下颌后牙双端种植桥及其支持组织修复前后三维有限元模型的建立

背景：三维有限元分析法是研究种植桥及其周围骨组织力学分布规律的重要手段,其精度受控于模型的准确及对真实状态的模拟。 目的：建立下颌后牙双端种植桥及其支持组织修复前后的三维有限元模型。 方法：利用Pro/E建模软件与CT结合,建立部分下颌骨、牙冠以及种植体的三维实体模型,通过无缝接口功能导入有限元软件中,最终分别建立双端种植桥修复前后的有限元模型。 结果与结论：采用CT扫描技术、Pro/E与ANSYS软件相结合所建立的下颌种植桥及其支持组织修复前后模型切实可行,具有高度的几何相似性和力学相似性,可满足模拟加载的需要。     

上颌切牙区3种不同形式种植固定桥三维有限元模型的建立

背景:研究表明,三维有限元分析法是分析种植体周围骨界面生物力学分布的重要研究手段,精确的模型构建是三维有限元准确分析的基础,可为优化种植设计方案提供研究支持。目的:建立3种不同形式种植固定桥修复上颌切牙区的三维有限元模型,为研究其生物力学分布提供数学化模型。方法:利用CT扫描技术和Geomagic studio9.0软件、Mimics10.01软件的实体建模技术,结合ANSYS10.0有限元分析软件建立人上颌切牙区3种不同形式种植体支持固定桥的三维有限元模型。结果与结论:成功建立了三维有限元模型,总节点数为365173个,四面体总单元数为204854个。该模型获得上颌骨、上颌中切牙、侧切牙、种植体及瓷层的形态,具有良好的几何相似性。提示将CT扫描技术、数字图像处理技术与一系列计算机软件相结合,建立三维有限元模型的方法是行之有效的。     

基于螺旋CT扫描图像的人牙齿的计算机三维重建

目的:研究基于螺旋CT扫描图像的人牙齿的计算机三维重建。方法:采用美国PQ6000型螺旋CT扫描机,自下颌颏部下缘开始至鼻骨底做连续横断超薄扫描,得到了人牙齿的二维CT图像。应用图像处理与识别合成软件,读取二维CT图像数据文件,通过灰度分割方法对二维图像进行边缘提取,再利用三维表面重建算法对所截取的二维CT图像进行三维重建,最终获得人牙齿的三维重建影像。结果:获得的人牙齿三维重建影像,细致逼真、可被任意旋转、剖开、透视、截取,从不同角度观察重建影像形态还原性良好、重建效果满意。结论:基于螺旋CT扫描图像的人牙齿的计算机三维重建,可为有限元实体建模提供快捷、方便的方法。     

结合薄层CT技术建立下颌第一前磨牙三维有限元模型

目的 结合薄层CT技术建立下颌第一前磨牙三维有限元模型.方法 对正常人下颌第一前磨牙进行薄层CT扫描及图像处理,通过Matlab和ANSYS软件建立三维有限元模型,并加载验证模型力学分析的可行性.结果 建立了包含髓腔的下颌第一前磨牙的三维有限元模型,得到101564个单元,144053个节点.载荷后的应力分布主要集中在颊尖部位和根尖部位,牙颈部受力较小.结论 薄层CT技术与Matlab和ANSYS软件相结合,建立包含髓腔的下颌第一前磨牙的三维有限元模型,精度高、速度快,使用灵活,为后期的楔缺模型建立和分析奠定了基础.     

Mimics辅助快速建立颅上颌复合体的三维有限元模型

背景：颅颌面部是骨骼系统中结构最复杂、功能最多样的的结构之一,要进行颅上颌骨复合体生物力学分析,就必须建立一个精准的三维有限元模型。 目的：探索快速建立完整颅上颌复合体三维有限元模型的方法。 方法：以牙列完整、咬合关系正常、磨牙为中性关系、牙周组织健康的成年志愿者作为建模素材,进行多层螺旋CT扫描,利用Mimics软件和MSC.Patran软件建立颅上颌复合体三维有限元模型。 结果与结论：探索出一条快速建立颅上颌复合体三维有限元模型的新方法。建立了三维坐标系下的可以从任意角度观察的健康人颅上颌复合体三维重建生物医学模型和三维有限元模型,由76 035个节点和373 819个单元组成。该模型具有较好的几何相似性和力学相似性。     

兔胫骨骨折的有限元模型

背景：医学生物力学有限元分析的原始资料多为人体CT数据,大范围的CT扫描势必会对人体造成一定的射线伤害。 目的：建立兔胫骨骨折三维有限元生物力学模型。 方法：选取雄性1年龄新西兰大白兔1只,开放锯断左侧胫骨中段,MIMICS10.01软件直接读取以层厚0.625 mm对左侧胫腓骨不间断扫描得到以DICOM3.0格式刻盘保存的CT图片135张,经过定位图像、组织图片、内插值处理以及表面光滑化处理建立面网格模型,导入ANSYS10.0软件构建体并划分体网格,在MIMICS10.01中赋材质。 结果与结论：建立了外形和几何结构逼真、生物材料接近正常组织的胫骨中段骨折有限元模型,经加载分析模型真实有效。可见应用MIMICS10.01和ANSYS10.0软件能快速建立兔胫骨骨折三维有限元生物力学模型,为进一步进行实验兔骨折愈合生物力学分析奠定基础。     

下颌颏部骨折内固定的三维有限元模型及边界约束的建立

通过Pro／E和ANSYS建立下颌骨颏部骨折内固定的三维有限元模型，并模拟了各种功能状态下的边界约束。使用计算机图像处理软件对CT扫描图像进行预处理，然后采用自编程序获取下颌骨解剖结构的三维坐标数据，用ANSYS建立下颌骨的三维有限元模型。采用数值化建模软件Pro／E建立小型接骨板-螺钉固定体系统的实体模型。模拟下颌骨颏部正中骨折坚强内固定治疗，建立该内固定治疗的有限元模型。通过改变各组咀嚼肌力的大小，进行了三种咬合状态的边界约束。获得了形态逼真、相似性好的下颌颏部骨折内固定后的三维有限元模型，并模拟了各功能状态下的边界约束，为后期的生物力学分析奠定了基础。     

纤维桩核冠修复上颌中切牙三维有限元模型的建立

背景：建立有限元模型对缺损的上颌中切牙进行应力分析可为临床修复方法提供选择依据。 目的：建立纤维桩全瓷冠修复上颌中切牙的三维有限元应力分析模型。 方法：通过螺旋CT扫描、Mimics软件和Ansys软件建立冠缺损1/2的上颌中切牙采用纤维桩全瓷冠修复的三维有限元模型,模拟咬合加载,记录组织的Von Mises应力和最大拉应力。 结果与结论：建立了冠缺损1/2的上颌中切牙三维有限元模型,并模拟纤维桩核全瓷冠修复,与临床实际情况接近。运用螺旋CT、Mimics软件、Ansys软件能有效建立牙齿组织的三维有限元模型,模拟临床实际情况,并能以此演化为其他修复情况的模型。     

以螺旋CT数据建立的颅底三维有限元模型

背景:近年来国内外学者进行了大量生物力学实验研究,试图解释颅脑损伤的发生过程和受力大小与损伤部位的相关性。但是目前针对颅底骨折原因的研究主要是直接暴力,对于间接暴力作用于颅底后颅底的应力分布情况尚无报道。目的:利用螺旋CT数据、三维重建软件及有限元分析软件,在普通PC机建立颅底三维有限元模型。方法:选择正常成年女性作为建模对象,无头颈部损伤、手术及其他病史,CT扫描前进行X射线常规检查排除器质性疾病。头部螺旋CT薄层扫描后,将图像数据输入医用图像与三维重建软件MIMICS中,建立颅底的三维可视化模型。将该模型简化优化后,导入有限元分析软件ANSYS10.0中,建立颅底的三维有限元模型。结果与结论:建立了由额骨、蝶骨、筛骨、颞骨、枕骨等共同组成的颅底实体模型,由于成年人骨缝闭合,所以将其视为一个整体。对实体模型划分网格,得到颅底的三维有限元模型,共有51053个单元,80273个节点。提示所建立的颅底有限元模型外形逼真,几何相似性好,可以用来进行颅底骨折的生物力学研究。     

股骨头坏死有限元模型的建立

背景：股骨头坏死有限元分析法已经被许多研究者应用,但作为分析的数字模型还存在几何以及物理相似性不够等不足。 目的：借助股骨头坏死患者的CT扫描图片建立更加逼真的股骨头坏死有限元模型。 方法：将以各向同性扫描所得的层厚0.625 mm股骨头坏死髋关节连续断层142层Dicom格式CT图像,直接读入Mimics后界定骨组织阈值、提取各层面轮廓线、图像边缘分割、选择性编辑及补洞处理,去除冗余数据,三维化处理后获得股骨头坏死三维几何面网格模型,将其保存为后缀名.lis的Ansys文件,直接导入Ansys有限元分析软件进行体网格划分,再将体网格转入Mimics根据CT值给予赋值,再次导入Ansys 生成有限元模型。 结果与结论：快捷建立了外形逼真、计算精确的股骨头坏死三维有限元模型。提示应用精细CT扫描技术,Mimics软件根据CT值直接赋值使股骨头坏死三维有限元模型的建立更加快捷、精确。     

模拟正中咬合时的人颞下颌关节力

本文采用Ａｕｔｏ－ＣＡＤ软件及螺旋ＣＴ扫描技术与有限元应力分析方法相结合,考虑颞下颌关节的材料非线性及关节内接触问题等非线性特征,在活体基础上建立ＴＭＪ三维非线性有限元模型,以计算和分析正中咬合时关节内的应力分布和位移情况。建立     

基于CT标准格式文件建立上颌第一磨牙有限元模型

目的建立精确的上颌第一磨牙三维实体有限元模型,分析牙体各部位的应力分布。方法利用正常成人上颌第一磨牙螺旋CT的DICOM格式数据,通过特定的程序计算建立牙齿三维有限元实体模型;在该模型上模拟牙咬(?)情况分别进行垂直、侧向和垂直侧向混合加载,计算出牙体各部位的应力和位移。结果上颌第一磨牙在侧向和混合受力时,应力最大值出现在加载处和与侧向力同向的牙体颈部,大小相当,混合受力时(?)边缘部分应力消失;垂直受力时,应力最大值出现在加载处。结论本研究的建模方法几何形状较准确,并且能简捷有效的应用有限元方法进行牙齿各部位的应力分析。     

人工椎间盘置换腰椎节段有限元模型的建立

目的：建立UL节段正常及人工腰椎间盘置换的三维有限元模型，用于进一步的腰椎生物力学研究。方法：取新鲜成人腰椎标本，通过螺旋CT扫描、图像数字化处理、三维图像重建技术及自由造型系统进行图像表面光滑处理，再对表面图像矢量化，转入有限元软件，建立L4／L5腰椎节段和SMH人工腰椎间盘的有限元模型，模仿腰椎前路椎间盘除术，建立人工腰椎间盘置换的三维有限元模型，用不同的材料参数仿真腰椎和人工椎间盘各结构特性。结果：建立了L4/L5节段人工腰椎间盘置换的有限元模型，模型由皮质骨、松质骨、椎间盘、韧带和人工椎间盘等结构组成。模型分为53452个单元，86329个结点，其中包括53408个固体单元，44个缆绳单元。结论：通过CT扫描可以获得准确的腰椎几何构型数据，并可在此基础上建立高仿真脊柱节段有限元模型。     

基于CT图像种植牙的有限元分析

背景：多层螺旋CT的出现及后处理技术为种植牙手术前模拟测量手术位置、手术区域等建立标准化数值。 目的：评价基于螺旋CT图像的有限元分析在种植牙中的研究和临床价值。 方法：以“CT,有限元,种植牙,受力分析”为中文关键词;以“CT,finite element, dental implants,stress analysis ”为英文关键词,采用计算机检索2002年1月至2012年1月相关文章。纳入与种植牙有限元分析相关文章;排除重复研究或Meta分析类文章。以7篇文献为重点讨论有限元分析在种植牙中的研究和应用。 结果与结论：螺旋CT采集的颌骨DICM图像经过建模后进行的有限元分析,为手术前提供更全面、更可靠的影像资料,临床口腔医师可根据有限元模型进行手术方案设计,测量手术中需要的数据,模拟手术流程,减少了患者的痛苦。把CT和数字化的模型建立及有限元分析的生物力学研究合理的结合,分析需要种植牙的位置和与周围结构关系,为口腔临床医师提供全面的影像资料和力学分析依据。     

微种植体复合力作用下竖直倾斜磨牙牙周膜的应力分析

背景：微螺钉种植体虽然能提供强支抗,但控制牙齿的三维移动存在不足。Tomas微种植钉的顶部设计成十字形,可固定方形弓丝,从而利用方丝控制牙齿的三维移动,目前对于研究Tomas微种植钉此方面的研究尚未见报道。 目的：观察Tomas微种植体复合矫治力系统对竖直倾斜磨牙的影响。 方法：对上颌第二恒磨牙向近中、颊侧倾斜的干燥头颅骨进行多层螺旋CT扫描,利用有限元软件建立上颌第二恒磨牙及其牙周支持组织的三维有限元模型,观察计算机模拟微种植体位于不同位置、施加不同的远中向力值和根颊向力偶矩值作用下磨牙牙周膜Von Mises应力。 结果与结论：牙周膜的最大应力均出现在上颌第二恒磨牙颈部,沿着根尖的方向应力逐渐减小,在2个牙根的根尖处未出现应力集中。提示实验所建立的有限元模型达到了几何相似性和生物力学相似性,可用于精确的生物力学分析;Tomas微种植体可控制牙齿的移动方式。     

建立足部三维有限元数字模型

背景：克服传统标本力学分析的不利因素,建立逼真的足部各结构有限元模型,是对足部进行有限元力学分析的重要基础。 目的：建立足部的三维有限元数字模型,为正常足部及足部损伤情况下的有限元力学分析打基础。 方法：对1名健康女性志愿者行双足螺旋CT扫描,将所得图像在Mimics软件中重建三维模型,在Geomagic软件中生成实体模型,最后在Ansys中建立足主要结构的三维有限元数字模型。 结果与结论：实验建立了包括全部骨骼、主要软骨和韧带、皮肤及软组织在内的人足有限元数字模型。利用CT数据及Mimics、Geomagic、Ansys软件可以建立人足全部足骨的三维有限元数字模型,该模型与实际骨骼模型大小、形态一致,并且可以随意旋转,任意角度观看,进行各种测量,可将足部骨骼任意拆分或合并,适合进行生物力学分析。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：肾移植;肝移植;移植;心脏移植;组织移植;皮肤移植;皮瓣移植;血管移植;器官移植;组织工程全文链接：     

采用体绘制方法建立人股骨三维有限元模型及其应力分析

背景：目前股骨三维有限元研究建模方法有多种,而采用体绘制分体建模方法还未曾报道过。 目的：采用体绘制方法建立股骨三维有限元实体模型,对所建实体模型模拟力学载荷得出股骨应力分布,并与既往股骨力学实验比较,评估体绘制方法的可行性。 方法：将CT扫描图像去噪等预处理后,采用体绘制技术,利用Mimics和Ansys软件建立人股骨有限元模型,并在Mimics软件中赋予股骨材质,并模拟人体正常站立位时股骨载荷情况。 结果与结论：采用体绘制方法建立的人股骨三维有限元模型,包括皮质骨、松质骨及髓腔解剖结构,网格化后共生成63 900个节点,43 552个实体单元;模拟载荷显示股骨压应力区域主要集中在股骨内侧、尤其是股骨距部位,张应力主要集中于股骨颈外侧、股骨干外侧。表明体绘制方法可以建立高仿真、接近股骨解剖结构股骨三维有限元模型实体模型,可以探索股骨的内部结构,展现其内部细节,模拟股骨生物力学分布。关键词：体绘制;股骨;实体模型;有限元;力学分布 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2012.17.003