不同材料桩核冠系统修复上中切牙后的三维有限元分析

目的研究铸造玻璃陶瓷、铸造金属烤瓷桩核冠系统修复上中切牙后应力分布的规律,为临床工作提供理论参考依据。方法用三维有限元法对不同材质的桩核冠在相同载荷下各组成部分的应力分布差异以及变形进行生物力学分析。结果铸造玻璃陶瓷桩核冠与铸造金属烤瓷桩核冠在相同载荷作用下,前者对上中切牙牙本质产生的应力及整体变形稍大,后者的桩核部分应力稍大,两者的牙骨质、牙周膜和牙槽骨应力相差很小;外冠的材质对牙体应力分布的影响非常小,而桩核的材质对牙体应力的分布有影响;外冠是否存在对计算结果影响很大。结论铸造玻璃陶瓷桩核冠与铸造金属烤瓷桩核冠在相同载荷作用下,对上中切牙的影响非常接近;尽量采用弹性模量较大的材料来制作桩核;用三维有限元法对桩核冠进行的应力分析时不能省略外冠。     

Clinical significance of three dimensional finite element analysis on humerus fracture

Objective: To treat humerus fracture with three dimensional pattern and finite element analysis, providing mechanical basis for treating humerus fracture. Methods: Humerus pattern was established based on the CT images, and calculation was done by ANSYS5. 6 software. Three dimensional ten-node tetrahedron unit was selected and were divided into 2 729 nodes, 49 041 units. Distribution and amount of axial compression of humerus were analyzed when clip angle was 30°, 45°, 90° between fracture face and axial line with fixed X, Y, Z directions. Results: The distribution of stress was greatly different between fracture face and non fracture face. Stress in fracture part was fairly concentrated with incomplete symmetric distribution around the center of fracture face; Greater stress distributed in the regions 10 mm from fracture face, which was 2-3 times that of other stress regions. Conclusion: Required load must be estimated under various conditions as to select the suitable internal fixation implants dur     

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.     

种植体-基桩界面结构的三维有限元应力分析

目的研究连接方式对种植体-基桩界面受力的影响。方法利用三维有限元方法,分析比较Spline、外六边、内六边及莫氏锥度连接方式的种植体、基桩及中央螺钉在预负荷、垂直载荷200、500 N及斜向载荷100 N作用下的应力分布情况。结果中央螺钉的最大应力值位于螺钉头部与螺杆交接处;Spline种植体的最大应力值位于突起根部,该连接方式的中央螺钉的应力值高于种植体和基桩;侧向载荷使种植体-基桩连接各部件的应力明显增大。结论Spline连接方式的中央螺钉可以起到弱连接的作用;临床上应尽可能减小种植义齿受到的侧向力,以保证种植体-基桩界面的长期稳定性。     

上颌窦底不同位置冲顶对上颌窦内提升术影响的三维有限元分析

目的通过建立冲顶器顶端在上颌窦底不同位置进行冲顶的上颌窦区域及冲顶器的三维有限元模型,动态模拟研究行窦底冲顶时窦底提升的安全性和有效性。方法通过逆向工程建立在上颌窦底部、与上颌窦侧壁成30°角、成60°角及上颌窦纵隔底部等不同位置进行冲顶的上颌窦区域三维有限元模型,施加动态冲击载荷进行窦底提升,研究窦底冲顶时冲顶器、窦底骨质及黏膜的应力和位移情况。结果应用三维有限元法,通过建立在上颌窦底部、与上颌窦侧壁成30°角、成60°角及上颌窦纵隔底部等不同位置进行冲顶的上颌窦区域模型,动态模拟了行窦底冲顶时冲顶器、窦底骨质及黏膜的应力和位移情况;上颌窦内提升术在纵隔底部进行冲顶时存在上颌窦黏膜撕裂的风险,临床上应慎重开展,在上颌窦侧壁进行提升时,如果接触角过小,应有意识控制防止冲顶器的侧滑造成不利的影响。结论上颌窦内提升术前应明确提升的部位,防止纵隔底部进行冲顶及与窦侧壁接触角过小冲顶造成的风险。     

牙槽嵴顶间线角与全口义齿排牙之间关系的三维有限元分析

目的 :分析不同牙槽嵴顶间线角角度与全口义齿排牙之间的关系。方法 :采用三维有限元法研究不同顶间线角情况下上下颌颌骨表面与义齿基托应力和位移的变化。结果 :当牙槽嵴顶间线角接近90°时 ,应力位移分布和大小有利于全口义齿的固位、稳定及防止基托的折断和剩余牙槽嵴的吸收。当牙槽嵴顶间线角偏离 90°,接近 70°或 110°时 ,应力和位移的大小和分布改变 ,加重剩余牙槽嵴的吸收 ,增加义齿基托折断的可能性 ,不利于义齿的固位和稳定。结论 :通过调整人工牙牙合关系可以减轻异常牙嵴关系的不利影响     

镍钛聚髌器治疗髌骨骨折的三维有限元分析

目的：分析镍钛聚髌器这一髌骨骨折内固定器的设计合理性及治疗粉碎性髌骨骨折,促进骨折愈合的生物力学基础。方法：利用ANSYS 软件对聚髌器进行分析,建模后进行网络划分,有限元单元采用20节点、八面体的三维砖块单元,六个定义自由度,共划分了10483个单元,节点数为17959。髌骨三维有限元模型划分为8775个单元,节点数15847。根据聚髌器的五个聚合方向,对髌骨模型施加载荷。结果：镍钛聚髌器内表面受拉力,外表面受压力,其最大值分别为195.8MPa和-18MPa,远小于其极限应力,同时亦远小于其疲劳极限。聚髌器的记忆加压聚合力为134N。整个髌骨表面受力比较均匀,约为0.8Mpa。髌骨各节点应力计算表明,所受应力主要为正应力。结论：本器设计合理,重复使用性好。固定后允许患者早期活动（术后）,持续正应力的存在有利于骨折端的稳定并促进骨愈合。     

螺纹型牙种植体即刻负载有限元模型的建立

目的探索一种可行的建立包含真实螺纹形态的牙种植体即刻负载三维有限元模型的方法,为牙种植体即刻负载相关研究提供模型支持.方法采用三维机械设计软件SolidWorks在计算机上建立螺纹型牙种植体、局部下颌骨块三维实体模型,将实体模型导入ABAQUS有限元软件,采用过盈配合法模拟实现即刻负载种植体骨界面初始应力,定义界面摩擦系数.结果在计算机上建立了真实螺纹形态牙种植体、下颌骨块的三维立体即刻负载有限元模型,随着过盈量的增加,界面初始应力相应逐渐增加.结论采用过盈配合法可模拟即刻负载种植体骨界面的初始应力状态,所建即刻负载有限元模型为牙种植体即刻负载研究打下了基础.     

口腔正畸中三维有限元法的发展

正畸过程就是作用力的体现过程,所以正畸的研究离不开生物力学分析。随着计算机技术的普及和发展,三维有限元分析这种力学分析方法日趋成熟。因其模型具有良好的几何相似性,以及可以进行复杂几何形态的分析被广泛的应用于生物力学领域。本文主要讲述了三维有限元法的定义、运算步骤和在口腔正畸领域的牙体、牙周、种植体等多个方 面的应用和进展以及今后三维有限元分析法在正畸生物力学中的发展方向。     

锁骨三维有限元模型的建立及生物力学分析

目的:建立正常锁骨有限元模型,并模拟锁骨轴向受力状态下应力分布及应变特征,为锁骨的生物力学研究提供数值分析模型.方法:通过CT扫面正常成年男性右侧锁骨,获得连续断层图片,导入Simpleware医学建模软件生成实体模型后,应用通用有限元分析软件ANSYS 10.0,进行网格划分、材料属性赋值生成有限元模型.约束边界条件,模拟锁骨轴向受力状态进行加载,得出锁骨有限元模型上的应力分布与应变结果.结果:建立的锁骨有限元模型节点共62 182个、四面体单元40 878个.锁骨在轴向载荷状态下应力集中主要位干锁骨干中1/3区域,且下表面应力集中现象较上表面明显.结论:应力分析结果解释了锁骨骨折好发于中1/3的原因,并且发现主要应力集中于下表面,锁骨产生断裂的弯矩位于冠状面,提示临床内固定治疗锁骨中段骨折时,钢板放置于上表面能有效抵抗产生的弯矩,避免内固定失败.有限元分析法可较好分析锁骨的生物力学特点.     

不植骨上颌窦内提升术三维有限元模型建立及功能载荷下的应力分布

【目的】探讨利用三维有限元方法分析功能状态下,上颌后牙区不同种植模式种植体周围的应力分布及位移情况。【方法】调整上颌窦底的高低,形成上颌窦底部高度不一的2个上颌骨模型（即正常窦嵴距和低窦嵴距2种模型）;建立4种种植体有限元模型,分别为穿窦种植体：4．1mm×8．0mm及4．8mm×8．0mm;非穿窦种植体：4．1mm×10．0mm及4．8mm×10．0mm。根据种植体植入方式不同,将4种种植体模拟植入相应的上颌骨模型中,即不植骨上颌窦内提升植人组：（种植体）穿窦模型;种植体常规植人组：（种植体）非穿窦模型2种,并通过垂直加载200N力量和斜向45。加载100N力量模拟种植体的功能状态。【结果】经有限元计算及分析,在垂直力作用下,穿窦组种植体周围应力分布同非穿窦组无明显差别;在斜向力作用下,非穿窦组位移及应力集中情况与穿窦组差异较小。【结论】虽然不植骨上颌窦内提升植入组骨量少,但选用相对短且粗的种植体可以克服骨量不足带来的缺陷,能为种植体周围创造良好的成骨环境。     

三维有限元在正畸领域的研究进展

近些年来有限元分析法已经成为正畸材料开发和研制的重要研究手段之一。在口腔正畸生物力学中,三维有限元主要应用于牙齿及颌骨在矫治力作用下瞬间转动中心位置的研究,矫治力作用下牙周组织应力的研究,矫治器力学性能的分析,口颌系统功能的研究,生长发育研究。本文对三维有限元在正畸领域的研究进行概述。     

倾斜种植应用于不同质量颌骨的三维有限元分析

通过运用三维有限元方法建立Ⅰ~Ⅳ类骨质中种植体不同角度倾斜种植模型24个,垂直集中加载300 N。分析研究显示,在同一骨质中,随着种植体倾斜角度的增加,密质骨和松质骨中的最大应力及应变量均逐渐增大;而相同角度的种植体于不同质量的颌骨中时,最大应力发展趋势为：密质骨：Ⅳ类骨质>Ⅲ类骨质>Ⅱ类骨质>Ⅰ类骨质;松质骨：Ⅲ类骨质>Ⅳ类骨质>Ⅱ类骨质。     

Three dimensional finite element analysis of anatomic distal radius Nitinol memory connector treating distal radius fracture

To study the memory biomechanical character of anatomic distal radius Nitinol memory connec-tor ( DRMC ) in treating distal radius fracture. Methods: Establishing three dimensional model and finite element anal-ysis, we calculated the stress in and around the fracture faces when distal radius fracture was fixated with DRMC. Re-suits: Axial holding stress produced by holding part of DRMC on distal radius was 14.66 MPa. The maximum stress of holding part was 40 - 70 MPa, the minimum stress was 3 - 7 MPa, and the stress of compression part was 20 - 40 MPa.Conclusion: The distribution of stress produced by DRMC around the fracture line is reasonable, and axial holding stress can help stabilize fracture during earlier period. The existence of longitudal compression and memory effect can transfer fixated disused section into developed section and enhance fracture healing.     

儿童肱骨远端有限元模型的建立及力学分析

目的建立儿童肱骨远端有限元模型,并模拟肱骨轴向受力状态下应力分布,为肱骨的生物力学研究提供数值分析模型。方法通过CT扫描正常儿童右侧肱骨,获得连续断层图片,导入mimics13.1医学建模软件进行网格划分、材料属性赋值,生成有限元模型,应用有限元分析软件ANSYS10.0,约束边界条件,模拟肱骨轴向受力状态进行加载,得出肱骨远端有限元模型上的应力分布。结果建立的肱骨远端有限元模型节点共50364个、四面体单元29951个。肱骨在轴向载荷状态下应力集中主要位于髁上区,且尺侧应力集中现象较桡侧明显。结论应力分析结果解释了肱骨骨折好发于髁上区的原因,髁上区尺侧骨质的高应力是肱骨髁上骨折致肘内翻的基本生物力学因素。     

双根管桩核冠的三维有限元分析

目的 用三维有限元法研究3种不同桩核材料修复双根管桩核冠前后牙本质中的应力分布，为临床双根管桩核冠选择合适的桩核材料提供理论依据。方法 采用螺旋凹扫描数据建立上颌第一双尖牙的三维实体有限元模型，在此基础上，就平行于牙体长轴加载工况，对铸造Ni-Cr合金、铸造钛合金、聚乙烯纤维树脂3种材料进行了桩核修复前后的牙本质应力分布情况进行分析。结果 与桩修复前相比，铸造M-Cr合金桩修复后桩尖周围牙本质的最大主应力和Von Mises应力峰值分别增大了66．5％和57．1％；而采用聚乙烯纤维树脂桩修复后，牙本质中的应力分布与修复前相比改变很小。铸造钛合金桩修复前后，牙本质中的应力状况改变较为显著。结论 影响桩植入前后的牙本质中应力变化最显著的因素是桩材的弹性模量。与牙本质弹性模量相近的材料如聚乙烯纤维树脂，适合用于桩的修复。     

动态载荷下三种形式箍效应的有限元分析

目的 在模拟口腔动态载荷下,研究上颌中切牙烤瓷核桩冠修复中三种形式箍效应的应力分布特点,通过动静态载荷下应力分析,为优化桩冠设计提供实验数据.方法 建立上颌中切牙烤瓷核桩冠三维有限元模型.模拟临床箍效应的3种形式(A、全冠边缘直接包绕牙体;B、桩核颈环直接包绕牙体;C、冠包绕1 mm,核包绕1 mm),通过动态加载分析牙本质受力情况并与静态加载结果相比较.结果 在动态载荷下,三组实验牙本质应力均表现为从颈部向根中部、根尖部逐渐增高;与静态载荷相比较,高应力区范围从根中部扩大至桩末端根尖区牙本质,在桩末端处应力值最高.动态载荷时根中下段唇侧牙体受力显著变大.各实验组每一分步动态加载时的高应力区位置恒定,不随加载量及应力值变化而变化.在应力峰值上,σvonA＜σvonC,σvonB＜σvonC,(p＜0.05).反转斜面降低应力峰值的作用最小.结论 通过计算机输入和手工划分网格相结合,可以建立符合临床和实验要求的动态有限元分析模型.在箍高度为2 mm时,动态载荷环境下冠包绕牙体(A)与核颈环(B)形式的箍效应均优于反转斜面形式(C),而A、B组则无显著差别.高弹性模量桩易导致桩末端和唇侧牙体受力过大而出现修复失败.     

大鼠磨牙三维有限元模型的建立

目的 :建立大鼠磨牙的三维有限元模型 ,探讨牙及牙周组织的应力分布状况。方法 :采用Sprague Dawley大鼠 2 0只 ,建立大鼠磨牙正畸移动的动物模型 ,制作大鼠上颌第一磨牙牙周连续切片 ;采用计算机技术 ,重建牙及牙周组织三维形态、结构 ,并建立其三维有限元模型。结果 :组织切片的应力分布显示牙周膜是一种存在于两种硬组织之间的软组织 ,有其特有的应力分布状态。结论 :本研究建立的正畸大鼠磨牙三维有限元模型是观察正畸牙移动过程中分析应力的一种简便、准确、可靠的模型及方法。     

成年杂种犬颞下颌关节三维有限元模型的建立

建立正中咬合最大咀嚼肌力作用下成年杂种犬正常及颞下颌关节不同手术后下颌骨的三维有限元模型。采用三维影像重建技术和三维有限元分析方法，结果显示：下颌骨螺旋ＣＴ和有限元模型三维重建影像的几何相似性良好，形态还原性较理想；三维有限元模型网格划分准确合理，加载方式符合生理状况，比较真实地反映和模拟了功能状态下颞下颌关节与Ｈｅ的受力情况。此建模方法可行有效，为分析成年杂种犬颞下颌关节在各种状况下的生物力学行     

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。