枢椎软骨基质融合程度对齿突骨折类型影响的生物力学评估

目的:探讨枢椎软骨基质融合程度对齿突骨折类型的影响。方法:基于正常成人颈椎CT图像建立枢椎精细三维有限元模型。在齿突寰齿关节面上施加前后方向载荷,通过分别降低枢椎松质骨软骨基质融合部位的弹性模量以模拟该部位松质骨不同融合程度,分析枢椎齿突在两种不同约束条件下的应力、应变分布情况,以及枢椎发生骨折的可能类型。结果:两种约束条件下,枢椎有限元计算预测结果发现枢椎软骨基质的融合程度对枢椎高应力集中带分布无明显影响,最大von Mises等效应力值改变亦不明显。结论:枢椎体内软骨基质融合程度对齿突骨折类型无明显影响。     

上颈椎运动节段数字模型建立及三维可视化研究

目的:寻求连续CT断层图像重建上颈椎运动节段数字模型及三维可视化的方法。方法:基于上颈椎连续薄层CT图像,运用Mimics10.01软件重建上颈椎运动节段骨性和各种软组织结构,并导入有限元分析Ansys10中初步进行有限元分析验证。结果:成功建立上颈椎运动节段三维数字模型并实现可视化。模型包括:C0~3骨性结构并区分皮质骨与松质骨、C1~3关节软骨盘、C2,3椎间盘和6种韧带结构。上颈椎有限元模型初步验证结果与体外生物力学实验和临床结果相符,可进一步行各种上颈椎有限元分析。结论:Mimics软件基于薄层CT图像建立上颈椎有限元模型提供了一个更为快捷精确的方法,所建模型逼真,几何相似性好,为研究上颈椎的生物力学性状创造了条件。     

支抗力作用下上颌第一磨牙牙周膜应力的三维有限元分析

目的研究上颌第一磨牙在支抗力作用下牙周膜的应力分布情况。方法应用薄层CT技术以及ANSYS10.0有限元分析软件建立上颌第一磨牙及其牙周膜、牙槽骨的有限元模型。模拟3种不同大小的支抗力对模型中的上颌第一磨牙进行加载,应用三维有限元法分析上颌第一磨牙在支抗力作用下牙周膜的应力分布情况。结果当上颌第一磨牙颊侧中心受到近中水平向支抗力时,近颊根的颊侧近中颈部、近中颈部和腭侧根的近中颈部主要受压应力,远颊根的远中颊侧颈部主要受拉应力,牙周膜表面的最大应力值出现在近颊根的近中颈部。牙周膜有向近中腭侧转动的趋势。随着加载力的增加,牙周膜表面的应力值也随之增大。结论在临床正畸治疗时,应考虑第一磨牙颊侧是否能提供足够的支抗。     

不对称性Hangman骨折发生机制的有限元模型研究

目的 建立精细枢椎三维有限元模型,探讨不同约束条件下枢椎损伤机制和骨折类型. 方法 采集一名正常成年男性颈椎薄层CT数据集,在微机上基于CT数据利用Mimics10.01软件重建枢椎皮质骨和松质骨三维模型,再导入Ansys5.7有限元分析软件对模型赋予材料物理属性,模拟枢椎伤前不同位置下的受力条件.在齿突寰齿关节面上施加前后方向载荷,分析枢椎在三种不同约束条件下的应力、应变分布,及相对应条件下枢椎可能发生骨折的类型. 结果 当枢椎遭受前后方向剪切暴力:①双侧椎小关节约束模拟伤前枢椎于中立位,应力集中区对称位于枢椎关节突间部;②单侧椎小关节约束模拟伤前枢椎侧屈状态,最大应力集中位于约束侧关节突间部,高应力集中带经过椎体后角延伸进入椎体,对侧椎板与下关节突交界移行部位也出现应力集中;③椎体下方以及双侧小关节面约束模拟以往生物力学实验枢椎下方完全固定状态,高应力集中带位于齿状突与枢椎结合部位. 结论 伤前颈椎侧屈状态可能是导致不对称性Hangman骨折的一个非常重要因素;枢椎骨折的生物力学研究实验中,除加载暴力的方向外,标本不同约束固定方式直接影响枢椎骨折类型的复制.