效性。方法:3具新鲜离体下颌骨标本,利用牙托粉和下颌骨,根据Hanau牙合架原理制备对牙合模型,在生物材料试验机上进行验证。结果:制备出下颌骨撞击模型,模拟符合实际的骨折类型,3例标本的响应时间分别为15.5ms、16.7ms、18.3ms,平均为16.83ms,撞击力峰值分别为2037.69N、2130.19N和2225.42N,平均为2131.73N。结论:下颌骨撞击模型可以完成颏部下颌姿势位的动态撞击试验,并为其他牙合位撞击试验和有限元分析奠定基础。     

牵张方向对同时延长与加宽下颌骨位移的影响

目的探讨牵张方向对下颌骨体部与颏部同时牵张的影响。方法在下颌骨牵张成骨三维有限元模型上,模拟下颌骨体部与颏部牵张成骨,测量不同加载方向时颏顶点和右侧下颌角点的位移。结果位移量与加载力值成线性关系。颏顶点、下颌角点均表现为X、Y轴向的正位移,Z轴向的负位移。结论同时进行下颌骨的延长与加宽,使下颌骨表现为开牙合的位移趋势。     

具有解剖基下颌的人头模型撞击损伤的有限元研究

目的 建立具有解剖基下颌的人体头部有限元模型。探讨此模型以不同速度正面撞击的响应过程,研究其损伤的生物力学机理。方法 根据人体下颌骨的螺旋CT扫描图像,利用三维重建、图像处理和网格划分技术,建立人体下颌骨的三维有限元模型,通过关节和经过修改的混合Ⅲ型假人头部模型相连接,建立活体下颌骨与混合Ⅲ型假人头结合的人体头部有限元模型。对下颌骨进行初步边界约束,模拟计算此模型以3．6m/s和10m/s速度撞击正前方刚体。结果 下颌骨以3．6m/s速度撞击正前方刚体,下颌骨会以颞下颌关节为轴向后轻微滑动,因而应力上升过程中有一回落,此处为滑动力。应力沿下颌骨外斜线向升支和颞下颌关节传递,髁突及髁突颈部应力有明显集中;下颌骨以10m/s速度撞击时,滑动力不明显,于第4～5ms时应力回弹、反射明显导致应力叠加。活体下颌骨与混合Ⅲ型假人头结合,可对下颌骨进行边界约束。在喙突(颞肌)边界约束条件下,喙突应力亦有一定改变。结论 (1)髁突及髁突颈部相对于下颌骨体其骨结构的横截面积陡然减小,骨结构的横截面积陡然减小的区域出现应力集中;(2)撞击过程中下颌骨以髁突为轴向后轻微滑动,造成此处较强的应力有集中;(3)应力回弹、反射导致应力叠加,这是下颌骨撞击损伤的生物力学机制之一。与临床下颌骨正面撞击所造成的骨折部位完全吻合。     

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.     

基于有限元法分析钝力性脾损伤的机制

Objective To explore the biomechanical mechanism of blunt spleen injury based on finite element analysis. Methods A fist finite element model was used to simulate the impact at 4-8 m/s in the spleen area of THUMS4.0 human body model from the front of the left costal area, the left anterior axillary line and the rear scapular line. The strain distribution and damage of the spleen under different conditions were observed. The simulation results were compared with the clinical cases of spleen rupture to analyze the mechanism of spleen injury. Results The damage location and strain distribution of the spleen could vary under different conditions. Due to the special anatomical location of the spleen, a blunt impact at the speed of 4-8 m/s on the front side did not easily cause spleen injury, and the strain was distributed mainly in the front of the spleen and the spleen hilum; a similar blunt impact on the left side was likely to cause spleen diaphragmatic surface injury, the splenic visceral surface could be injured by the compression of the medial tissue and organs and the traction of the splenic pedicle, and the strain was distributed in the spleen diaphragmatic and visceral surfaces; an impact on the back side was likely to cause injuries in the posterior portion and hilum of the spleen, and the strain was mainly concentrated in the injured area. Conclusion Blunt spleen injuries caused by punches on the abdomen are mostly caused by direct impact on the ribs, the compression by the surrounding tissues and organs and the traction by the spleen pedicle.     

激光三维扫描系统重建下颌骨

目的 利用激光三维扫描技术重建下颌骨三维结构,探索建立有限元几何模型的新方法。方法 利用激光三维扫描系统,多次、分区域地扫描人体下颌骨标本并形成下颌骨表面轮廓点云文件,然后对扫描点云文件进行拼接,重建下颌骨表面轮廓。结果 建立了一个人体下颌骨骨性表面的三维模型。此模型造型逼真,并可以适当的文件格式应用于有限元结构力学仿真分析。结论 在生物力学仿真实验中,激光三维扫描系统可以用于建立有限元几何模型,可解决常规CAD(computer aided design)方法难以建立非规则人体结构模型这一难题。     

激光三维扫描系统重建下颌骨

目的 利用激光三维扫描技术重建下颌骨三维结构，探索建立有限元几何模型的新方法。方法 利用激光三维扫描系统．多次、分区域地扫描人体下颌骨标本并形成下颌骨表面轮廓点云文件，然后对扫描点云文件进行拼接，重建下颌骨表面轮廓。结果 建立了一个人体下颌骨骨性表面的三维模型。此模型造型逼真，并可以适当的文件格式应用于有限元结构力学仿真分析。结论 在生物力学仿真实验中，激光三维扫描系统可以用于建立有限元几何模型，可解决常规CAD(computer aided design)方法难以建立非规则人体结构模型这一难题。     

犬下颌单侧牵张成骨位移趋势有限元分析

摘要目的：利用犬不完全截骨牵张成骨的有限元模型观察牵张过程中下颌骨特定点位移趋势。方法：有限元模型模拟不完全截骨（截骨处剩1mm舌侧皮质骨）,观察下颌骨一些特定标志点在牵张过程中空间三维的位移趋势。结果：在牵张过程中牵张侧下颌骨标志点位移趋势为在内外（左右或X轴）方向上第五臼齿、喙突、髁状突前斜面前缘中点的位移趋势是向外的,而下颌角、髁状突后斜面后缘中点的位移趋势是向内的：在前后（Y轴）方向上第五臼齿、喙突的位移趋势是向后的,而下颌角的位移趋势是向前的;在上下（Z轴）方向上第五臼齿的位移趋势是向上的。结论：牵张侧下颌骨在矢状平面上有使下颌骨体前端拉高后端压低的倾向．在冠状平面上有使下颌骨体上缘外翻下缘内收的倾向。