人体上颌骨及牙列三维有限元模型的建立

目的探讨建立人体上颌骨及牙列三维有限元模型的高度数字化方法,为分析上颌骨的生物力学性质提供了一个标准数学模型.方法选择一具颅骨标本作为建模素材,通过螺旋CT扫描技术完成初步重建,并在此基础上利用Abaqus软件建立上颌骨及牙列的三维有限元模型.结果获得了形态细致逼真的上颌骨及牙列三维重建生物医学模型.结论该模型具有较好的力学相似性和几何相似性,为临床探索上颌骨的生物力学机制提供了研究手段.     

上颌尖牙及矫治器三维有限元模型的建立

目的:建立上颌尖牙的三维有限元模型,为分析上颌尖牙的生物力学性质提供数字模型.方法:螺旋CT扫描原始模型,运用Mimics软件对DICOM数据进行三维影像重建,将处理后的数据导人到PRO/E wildfire 2.0,建立尖牙牙体、牙周膜、牙槽骨以及矫治器的实体模型.采用MSC.Patran进行网格划分、参数设定,获得上颌尖牙的三维有限元模型.结果:建立了左侧上颌尖牙的三维有限元模型.建成的模型具有良好的形态,模型包括牙体、牙周膜、牙槽骨、托槽、弓丝、标尺.该模型采用四面体单元划分,共有节点36528个,组成219690个单元.结论:建立上颌尖牙的三维有限元模型,该模型结构完整,层次清晰,具有良好的几何相似性,可以满足对上颌尖牙进行各种力学分析的需要.     

上颌牙列直丝弓矫治器三维有限元模型的建立

 目的 利用三维有限元建模的方法,探索建立上颌牙列直丝弓矫治器的力学分析模型。方法 采用螺旋CT对已完成排齐整平、处于关闭间隙阶段的正畸患者颌骨进行多层扫描,以医学数字成像和通讯标准(digital imaging and communications in medicine,DICOM)格式导入Mimics软件中,利用灰度值的差异重建上颌骨与牙列;然后利用Geomagic软件进行优化后导入Ansys软件生成牙齿、颌骨、牙周膜、托槽、弓丝的装配模型。结果 建立了直丝弓矫治器三维有限元模型,并可进行三维有限元的力学分析。结论 建立了一套迅速建模的半自动运行程序,探索出了一种提高模型仿真度的可操作性强的建模方法。     

颧上颌骨复合体骨折坚强内固定三维有限元模型的建立及其初步分析

目的:建立生物相似性和力学相似性较高的颧上颌骨复合体骨折坚强内固定三维有限元模型,为进一步分析颧上颌骨复合体骨折坚强内固定的固定效果打下基础。方法:用螺旋CT断层扫描技术及ANSYS有限元软件在计算机上建立颧上颌骨复合体三维有限元模型。在此模型中,改变骨折处单元的属性模拟骨断层;并进一步在颧上颌骨复合体骨折模型的基础上建立坚强内固定三维有限元模型。利用此模型对正中咬合情况下颧上颌骨复合体的应力分布进行了初步分析。结果:建立了颧上颌骨复合体不同部位的坚强内固定三维有限元模型。结论:该方法可以用来建立各种类型的颧上颌骨复合体坚强内固定三维有限元模型,并可应用于颧上颌骨复合体骨折等方面的研究。     

鼻上颌骨复合体有限元模型的建立

目的建立一个具有生物力学特征的鼻上颌骨复合体三维有限元模型,为其生物力学研究提供可靠便捷的模型基础。方法采用薄层螺旋CT扫描、数字影像传输与转录、AutoCAD2004和unigraphic、MSCMarc软件建立鼻上颌骨三维有限元模型的方法。结果建立的鼻上颌复合体三维有限元模型由69366个单元,34434个节点组成。结论应用螺旋CT断层扫描、数字影像传输与转录技术,三维有限元法建立的鼻上颌骨复合体三维有限元模型迅速、准确,是进行鼻上颌骨复合体生物力学分析的可靠基础。     

模块化与参数化结合建立牙列缺损三维有限元模型

目的 建立下颌双侧末端游离缺失修复方案的有限元模型库。方法 将模块化建模与参数化建模相结合,利用HyperMesh 7.0、UG 5.0、Abaqus 6.5软件,建立下颌双侧末端游离缺失(765-567)及其不同修复设计方案的三维有限元模型。结果 获得有限元模型导入Abaqus 6.5软件,可直接运行,无任何信息丢失现象;模型临床几何相似性良好。结论 成功建立下颌双侧末端游离缺失及其修复方案的三维有限元模型库,建模过程快速高效,进一步细化了口腔组织模块化建模库。     

上（he）中切牙瓷贴面复合体的三维有限元模型的建立

【目的】建立上(he)中切牙瓷贴面复合体的三维有限元的模型，为其生物力学的研究提供数学模型基础。【方法】利用三维螺旋CT扫描，DICOM3．0件转换，经Photo shop7．0图像处理软件和Matab6．5软件的处理，采用有限元分析软件(ANSYS6．1)建立三维有限元的模型。【结果】建立了(I、L、U)三型预备的瓷贴面复合体的三维有限元的模型。【结论】应用螺旋CT扫描、自编程序和ANSYS软件相结合的方法，建立上(he)中切牙瓷贴面复合体的三维有限元模型是切实可行和有效的。     

利用CT扫描及CAD技术建立肺三维有限元模型

目的探讨建立肺有限元模型的方法,以期应用于临床实验研究。方法通过CT扫描、Unigraph-icsV18.0进行影像边界记录、定标等方法,按照点、线、面、体的顺序重建三维结构,采用CAD数据处理技术,输入相关的材料特性,构建肺三维有限元模型。并通过有限元分析验证重建模型的有效性。结果采用Uni-graphicsV18.0建立肺的实体模型并划分单元,分析在生理载荷下肺不同组成部分的应力分布。结论该研究为肺有限元模型的建立提供了一种简便、准确的方法,为分析和研究各种情况下肺生物力学表现和为建立肺癌的运动模型创造了条件。     

上颌前磨牙区种植单端桥三维有限元模型的建立

目的 通过建立上颌前磨牙区种植单端桥三维有限元模型,为研究其相关的生物力学分析奠定基础。方法 通过螺旋CT薄层扫描获取图像数据,导入Mimics软件初步处理,经Geomagic软件精修,由Solidworks软件装配各模块,应用有限元软件Ansys划分网格、赋予组织材料属性,建立适合生物力学分析的上颌前磨牙区种植单端桥三维有限元模型。结果 通过三维有限元技术建立了一个能反应上颌前磨牙区种植单端桥生物力学性能的有限元模型用于力学分析与研究。结论 本研究为构建上颌前磨牙区种植单端桥有限元模型提供了一个切实可行的方法,同时为进一步分析种植单端桥修复前后不同部位加载时种植体＿骨界面的应力大小及分布规律提供了模型基础。     

应用CT技术建立磨牙三维有限元模型

研究ＣＴ在建立磨牙三维有限模型中的作用。方法选一成人为标本，应用ＣＴ技术获取牙齿各层截面的解剖轮廓图，借助ＣＴｔｈｇ ｈ ｒ ｐｇ ｗｕｇ ｙｙ ｓａｇｇｔ Ｓｕｐｅ－ＳＡＰ９１有限元程序模型。结果：首次建立了包括牙髓，牙、牙周膜，硬骨板，板有和外层皮质骨的三维有了模型。结论采用ＣＴ技术建立磨牙有限元模型更简便，更准确。     

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。     

3D Nurbs曲面建模法建立上颌前牙段及其牙周组织的有限元模型

目的:建立上颌前牙段及其牙周组织的高质量三维有限元模型.方法:应用薄层CT技术扫描得到的牙齿及牙周组织截面影像的DICOM数据,结合逆向工程软件Geomagic及CAD生成上颌前牙段及其牙周组织的iges曲面模型,利用Hypermesh划分网格并检查单元的质量,生成可分析的三维有限元实体模型.结果和结论:建立了上颌前牙段及其牙周组织(包括牙周膜、牙槽骨)的高质量三维有限元模型,包括640 396个单元,117 889个节点.这种新的建模方法简单易行,适合口腔牙体牙周等复杂组织的建模;所建模型相似性高,可供研究分析在各种不同正畸矫治力系统作用下,上颌前牙段单个牙齿或节段牙齿的生物力学规律.     

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.     

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。     

寰枢椎三维有限元模型的建立

目的:建立寰枢椎三维有限元模型,为重建寰枢椎的稳定性提供生物力学依据.方法:对颈枕部C0-3标本行CT扫描,获取数据集,通过Mimics10.0软件选取灰度值大于-250 Hu得到C0-3骨和韧带的三维模型,并用Mimics10.0软件对模型进行修饰,以OUT格式导入有限元软件Patran2005中生成四面体网格模型,再输入Mimics软件对模型赋值,完成寰枢椎三维有限元模型,包括密质骨、松质骨及韧带,模型能够高度模拟颈椎结构与材料特性,结构完整,模型节点数9178,单元数40 356.在模型C3的下缘进行边界约束(六自由度为零),在C0处进行前屈/后伸、左/右侧弯、左/右旋转方向1.5 Nm的加载,分析寰枢椎之间的三维运动及各部位的应力.并在实验室以相同加载方法下测量其三维运动范围.分别进行统计学分析.结果:寰枢外侧关节面及枢椎体前部是应力集中部位.寰枢椎间的三维运动(前屈/后伸5.48°/9.85°、左/右侧弯4.69°/4.93°、左/右轴向旋转31.28°/30.56°)与实验室测量(前屈/后伸8.10°/8.49°、左/右侧弯4.79°/4.93°、左/右轴向旋转28.2°/29.3°)相当.结论:利用Mimics和Patran2005建立寰枢椎有限元模型,具有较高的真实性和精确度,能够模仿寰枢椎生物力学分析.     

三维头颅模型研究腭裂腭板植骨对上颌骨发育的影响

目的 探讨腭裂腭板植骨对上颌骨发育的影响.方法 于1997年1月至1999年12月在浙江大学医学院附属第二医院口腔外科就诊的腭板骨缺损先天性Ⅱ度腭裂患者40例,随机分为对照组和植骨组,植骨组腭板骨缺损利用羟基磷灰石骨水泥复合人工骨修复,所有患者年满16周岁时复诊,颌骨CT扫描三维表面重建快速成型制作三维头颅模型,在头颅模型上直观定点、测量,与牙颌模型测量相结合,分析腭板植骨对上颌骨发育的影响.结果 三维头颅模型与牙颌模型测量结果比较差异无统计学意义;三维头颅模型测量显示:植骨组与对照组在上颌骨长度发育上、高度发育上差异均无统计学意义;植骨组与对照组在上颌骨后部宽度发育上差异均有统计学意义(67.6 mm±4.3 mm比61.3 mm±4.1 mm、63.5 mm±3.9 mm比57.3 mill±3.1 mm、26.2 mm±1.8 mm比26.4mm±1.9 mm,均P<0.05),植骨组上颌骨后部宽度明显大于对照组.结论 三维头颅模型上定点测量评价上颌骨生长发育直观、准确,是一种较好的研究方法.腭板植骨对上颌骨后部宽度的发育存在明显的促进作用,腭裂序列治疗应考虑对腭板进行植骨修复.

Abstract：

Objective To observe the effect of artificial bone implantation of hard cleft palate on the development of maxilla.Methods From January 1997 to December 1999,40 patients with hard cleft palate were randomly divided into two groups:control group and implantation group(n=20 each).The patients in the implantation group received an implantation of compound artiffcial bone of HA-Bone cement.All pailents had a follow-up since 16 years old.A tllree dimensional model was established with computed tomography and rapid prototype technique to analyze the maxilla in three dimension.At the same time,a dentognathic model was employed.Results There were no differences in the results between the three dimensional and dentognathic models.No difference was found in the development of maxilla in length and height between the control and implantation groups.There were marked differences in the development of maxilla in width between two groups(67.6 mm±4.3 mm vs 61.3 1131/1±4.1 mm.63.5 mln±3.9 mm vs 57.3 mm±3.1 mm,26.2 mm±1.8 mm vs 26.4 mm±1.9 mm,all P<0.05).The width of maxilla in the implantation group was markedly wider than that in the control group.Conclusions The application of three dimensional model for evaluating the development of maxilla is both straightforward and accurate.Bone implantation of hard cleft palate is an obvious boost to the development of maxilla in width.It should be included into a comprehensive orthodontic treatment for patients with hard cleft palate.     

采用有限元方法建立和分析枢椎的生物力学行为

目的采取有限元的方法,建立第二颈椎(枢椎)的三维有限元模型,模拟该枢椎模型在外力作用下的生物力学行为,分析枢椎骨折的生物力学条件。方法利用螺旋CT扫描获得健康成年男性上颈椎原始DICOM数据图像,采用Mimics软件对数据进行处理并导入ANSYS软件,得到枢椎骨性结构的三维实体模型。并且此模型上模拟头颅位于中立位、屈曲位及后伸位等条件下,枢椎承受的应力分布状况,分析枢椎可能出现的骨折类型。结果实验所构建枢椎骨性的有限元模型外形逼真,三维网格化后枢椎模型共包含1 717个节点,5 772个单元。模拟结果:头颅在中立、前屈、后伸位时枢椎最大应力集中于齿突基底部,次级应力集中区域为枢椎椎弓峡部;直接于齿突加载力模拟头部过度屈曲时,最大应力集中于齿突基底部。结论头颅位于中立位,屈曲位或者后伸位,枢椎齿突基底部及枢椎椎弓峡部是应力最集中的部位。头部过度屈曲时,齿突基底部是应力最集中的部位。     

低剂量CT扫描对儿童上颌骨埋伏阻生牙图像质量影响的探讨

目的探讨儿童上颌骨低剂量CT扫描的可行性及方法。方法选择106例上颌骨埋伏阻生牙患者,随机分为4组,用标准条件及三种低剂量条件分别扫描,应用多平面重建法(MPR)、最大密度投影法(MIP)、容积重建(VR)3种方式对图像进行重建,不同图像相互比较,对上颌骨的图像质量进行评价。结果 180 mA、150 mA、80 mA几种低剂量扫描图像,与标准图像比较,虽图像噪声略有增加,但均能清晰地显示埋伏组生牙与邻牙关系。结论低剂量扫描与常规扫描比较,图像质量无明显差异,均能满足临床诊断基本要求。