不同下颌角成形术后下颌骨受力的三维有限元分析

目的:运用三维有限元方法分析不同下颌角成形术前后下颌骨的应力应变变化.方法:通过螺旋CT扫描及相关软件进行正常下颌骨、下颌角截除术及下颌角区骨外板截除术3 种下颌骨有限元建模,并利用abaqous软件对3 组模型进行应力应变分析.结果:下颌角截除术后:下颌角区的应力明显增加,而应变减少;髁突颈部的应力增加,应变则无明显变化.在下颌角区骨外板截除术后:下颌骨在下颌角及髁突颈部的应力应变均明显增加,且增幅也明显高于下颌角截除术.结论:下颌角成形术可以对下颌骨的应力应变分布产生影响, 其中下颌角区骨外板截除术会更明显的影响髁突颈部及下颌角区域的应力应变分布.     

单侧髁突骨折对下颌骨应力分布的影响

目的 探讨单侧髁突骨折对下颌骨应力分布的影响,用以分析颞下颌关节损伤引起颞下颌关节紊乱病的生物力学机制。方法 采用三维有限元应力分析方法,对模拟正中咬合状态下的健康人及右侧髁突颈部骨折、错位愈合所致颞下颌关节紊乱病患者下颌骨的应力分布特征进行对比、定量分析。结果 该患者两侧下颌骨相对应部位最大、最小主应力大小及性质均有差异。骨折侧下颌骨应力明显大于非骨折侧,呈不对称性应力分布,尤以髁突应力异常最为     

下颌第二磨牙咬合接触变化对颞下颌关节应力分布的影响

目的 用力学研究方法结合有限元技术分析下颌第二磨牙咬合接触部位改变时，相同压强咬合载荷条件下颞下颌关节应力的变化。方法 在包括左侧下颌第二磨牙在内的颞下颌关节三维有限元模型上，设计下颌第二磨牙牙尖交错He(ICO)、远中和颊侧3种加载部位的工况，通过有限元运算探讨双侧髁突应力分布的变化规律。结果 由于咬合加载部位的牙面承载形态不同，在双侧髁突上产生了不同的应力效应，其变化包括应力性质和应力分布特点等方面，远中加载和颊侧加载时对侧髁突的Von Mises应力最大值由ICO加载时的51．51MPa分别增加到72．15MPa和69．57MPa。结论 与单侧下颌第二磨牙承载部位变化相关的咬合力方向变化，可使同一力值的咬合力产生不同的双侧髁突应力效应。     

不同牙位加载对颞下颌关节应力分布影响的有限元分析

目的：用有限元研究方法分析当不同牙位咬合载荷加载时对颢下颌关节应力的影响。方法：利用所建的咬合与颞下颌关节有限元模型，采用类关节盘上表面、下颌角位移约束，设计左侧下颌不同牙位咬合接触面加载工况，分析双侧髁突处应力分布的规律。结果：咬合加载牙位不同，双侧髁突上应力效应明显不同，其中髁突外、中、前、顶等处为承受较高压强的区域。结论：单侧不同牙位咬合加载，将引起双侧髁突应力效应变化。     

人下颌骨枪弹伤有限元仿真及致伤生物力学变化研究

目的:建立人下颌骨三维有限元模型,动态仿真不同入射角度子弹侵彻下颌骨三维模型过程,探讨下颌骨枪弹伤的生物力学变化.方法:将中国数字化可视人体下颌骨数据通过Mimics软件进行三维实体重建,建立人下颌骨三维有限元模型,在LS-DYNA软件中模拟7.62 mm弹丸以不同入射角度致伤下颌骨过程,分析致伤过程中下颌骨生物力学参数变化.结果:(1)建立人下颌骨枪弹伤三维有限元模型,成功模拟不同入射角度7.62 mm弹丸下颌骨的致伤过程;(2)子弹以90°、67.5°入射下颌角时,下颌骨的最大应力位于非撞击侧的下颌角内侧面;而子弹以45°入射下颌角时,下颌骨的最大应力位于撞击侧的下颌角外侧面;(3)下颌骨损伤过程中应力主要集中在下颌角、下颌升支、颏部、髁突颈部,并依次减小.结论:有限元仿真可动态模拟人下颌骨弹丸致伤过程,人下颌骨枪弹伤的生物力学特点是压力波造成各部分应力改变会在下颌角、下颌升支、颏部、髁突颈部等薄弱区域集中,出现传导改变和传导中断,形成较强大的应力梯度.     

前方牵引反作用力对颞下颌关节区受力状况影响的有限元研究

目的：建立并使用颅颌面三维有限元模型,研究前方牵引反作用力对颞下颌关节区以及整个下颌骨的应力分布和位移变化状况的影响。方法：选择1例健康成年男性志愿者,采用薄层螺旋CT扫描获取其颅颌面复合体二维图像原始DICOM数据,利用Mimics、Magics、MSC．Marc等图像处理软件建立颅颌面复合体三维有限元模型。利用AN-SYSIO．0软件,在下颌骨颏顶点处施加与耠平面成37。角,大小为5N的力并分析其受力状况。结果：①获得了精确细致的颅颌面复合体三维几何模型,其网格划分准确合理,与重建生物模型的形态相似性好,力学特性体现准确性高。②下颌骨的应力集中区域位于髁突顶部及颈部,髁突表面最大受力区域位于髁突前斜面。上颌骨表面应力集中区域位于关节窝,其中关节窝表面受力最大区域位于关节结节后斜面。③下颌骨的位移图显示位移大小从颏部至髁突逐级递减,其方向与施力方向一致。下颌骨位移变化最大处位于节点力加载部位,髁突部位位移变化量最小。结论：成功建立了包括颞下颌关节在内的颅颌面三维有限元模型,该模型具有很高的精确性,可用于前方牵引反作用力的相关研究。前方牵引反作用力会对颞下颌关节区以及下颌骨的应力分布和位移状况产生影响,但其是否会造成颞下颌关节紊乱还有待进一步研究。     

下颌前磨牙扭转与颞下颌关节应力分布的有限元分析

目的:用有限元方法分析当牙发生扭转后,在咬合载荷的作用下,双侧髁突应力的变化。方法:利用在ANSYS中建立左侧下颌第二前磨牙与颞下颌关节的三维有限元模型,设计下颌第二前磨牙ICO加载和下颌第二前磨牙逆时针方向水平扭转30°后,进行相同上颌牙列情况下的咬合加载的工况,通过软件运算后,研究髁突处应力分布变化的规律。结果:在下颌第二前磨牙水平扭转30°后,在加载侧髁突上产生了异常的应力效应,应力分布趋势变得规律性较差。其中,最大主应力和VonMises应力由正常加载的从内侧向外侧过渡增大,变成由内向外呈先减小后增大再减小的趋势。扭转加载时,双侧髁突应力水平较正常牙位加载工况下髁突的应力低,尤以加载对侧髁突应力减小明显。结论:单侧前磨牙扭转,可致加载侧髁突拉应力分布规律明显变差。     

下颌角稳定型骨折坚强内固定后对髁突影响的有限元分析

目的:分析下颌角稳定型骨折坚强内固定以后对髁突应力分布的影响,探讨下颌角骨折引起颞下颌关节紊乱病的生物力学机制。方法:采用螺旋CT技术、计算机图形图像处理功能、有限元处理分析软件Ansys建立下颌骨正常有限元模型及下颌角骨折有限元模型并模拟坚强内固定,定量对比分析髁突应力分布状况。结果:患侧髁突表面应力分布发生了明显改变,尤以髁突前斜面和嵴顶部最为显著;健侧髁突表面应力分布未发生明显改变。结论:下颌角稳定型骨折在外斜线行坚强内固定后髁突表面应力分布发生了异常改变,破坏了颞下颌关节的生物力学环境,可能是下颌骨损伤后颞下颌关节紊乱病的致病原因之一。     

青少年安氏Ⅱ类错牙合畸形戴用AdvanSync功能矫治器时颞下颌关节应力分布有限元分析

目的运用三维有限元法分析AdvanSync矫治器在治疗安氏Ⅱ类青少年错牙合畸形时颞下颌关节的应力分布,探讨颞下颌关节能否在局部刺激作用下发生适应性改建。方法选择一名11岁男性的安氏Ⅱ类1分类错牙合畸形患者为研究志愿者,对其头部行CBCT扫描,通过mimics17等软件建立包含功能矫治器、上颌骨、下颌骨及牙列的3种颌位关系的有限元模型。运用Ansys workbench 15软件对有限元模型进行边界约束,对功能矫治器加载5.7 N的载荷力并进行应力数据分析,观察颞下颌关节应力分布情况。结果建立含有AdvanSync功能矫治器的三维模型;当功能矫治器承受加载力时,颞下颌关节左右侧应力分布基本一致,3种颌位应力值略有差别,应力变化主要表现在髁突。最大主应力集中在髁突颈部、髁突软骨前部,关节盘上腔前带;最小主应力主要集中在髁突顶部,髁突软骨顶部。结论 AdvanSync功能矫治器前导下颌时,髁突及髁突软骨受应力的良性刺激是关节发生适应性改建的基础;关节盘与关节窝受应力影响较小。     

单侧加载对髁突表面应力影响的三维有限元研究

目的：用三维有限元法探讨下颌单侧加载时对髁突表面应力分布的影响，以期为临床提供有益的参考。方法：利用所建的下颌骨三维有限元模型，约束模型颞骨区上表面全部节点的自由度，限制下颌运动；约束后牙咬合面节点和垂直方向的自由度。分别观察单侧（右）第二磨牙区和双侧第二磨牙区加载时，两侧髁状突表面22个区域应力分布变化情况。结果：双侧加载时在髁突表面产生的负荷，左右侧分布对称；单侧加载时，两侧髁状突表面应力分布不对称：工作侧髁突承受的最大拉应力大于非工作侧，而非工作侧髁突表面的最大压应力大于工作侧，非工作侧所有区域的Von Mises应力和最小主应力均大于工作侧。结论：单侧加载可造成双侧髁突表面应力不对称改变，非工作侧髁突表面产生的负荷大于工作侧，提示临床下颌单侧受力可能是颞下颌关节紊乱综合病的病因之一。     

推杆式矫治器前导下颌三维有限元模型的初步构建与分析

目的 构建推杆式矫治器(Forsus)前导下颌的三维有限元模型,分析下颌短期前导后的应力和位移,以期为临床应用和改良推杆式矫治器提供参考.方法 选择1例处于生长发育高峰期的Ⅱ类错(牙合)下颌后缩患者,用MBT直丝弓矫治器排齐整平上下牙列达安装推杆式矫治器要求后,经螺旋CT扫描,用Mimics 9.0、Abaqus 6.5软件构建推杆式矫治器前导下颌的三维有限元模型(设计时考虑颌骨的黏弹性和黏塑件),分析前导1、15、300 S后下颌的应力和位移.结果 获得包含MBT直丝弓矫治器的推杆式矫治器前导下颌的三维有限元模型,前导下颌15和300 s后应力集中区均位于髁突前缘、下颌切迹及下颌磨牙区,最大应力值分别为34.47 MPa和34.45 MPa;前导下颌1、15、300 S后最大位移区均出现于下切牙和颏部,最大位移量随加载时间延长而增加,由3.30×10-2mm增至1.15 mm;最大位移区沿下颌骨体向后扩大,髁突位移量由加载1 s时的1.65×10-2 mm减少至加载300 s时的3.27×10-5mm.结论 本项研究在考虑颌骨黏弹性和黏塑性的情况下初步构建推杆式矫治器前导下颌的三维有限元模型.研究结果提示,推杆式矫治器加载一定时间后下颌的应力分布趋于稳定,推杆式矫治器具有促进下颌体整体向前向下改建的作用.     

The influence of the closing and opening muscle groups of jaw condyle biomechanics after mandible bilateral sagittal split ramus osteotomy

ObjectiveTo investigate the influence of the closing and opening muscle groups of the jaw on mandibular stability after mandibular bilateral sagittal split ramus osteotomy (BSSRO).Materials and methodsTo establish finite element models of four conditions (the normal mandible, preoperative mandibular prognathism, postoperative (BSSRO) mandibular prognathism, and mandibular prognathism following virtual BSSRO), we imported Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM) data into three-dimensional reconstruction software. Finite element analysis software and statistical software were used for analysis of the condylar stress distribution as a function of condylar position during the actions of jaw closing and jaw opening muscle groups.ResultsThe stress distribution of the normal mandibular bilateral condyle was statistically different from the normal mandibular condyle, indicating that bilateral structures are asymmetrical. There was a significant difference in stress distributions with condyle position between healthy control patients and patients prior to mandibular prognathism surgery (P < 0.05). There was no significant difference in stress distributions between the normal mandible and the mandible following virtual surgery or real mandibular prognathism surgery. Additionally, there was no significant difference at 6 months after mandibular prognathism surgery (P > 0.05).ConclusionsBilateral structures of the normal mandible were asymmetrical. After mandibular bilateral sagittal split ramus osteotomy, variation of the force arms of closing and opening muscle groups of the jaw was one of the major factors influencing mandibular stability. Virtual surgery is a promising strategy for preoperative planning to improve surgical success and reduce complications.     

下颌骨双侧升支矢状劈开双皮质螺钉内固定的生物力学分析

目的:对下颌骨升支矢状劈开不同方式双皮质固位螺钉内固定进行三维有限元分析,为临床提供理论指导。方法:建立下颌骨升支矢状劈开6种双皮质螺钉固定方式的三维有限元模型;计算不同固定方法在3种咬合情况下颌骨的应力、内固定系统的应力以及骨劈开处的位移,对比这些固定方式的固定效果以及不同咬合情况对固定稳定性的影响。结果:在相同咬合情况下,颌骨的应力、内固定系统的应力以及劈开处的位移的大小情况如下:单纯上缘固定大于倒"L"型固定;直径2.0mm大于直径2.7mm螺钉固定;倒"L"型60°大于倒"L"型90°和120°固定;间距2.0cm大于间距3.0cm固定。相同固定方式情况下,颌骨的应力、内固定系统的应力以及劈开处的位移从大到小排列顺序为:前牙咬合、前磨牙咬合、磨牙咬合。结论:双皮质固位螺钉内固定的排列方式,如:间距、角度、位置和内固定系统的规格均对固定稳定性有不同程度的影响;前牙咬合对固定的不良影响最大,应尽量避免。     

含多个种植体的无牙下颌骨三维有限元模型的建立

目的:旨在探讨一种建立含多个种植体无牙下颌骨三维有限元模型的方法,为下颌种植覆盖义齿中种植体位置的优化设计提供研究手段.方法:应用薄层CT扫描和CATlA建模软件,对层厚为1 mm的无牙下颌骨CT断层影像进行分析处理,结合ABAQUS三维有限元软件建立含4个标准ITI种植体的有限元模型.结果:所建立的模型精确且无损伤性,图形、图像和数据可重复使用,结构相似性好,可根据需要模拟相应的由4个种植体支持的覆盖义齿的应力分布情况.结论:CT扫描结合建模软件的应用,为三维有限元模型的建立提供了准确、简洁的方法,可用于相应的生物力学研究.     

前方牵引矫治器不同力值反作用力的三维有限元分析

目的：通过建立包含颞下颌关节的颅颌面三维有限元模型,模拟前方牵引矫治器反作用力的加力方式,分析其在颞下颌关节区、颌骨的应力分布情况以及对各部位节点位移的影响。方法：选择1名健康男性受试者,通过CT扫描得到颅颌面的二维图像数据,借助Mimics、Magics、MSC等专用软件,采用连续、均质、线性、各向同性的线弹性材料,建立包括颞下颌关节和上、下颌骨的颅颌面三维有限元模型。然后在此基础上,根据前方牵引装置的反作用力原理建立加力模型,即采用与平面成后上方37°的施力方向,于下颌最底部加载3~6 N的力值,采用ANSYS10.0有限元分析软件,测定颞下颌关节区、颌骨的应力分布情况以及各部分位移的变化,并对结果进行分析、归纳和整理。结果：在同一角度下,关节窝和髁突头、颈部应力随加载力的增大而增大,下颌最大应力出现在节点力加载部位颏部,上颌最大应力出现在刚性固定面。同时该模型出现微小的位移变化,颅颌面各部分位移随节点力的增大而增大,颅上颌位移由颅底部和平面向颅顶部逐渐减小,下颌骨的位移由前部到后部逐渐减小,并出现顺时针方向旋转。结论：前方牵引矫治器对颞下颌关节区及颌骨产生反作用力的影响,且随着加载力的增大,其产生的反作用力和形变随之增大。颏部可能出现变形,下颌顺时针方向旋转。     

牙在牵引成骨区内移动的三维有限元分析

目的建立牙在下颌牵引成骨区内移动的三维有限元模型,比较在不同时间点上移动牙时牵引成骨区内应力的分布情况。方法利用多层螺旋CT扫描获得下颌骨及牙列的原始数据,采用CAD软件,建立三维有限元模型。在不同的骨愈合时期,模拟移动牙齿,利用Abqus软件对此模型进行三维有限元应力分析。结果建立了能模拟牙齿在下颌牵引成骨区内移动的三维有限元模型。在各个骨愈合的时期,成骨区对牙移动产生的应力反应没有显著差异,但在早期,牙齿将发生较大的倾斜。结论在牵引成骨完成后,早期移动牙齿时宜使用轻力。     

下颌骨体部牵张成骨的三维有限元研究

目的：用三维有限元法研究下颌骨体部不同牵张方向对下颌骨应力分布与位移的影响。方法：采用螺旋CT技术与计算机软件相结合,建立人下颌骨牵张成骨三维有限元模型。测量不同加载条件下,下颌骨的Mises应力、颏顶点和右侧下颌角点的位移。结果：建立了人下颌骨牵张成骨三维有限元模型。Mises应力集中在加载部位。双侧、与聒平面平行方向加载应力大,位移趋势为对侧前上方;单侧、与下颌骨下缘平行方向加载应力小,位移趋势为对侧后下方。单侧加载下颌骨向对侧偏斜多,双侧加载矢状向位移趋势大。结论：临床上应根据矫治需要,确定理想的牵张方向。     

不同骨结合率对种植体骨界面应力分布的影响

目的:通过建立含牙种植体的无牙下颌骨三维有限元模型,分析不同的骨结合率对种植体骨界面应力分布的影响。为临床设计种植义齿治疗方案提供理论依据。方法:使用螺旋CT扫描、CAD技术、有限元软件等,建立含牙种植体的下颌骨三维有限元模型;分析不同的骨结合率对种植体骨界面应力分布的影响。结果:不同骨结合率都会出现种植体颈部皮质骨的应力集中;当骨结合率大于或等于60%时,颈部皮质骨处应力值明显下降。结论:随着骨结合率的增加,颈部皮质骨的应力值有下降的趋势;提示临床医生在进行种植义齿修复时,需考虑提高种植体骨结合率,避免影响骨结合的不利因素,从而提高种植的成功率。     

Effects of tissue-engineered articular disc implants on the biomechanical loading of the human temporomandibular joint in a three-dimensional finite element model

The purpose of this study was to evaluate biomechanical loading of the temporomandibular joint when using a biodegradable laminate implant to replace the articular disc and to test the hypothesis that the use of the implant reduces stress distribution in the condyle, implant, and glenoid fossa. A finite element model of a female human mandible, including the temporomandibular joint, which had two standard endosseous implants inserted bilaterally in the premolar region, was constructed from computed tomography scan images using a commercially available finite element software. The disc, condyle, and glenoid fossa were arbitrarily divided into five regions: the anterior, posterior, medial, lateral, and central. The disc was then replaced with a poly-L/DL-lactide biodegradable laminate. The finite element model was then used to predict principal and Von Mises stresses. The use of poly-L/DL-lactide implant resulted in remarkable reduction in Von Mises stresses (approximately threefold) in the anterior, central, and medial regions of the mandibular condyle in comparison with slight to moderate stress reductions in the corresponding regions of the implant and glenoid fossa. The mandibular condyle also demonstrated the largest total displacement in all directions followed by the implant and glenoid fossa. The use of an alloplastic implant such as the bioresorbable, poly-L/DL-lactide laminate to replace the articular disc reduces loading of the mandibular condyle rather than the implant and glenoid fossa. These findings lead to support the hypothesis that the mandibular condyle more likely functions as a shock absorber than the disc. The use of bioresorbable laminate implants might prove an efficient technique to replace the articular disc and promote normal function of the temporomandibular joint.