下颌骨骨折坚固内固定应力遮挡的三维有限元分析

目的 :运用有限元法分析下颌骨功能状态下及坚固内固定时的应力分布 ,探讨可能发生的应力遮挡作用 ,为下颌骨骨折的治疗提供参考。方法 :对下颌骨体部骨折在骨愈合的不同时期及采用不同的内固定方法固定时的应力分布进行有限元法分析 ,计算各种工况下的应力遮挡率。结果 :骨折愈合的早期 ,单、双钢板固定时的应力遮挡率分别为98.90 %、99.63 % ,钛板为98.65%、99.58 % ;骨折愈合的中期 ,单、双钢板固定时的应力遮挡率分别为6.8%、22.96 % ,钛板为5.12 %、20.99 % ;骨折愈合的后期 ,单、双钢板固定时的应力遮挡率分别为5.73 %、14.14 % ,钛板为4.47 %、13.71 %。结论 :小型接骨板用于下颌骨体部骨折坚固内固定时 ,在骨折愈合的各个时期均存在明显的应力遮挡作用 ;钢板的应力遮挡作用大于钛板 ;接骨板固定位置的选择对骨断层的应力分布有重要的影响。     

下颌骨正中(牙合)生物力学三维有限元分析

下颌骨位于面下1/3,对于正常咀嚼起到非常重要的作用,它承担了来自咀嚼肌收缩等多方面的力学负荷.因此,阐明下颌骨承受负载后,其内部应力分布、传递情况,一直是临床医生所关心的问题.     

正常人髋臼-软骨-股骨头三维有限元模型的建立

目的 建立正常人髋臼-软骨-股骨头三维有限元模型,为股骨头坏死的生物力学研究奠定基础.方法 ①选择1例健康志愿者,进行髋关节冠状MRI扫描,用MATLAB和ANSYS软件进行图像分析,建立正常人髋臼-软骨-股骨头三维几何模型.②分别对髋臼-软骨-股骨头几何模型的不同结构赋予相应的材料参数,并经ANSYS软件划分网格,建立髋臼-软骨-股骨头有限元模型.③在该模型上模拟人体站立状态,设置边界条件和加载条件,执行计算.与临床文献进行对照,验证模型的有效性.结果 利用正常人髋关节MR影像,建立了髋臼-软骨-股骨头正交各向异性三维有限元模型,共89961个节点,448159个单元.计算结果最大位移发生在股骨头,最大应力发生在股骨颈.与文献及实际情况相吻合.结论基于髋关节MR影像的三维有限元模型几何相似性好,分析结果可信,所建立的髋臼-软骨-股骨头三维有限元模型可进行股骨头的生物力学研究.     

下颌骨双侧升支矢状劈开坚强内固定三维有限元模型的建立和初步分析

目的建立下颌骨双侧升支矢状劈开坚强内固定三维有限元模型，为进一步研究升支矢状劈开术打下基础。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下颌骨三维实体模型，修改下颌骨模型，模拟升支矢状劈开，根据内固定系统的规格建立内固定模型，对以上各组分别网格化，建立下颌骨升支矢状劈开坚强内固定三维有限元模型。对小型钛板和双层皮质螺钉内固定模型施加100N前牙咬合力，计算下颌骨及内固定系统的应力情况。结果建立了含牙齿的下颌骨双侧升支矢状劈开小型钛板和双层皮质固位螺钉的内固定模型。在前牙咬合时，上缘钛板固定情况下，远心骨段和近心骨段的近中螺钉固位处应力值较大；双层皮质螺钉固定时，颌骨的最大应力位于远心骨段上缘近中螺钉固位处的内侧面。结论建立的模型具有较好的几何及物理相似性，可以作为研究下颌骨双侧升支矢状劈开坚强内固定的原始模型。     

下颌骨正中验生物力学三维有限元分析

下颌骨位于面下1／3，对于正常咀嚼起到非常重要的作用．它承担了来自咀嚼肌收缩等多方面的力学负荷。因此．阐明下颌骨承受负载后，其内部应力分布、传递情况，一直是临床医生所关心的问题。在各种咬合关系当中，正中咬合格外重要，就个体而言，正中咬合位置较为恒定．是骀运循环中重要的一个时期，国内外学者通过不同手段对下颌骨进行了力学分析。近年来，在大量有关下颌骨应力分析的研究中，对下颌骨模型的加载方式多简化为单一肌力加载（咬肌加力或喙突加力）和咬合加载，在各种研究方法中，有限元法是公认的比较有效的方法之一。     

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。     

颅上颌复合体三维有限元模型的建立和初步应用

目的:建立生物相似性和力学相似性较高的颅上颌复合体三维有限元模型,为进一步分析颅上颌复合体的生物力学行为打下基础.方法:用螺旋CT断层扣描技术,ANSYS有限元软件等方法在计算机上建立颅上颌复合体三维有限元模型,对功能状念下颅上颌复合体应力分布进行分析.结果:建立了颅上颌复合体二维有限元模型;在正中咬合时,颅上颌复合体Von-Mises应力梨状孔侧缘尖牙支柱处为7.997 MPa、颧牙槽嵴支柱处为22.185 MPa、颧弓区为14.830 MPa,翼突处为32.959 MPa.结论:该方法建立的颅上颌复合体三维有限元模型,具有较好的生物相似性和力学相似性,可作为今后深入研究的原始模型;功能状态下,颅上颌复合体梨状孔侧缘尖牙支柱、颧牙槽嵴支柱、颧弓区、翼突处为应力较为集中的区域.     

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。     

上颌骨LeFortⅠ型骨折坚强内固定的生物力学研究

目的 运用三维有限元的方法对应用不同数目的"L"形、直形四孔小型接骨板在上颌骨LeFort Ⅰ型骨折不同部位固定的稳定性进行生物力学分析,为临床治疗提供指导.方法 建立LeFort Ⅰ型骨折小型钛板四种固定方式的三维有限元模型;计算不同固定方法在三种咬合情况下上颌骨的应力、内固定系统的应力以及骨折段的位移,对比其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,内固定系统的应力与骨折段位移从小到大的排列顺序均为:颧上颌和鼻上颌支柱以"L"形钛板固定,颧上颌和鼻上颌支柱以直形钛板固定,颧上颌支柱以"L"形钛板固定,鼻上颌支柱以"L"形钛板固定;相同固定方式下,骨折处位移从大到小排列顺序为:磨牙咬合、前磨牙咬合、前牙咬合.结论 上颌骨LeFortⅠ型骨折应用"L"形钛板固定稳定性好于直形钛板;颧上颌支柱固定效果好于鼻上颌支柱固定;仅应用2块小型钛板固定存在隐患;磨牙咀嚼不利于骨折的愈合.

Abstract：

Objective To biomechanically study the fixation stability of different numbers and shapes of the titanium miniplates (L-shaped and straight four-hole miniplates) in the treatment of maxillary LeFortⅠ fracture by using three-dimensional finite element method so as to provide reference for clinical treatment of the fractures. Methods Three-dimensional finite element model of maxillary LeFortⅠ fracture was established with four kinds of rigid internal fixation (RIF) methods to calculate the stress of the maxilla and the RIF as well as the displacement of the fracture segment under three kinds of occlusion.Then, the fixation stability of different methods was compared. Results Under the same occlusion condition, the decreasing order of the displacement of the fracture segment was the L-shaped plate fixation at both buttress of the maxillary and nasal maxillary zygomatic, the straight four-hole miniplates fixation at both buttress of the maxillary and nasal maxillary zygomatic, the L-shaped plate fixation at the zygomatic maxillary buttress and the L-shaped plate fixation at naso-maxillary buttress. Under the same fixation method, the decreasing order of the displacement of the fracture segment was molar occlusion, premolar oeclusion and incisor occlusion. Conclusions The fixation stability of the L-shaped plate fixation is better than the straight four-hole miniplate fixation for the treatment of LeFortⅠ fracture. Fixation at the zygomaticmaxillary buttress is better than at the naso-maxillary buttress. Use of only two miniplates to fix the LeFort Ⅰ fracture may not be stable. Molar occlusion is not good for fracture healing.     

上颌骨Le Fort-Ⅰ型截骨术坚强内固定的有限元研究

目的 研究不同接骨板在上颌骨Le Fort-Ⅰ型截骨正颌手术中固定的生物力学特性,以期找出最佳固定方法.方法 建立正颌Le Fort-Ⅰ型截骨9种内固定方式的三维有限元模型,并分为3组,计算不同固定方法在3种咬合情况下上颌骨的应力及截骨段的位移,对比不同内固定系统,不同形状接骨板,以及接骨板不同放置位置的固定效果.结果 前牙咬合时,颅、上颌复合体中应力主要循双侧鼻上颌支柱向上传递,前磨牙和磨牙咬合时,应力先自咬合处向牙槽突两侧传递,再分别循颈上颌支柱和鼻上颌支柱传递;内固定系统中螺钉与接骨板交接处及接骨板近截骨线处,为应力集中部位.前磨牙咬合时,不同固定方法截骨段位移从大到小依次为:组1 生物可吸收小型板系统(0.396 509 mm)、微型钛板(0.148 393 mm)、小型钛板(0.078 436 mm);组2 单纯鼻上颌支柱固定(0.188 791 mm)、颧上颌支柱固定(0.12l 718 mm)、双支柱固定(0.078 436 mm);组3 直形板(0.091 023 mm)、L形板(0.078 436 mm)、Y形板(0.072 450 mm)、T形板(O.065 617 ram).结论 正颌Le Fort-Ⅰ型截骨术生物可吸收接骨板固定的稳定性和强度相对钛板较小;颧上颌支柱固定效果好于鼻上颌支柱固定;不同形状的钛板在鼻上颌支柱固定的稳定性有差异.