活体下颌骨与HYBRIDⅢ假人头结合模型撞击损伤的有限元研究

目的：建立活体下颌骨与HYBRIDⅢ假人头结合的人体头部有限元模型。探讨下颌骨正面撞击时响应过程，研究其损伤的生物力学机制。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。根据颞下颌关节的解剖结构及其力学特点，将已建立的下颌骨模型通过关节和经过修改的HYBRIDⅢ假人头部模型相连接，从而建立活体下颌骨与HYBRIDⅢ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。模拟计算此模型在下颌骨正中撞击正前方刚体试验。结果：下颌骨正中撞击正前方刚体，下颌骨会以颢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。骨结构的横截面积陡然减小的区域出现应力集中。在喙突(颞肌)边界约束条件下，喙突应力亦有一定改变。结论：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，同时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。从理论上，这可能是下颌骨撞击损伤的生物力学机制之一。由于将活体下颌骨与HYBRIDⅢ假人头结合，有助于对下颌骨进行边界约束。     

有限元分析3种单侧颞颌关节强直治疗手术模型双侧髁突表面应力分布的特点

目的:采用三维有限元法探讨正常咬合时正常下颌骨及3种单侧颞颌关节强直治疗手术模型双侧髁突表面应力分布的特点,为临床颞颌关节强直术式选择提供参考.方法:建立正常下颌骨三维有限元模型及3种单侧颞颌关节强直治疗手术模型,对各模型下颌角区及髁突横嵴中点进行固定约束,以各个模型下颌第一磨牙咬合面为承载面,分别向各模型双侧下颌第一...     

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。     

Dolphin软件分析Twin-Block矫治器对下颌骨及颞下颌关节影响的初步研究

目的观察安氏Ⅱ~1错患者接受Twin-Block矫治器治疗前后下颌骨及颞下颌关节区域的三维变化,分析Twin-Block矫治器对下颌骨生长发育以及颞下颌关节的影响。方法选取2015年12月～2017年2月间生长发育高峰期安氏Ⅱ~1错患者20例,拍摄Twin-Block矫治器矫治前后的CBCT,导入Dolphin软件进行下颌骨三维重建后定点测量,运用SPSS软件统计分析下颌骨以及颞下颌关节的变化。结果治疗后双侧下颌升支长、喙突长以及下颌骨综合长度、髁突内外径长、冠状向的髁突宽长度比较,差异有统计学意义(P0.05),但是其余关于颞下颌关节以及下颌骨的测量项目比较,差异无统计学意义(P0.05)。结论 Twin-Block矫治器能刺激安氏Ⅱ~1错患者的下颌体长度、升支高度以及下颌综合长度、髁突内外径、冠状位的髁突宽度增长。     

人下颌骨及颞下颌关节不同受力模型的有限元分析

目的 分析人下颌骨及颞下颌关节两种不同力学模型有限元模拟的结果.方法 通过CT扫描建立包含密质骨、松质骨的完整人下颌骨三维模型,将所获得的三维模型在ICEM CFD软件中划分网格.在建立的网格模型基础上,对前牙咬合的下颌骨分别建立被动肌力加载和主动肌力加载两种生物力学模型,计算并比较其应力分布.结果 两个模型中的应力分布有明显区别.被动肌力加载模型中,应力主要分布于下颌角、磨牙后三角、下颌切迹以及咬合点附近牙冠.主动肌力加载模型中,应力主要分布于髁状突顶点和颈部、下颌角、磨牙后三角以及咬合点附近牙冠.两者的应力分布有一定相似之处,但在髁状突处则有很大不同,这是由于两种模型下髁状突顶点反力的大小悬殊.结论 主动肌力加载模型更接近下颌骨及颞下颌关节的实际受力状态,主动肌力加载模型为前牙咬合下颌骨的合理生物力学模型.     

用喙突重建髁突的颞颌关节成形术

应用喙突重建髁状突完成３例颞下颌关节强直４侧颞下颌关节高位截骨成形术。介绍了手术方法,讨论了喙突重建髁突的颌关节成形术的优点,并分析了手术成功的因素。     

用喙突重建踝突的颞颌关节成形术

应用喙突重建髁状突完成３例颞下颌关节强直４侧颞下颌关节高位截骨成形术,介绍了手术方法,讨论了喙突重建髁突的颌关节成形术的优点,并分析了手术成功的因素。     

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．     

夹板对关节重建术后患者下颌骨应力分布的影响

目的:探讨夹板对关节重建术术后辅助治疗的生物力学作用机制。方法:采用螺旋CT断层扫描技术与三维有限元应力分析方法相结合,对颞下颌关节紊乱病行关节重建术治疗患者夹板戴前与戴后下颌骨应力分布变化进行定量分析。结果:关节重建术术后患者夹板戴前与戴后下颌骨应力分布特征发生改变,两者应力大小、性质均有差别。戴夹板后两侧下颌骨应力大小均降低,以手术侧髁突应力降低最为明显,应力对称性指标D值有升有降,但以非对称性区域缩小、对称性改善为主。结论:夹板具有明显降低包括髁突在内的关节重建术后下颌骨应力的作用,使颞下颌关节(TMJ)在适当的压力下进行愈合和修复;夹板可使关节重建术后手术侧髁突表面应力降低更明显,既减轻了术侧关节压力,又使双侧TMJ承受负荷趋向平衡、对称     

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。     

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.     

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。     

阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征患者的下颌骨和颞下颌关节三维有限元模型的构建

目的建立阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征(obstructive sleep apnea hypopnea symdrome,OSAHS)患者的下颌骨和颞下颌关节(并包含上气道及周围结构)的三维有限元模型,为治疗OSAHS从颞颌关节方面提供参考依据.方法对OSAHS患者颞颌关节及上气道行薄层CT扫描,获得OSAHS患者颞颌关节及上气道DICOM格式的图像信息,采用Mimics三维建模软件、Imageware逆向工程学软件、Ansys有限元分析软件建立的三维有限元模型.结果建立了OSAHS患者下颌骨和颞下颌关节(并包含上气道及周围结构)的三维有限元模型,共得到949 850个单元,932 932个节点.既能精确显示其三维空间结构和形态,又可以模拟下颌前移式口腔矫治器治疗OSAHS,为进一步研究此类方法治疗OSAHS从颞颌关节方面提供参考依据.结论建立准确、可行、灵活模拟操作的OSAHS患者下颌骨和颞下颌关节(并包含上气道及周围结构)三维有限元模型,为临床治疗OSAHS从颞颌关节方面奠定基础.     

不同致伤条件下人下颌骨投射伤计算机仿真模拟和对比分析

目的：利用有限元数字模拟技术动态仿真不同致伤条件下人下颌骨颏部投射伤动态致伤过程,通过生物力学分析探讨下颌骨投射伤致伤机制。方法建立人下颌骨投射伤三维有限元模型,动态模拟在不同致伤条件下（高、中、低三种投射速度）投射物致伤下颌骨颏部的动态过程,对模拟结果进行生物力学对比分析。结果成功模拟不同致伤条件下人下颌骨投射伤动态致伤过程,模拟结果逼真,投射速度越高,下颌骨损伤更为严重。结论利用数字模拟技术可以有效地仿真下颌骨投射伤,为口腔颌面部战创伤基础研究、临床救治提供参考和指导。     

腕关节有限元骨性建模及力学分析

目的：探讨基于CT影像数据的腕关节有限元模型构建、受力分析,以期为开展腕关节生物力学有限元分析的研究提供参考。方法：选取1名29岁成年健康男性志愿者,对其右尺桡骨远端到近端指骨进行CT扫描,将所得图像导入Mimics 10.01中,建立腕关节三维有限元模型,将赋予材料属性的模型导入ANSYS10.0中,模拟体外生物力学试验,观测在轴向压力情况下腕关节各结构的应力分布。结果：成功建立了包括桡、尺骨远端,腕骨,掌骨,近端指骨,三角纤维软骨复合体等结构的三维有限元模型,计算并获得了掌骨受轴向压力下各腕骨的应力分布图。结论：在目前的个人计算机平台上依据CT影像资料,利用医学图像处理软件和三维重建软件可以准确、快捷地构建腕关节的三维有限元模型,并可根据模型计算轴向压力下的应力分布,为腕部有限元分析及整个虚拟手的构建提供了技术支持。     

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。     

人体髋关节三维有限元模型的建立及其生物力学意义

目的:构建正常人体髋关节的三维有限元模型,作为该部位进一步有限元分析的基础.方法:采用活体髋关节为标本,应用CT扫描技术及图形数字化方法获取髋关节的三维坐标,输入有限元分析软件,并通过确定材料特性参数和网格化,建立髋关节的三维有限元模型.结果:所构建髋关节三维有限元模型客观反映髋关节真实解剖形态及其生物力学行为,还原性良好,可以满足有限元分析的需要.结论:采用CT扫描资料建立的三维有限元模型切实可靠,实体建模法将有限元模型的几何特征和边界条件的定义与有限元网格的生成分开进行,减少了模型生成的困难.所构建的髋关节三维有限元模型,可以为髋关节力学行为以及骨折内固定、髋关节成型术的力学基础研究提供精确模型.     

尺骨冠状突骨折合并肘关节后脱位有限元模型的建立与分析

目的：建立尺骨冠状突骨折合并肘关节后脱位的有限元模型,并对肘关节后脱位在关节稳定性方面的影响进行数字化研究。方法：建立正常肘关节-前臂（IEJF）有限元模型与尺骨冠状突骨折肘关节-前臂（FUCF）有限元模型。采用压缩、屈曲两组生理荷载（每组3种幅值）,进行计算、验证和应力分析。结果：建立了结构完整的IEJF与FUCF有限元模型,并对模型进行验证,情况与临床实际符合。计算得出FUCF有限元模型较IEJF有限元模型桡骨头出现了严重的应力集中现象,不同压缩荷载作用下的肘关节纵向压缩位移与不同屈曲力矩导致的屈曲角都有所增加。结论：尺骨冠状突骨折及肘关节后脱位对肘关节-前臂纵向不稳有一定程度的影响。本研究所构建的肘关节-前臂有限元模型对尺骨冠状突骨折合并肘关节后脱位的临床稳定性评估研究及手术治疗方案的制定具有一定的参考价值。