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单侧完全性唇腭裂上颌骨三维有限元模型的建立
对单侧完全性唇腭裂患者颅颌面部进行多层螺旋CT扫描,利用Mimics软件直接将CT扫描样本得到的Dicom标准文件进行处理,并导入逆向工程软件Geomagic Studio构建模型的表面,在此基础上用Ansys软件建立完整的单侧唇腭裂上颌骨三维有限元模型.建立了由27 405个实体单元和26 876个节点组成的单侧完全性唇腭裂上颌骨有限元模型.应用螺旋CT技术和联合使用Mimics软件、Geomagic Studio软件对模型进行构建,并结合Ansys软件生成三维有限元计算模型,是一种快速有效的建立单侧完全性唇腭裂有限元模型的方法.
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困难气道患者三维有限元模型解剖差异的分析
背景:近年来随着科学技术的发展,三维模型越来越多的运用到医学领域中.气道管理是麻醉手术中重要环节之一,而在国内外较少见有关人体气道三维有限元模型的研究.目的:应用MRI检查获得的二维断层图像重建人体气道三维有限元模型,分析困难气道三维模型的解剖差异.方法:纳入手术麻醉过程中确定为正常气道和困难气道患者各20例,获取其头颈部核磁共振二维图像数据,应用Mimics10.01软件重建包括整个下颌骨、舌骨及上气道等在内的三维实体数字化模型,利用Mimics自带测量软件测量相关指标,同时对正常人体体表标志进行测量并获得相关数据,与模型所测指标行配对比较,分析困难气道患者与正常气道患者的解剖差异.结果与结论:①正常气道患者下颌距离的三维模型组测量值较正常人体体表测量组偏小(P<0.01);困难气道患者下颌距离的三维模型组测量值较正常人体体表测量组偏大,但差异无统计学意义(P>0.05);正常气道、困难气道患者下颌角角度的三维模型组测量值较正常人体体表测量组偏大,但差异无统计学意义(P>0.05);②在平卧位及嗅花位时,正常气道组口咽角角度、矢状切小横截面积均大于与困难气道组(P<0.05),两组冠状切小横截面积比较差异无显著性意义(P>0.05);③结果表明,运用MRI人体气道数据可建立较为真实可靠的三维有限元模型,利用三维有限元模型可有效分析困难气道患者的解剖差异,为以后临床上工作中预测困难气道提供参考.
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上颈椎不稳有限元模型的建立及分析
目的：建立上颈椎不稳的三维有限元模型，并探索其临床治疗的意义。方法首先建立上颈椎正常的三维非线性有限元模型，在此基础上结合临床上的颈椎不稳病例，通过有限元软件的应用，建立上颈椎不稳的三维有限元模型并进行有限元分析。在屈、伸、侧屈、旋转等工况下，测量并比较上颈椎脱位模型与正常上颈椎模型的活动度(ROM)差异。结果所建上颈椎有限元模型外观清晰逼真，几何相似性良好。上颈椎不稳模型各个工况下的活动度与正常上颈椎模型相比明显增大，与体外生物力学实验结果基本吻合。结论有限元三维模型的建立提供了一种便捷而精确的方法。上颈椎不稳的非线性三维有限元模型能够较好地模拟临床病例，从而指导制定临床治疗策略。
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氧化锆全瓷基台与钛基台种植体支持氧化锆全瓷单冠的应力分布
目的 通过建立种植体支持的下颌第一前磨牙氧化锆全瓷冠三维有限元模型,分别加载垂直向力和水平向力,观察氧化锆全瓷基台与钛基台支持氧化锆全瓷冠时的应力分布.方法 利用ANSYS8.0软件包自身的建模软件,建立种植体支持的下颌第一前磨牙全瓷冠三维模型,分别加载600N垂直向力于咬牙 合面和225N水平向力于颊尖舌斜面,模拟口内大垂直向和水平向的咀嚼力.观察氧化锆全瓷基台与钛基台支持全瓷冠时的应力分布.结果 垂直加载时压应力均较大,钛基台的压应力比氧化锆基台的压应力大.不同基台支持下冠的应力分布图基本类似,大应力均集中在加载部位.水平载荷时,不同基台张应力均较大,但无明显差异.结论 氧化锆可成功应用于种植体的基台,其强度高、表面光滑、对金属颜色遮盖好且本身颜色接近牙体组织颜色.为了使植入体不致因过大扭力而折断,可选择硬度较小的材料即氧化锆制作基台.当基台受到较大扭力时,修复体发生折断,扭力被释放,以减少植入体的损伤.
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牙颌三维有限元模型生成方法的探讨
目的:研究建立牙颌三维有限元模型的新途径.方法:利用牙及牙颌的系列CT截面影像、工程扫描仪系统、计算机辅助设计软件和Super SAP有限元程序,建立三维有限元模型.结果:该方法弥补了传统方法的不足,充分利用了CT片准确、相似程度高及扫描仪完整、直观、精确复制二维图像的优势,能够较准确处理口腔组织结构复杂的特点,建立一种更符合口腔生物力学研究的三维有限元模型.结论:此方法简单、方便、准确,确为一种有效的三维有限元模型生成方法.
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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.
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下颌第一前磨牙不同角度楔状缺损的三维有限元应力分析
目的 探讨不同角度的楔状缺损载荷后应力分布状况.方法 建立下颌第一前磨牙颊颈部深度为1 mm,夹角分别为30°、60°、90°、120°的楔状缺损有限元模型,以未发生楔缺的完整牙体作为对照,加载100N轴向力后,分析楔状缺损局部、楔缺顶部及楔缺尖端所在横断平面的应力分布状况.结果 建立了下颌第一前磨牙不同角度楔状缺损的三维有限元模型;载荷后各楔缺模型颈部缺损区域应力分布趋势均为自牙体外表面向髓腔侧递增;不同角度的楔缺模型在楔缺尖端所在平面上的应力集中于颊侧偏近中区域,接近楔缺顶部直线,完整牙体模型在楔缺尖端所在平面上的应力亦集中于近中颊区域,但应力值明显小于各楔缺模型;在楔状缺损顶部直线,各模型应力的分布规律相类似,大值均为接近近中边缘的节点,范围分布在20.0～26.4MPa;小值均为远中的节点,范围分布在6.4～7.9MPa.所有的缺损模型其应力接近,均明显高于完整牙体的应力分布.结论 1 mm深度的缺损情况下,不同角度的模型应力的分布情况接近,均较完整牙体有明显的颈部应力集中,其中明显的集中点位于缺损内的近中颊侧牙体中.
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正常人上颌骨的生物力学分析
目的 建立正常人颅颌面骨三维有限元模型,并对上颌骨进行生物力学分析.方法 对正常男性行螺旋CT扫描,应用数字影像传输以及MedGraphics和ANSYS 8.0软件建立颅颌面骨三维有限元模型,模拟正常咬<牙合>力来观察上颌骨的应力分布和位移.结果建立了正常人颅颌面骨三维有限元模型,包括273 191个单元和260 988个节点.加载后上颌骨表现为压应力,应力集中于尖牙区、第一磨牙上方和蝶骨翼突区,在颧牙槽嵴和尖牙区应力较大,前鼻棘和牙槽突可能发生的位移大.结论 正常人上颌骨三维有限元模型的生物力学分析结果与临床一致,为口腔颌面部肿瘤患者术后上颌骨重建提供了理论依据.
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多种软件和图像联合技术构建个体化颞下颌关节三维有限元模型的初步研究
目的：利用MRI-CT影像数据融合和多种建模软件协同应用，构建较为精确的颞下颌关节有限元模型。方法：采集正常颞下颌关节CT和MRI影像数据，导入Mimics软件，分别提取颞下颌关节窝、髁突和关节盘并构建三维模型。根据解剖关系对关节窝、髁突和关节盘进行装配。将装配的颞下颌关节三维模型导入SC/Tetra进行干涉面删除。然后导入Mimics和Hypermesh软件对下颌骨和关节窝进行四面体网格划分，对颞下颌关节盘进行六面体网格划分并局部优化，构建包含关节窝、髁突和关节盘的颞下颌关节有限元模型。建立的颞下颌关节有限元模型用Abaqus软件进行简单的验证。结果：基于CT和MRI影像数据构建出关节窝、髁突和关节盘三维模型。以此为基础，多种建模软件协同应用构建的有限元模型，充分保持了颞下颌关节各结构的解剖学特征，在计算时能很好的收敛。结论：利用CT和MRI影像数据融合和多种建模软件协同应用的方法，可以构建活体颞下颌关节有限元模型，并较为准确地保持关节窝、髁突和关节盘的解剖真实性，为准确模拟颞下颌关节生物力学特征提供基础。
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Matlab软件辅助建立全牙列下颌骨三维有限元模型
目的寻求一种更为快捷、精确的全牙列下颌骨三维有限元模型建立方法.方法应用薄层CT技术和Mat lab科学计算软件,结合Ansys三维有限元专用软件对106层层厚为1mm的CT断层影像进行分析处理.结果建立了更为精确、应用更为广泛的包含全牙列的下颌骨三维有限元模型.首次使用Matlab科学计算软件进行BMP图片的识别,并直接将所获取数据写入Ansys三维有限元软件,提高了建模效率.结论薄层CT技术的应用使得有限元模型的建立更为精确,同时Matlab科学计算软件的高效识别,极大程度提高了建模效率,适用于口腔医师对有限元模型的前期处理.
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不同肩台宽度的下前牙全瓷联冠的有限元分析
目的:采取有限元分析研究肩台宽度变化对3种不同全瓷材料的下颌中切牙联冠修复的影响.方法:利用下颌中切牙全瓷联冠的三维有限元模型,对3种不同全瓷材料以及肩台宽度变化的全瓷联冠进行垂直向和唇向45°大面积加载120 N,并采用Abaqus 6.11软件包对数据进行力学分析.结果:利用CBCT、Mimicsl0.01软件及Abaqus 6.11软件建立了下颌中切牙全瓷联冠、基牙、牙周膜和牙槽骨的三维有限元模型.不同全瓷材料和肩台宽度对牙周膜、牙槽骨的等效应力峰值几乎无影响.同一肩台宽度下,大面积加载120 N时,3种全瓷联冠中冠受到的拉应力大为In-Ceram Alumina,其次为In-Ceram Zirconia,小为IPS.Empress2.唇向45°大面积加载120 N时,IPS.Empress2随着肩台宽度增加,冠边缘的大拉应力值上升.结论:建立的三维有限元模型具有很好的几何相似度,在所设定的条件范围内.全瓷材料的弹性模量越大,联冠受到的拉应力也越大.
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含骨缝唇腭裂颅上颌有限元模型的建立及有效性验证
目的:利用CT原始数据建立一个包含骨缝的唇腭裂颅上颌复合体有限元模型,并对模型的有效性进行验证,为唇腭裂颅上颌相关的生物力学研究提供一个可靠的建模依据.方法:选择1例替牙期单侧唇腭裂(unilateral cleft lip and palate,UCLP)患者进行颅面部螺旋CT扫描,利用所得CT原始数据、三维重建软件Mimics和逆向工程软件Geomagic Studio建立一个颅上颌复合体的三维几何模型,再导入Solidworks三维CAD软件中,进行颅面部12条骨缝的切割和建模,后在自编软件中进行网格划分和赋予材料属性.模拟临床条件,在所建模型上施加上颌前牵引力,分析颅上颌各骨性结构的位移及骨缝应力分布情况,并与文献资料进行对比,验证模型的有效性.结果:建立了一个包含骨缝并具有生物力学特征的颅上颌复合体有限元模型,模型由206 753个单元和260 662个节点组成.模型的几何相似性和有效性好,可被用于相关的生物力学研究.结论:应用CT薄层扫描数据结合相关工程软件,是一种有效的建立含骨缝唇腭裂颅上颌有限元模型的方法.
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可摘局部义齿各部件三维有限元模型库的建立
目的:建立可摘局部义齿各部件的三维有限元模型库.方法:在正常牙颌组织及可摘局部义齿三维几何学模型库的基础上,利用Powershape、Pro/E和Ansys 5.5软件,通过数据转换、模型分割修整、重建,分别建立各模型单元体,并在整体模型中连接、修整,终生成各类有限元模型库.结果:建立了包括(牙合)支托、卡环、基托、人工牙、连接体等共计200余个有限元单元体,分类生成8类有限元模型库.结论:各类模型具有良好的几何学形态,在整体模型中组合完好,调用、编辑便捷.
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固定义齿各部件三维有限元模型库的建立
目的:建立固定义齿各部件三维有限元模型库.方法:在正常牙颌组织三维几何学模型、模型库的基础上,利用Powershape、Pro/E和Ansys 5.5软件,根据天然牙牙冠模型建立基牙-固位体单元体,以及桥体单元体,在牙冠间隙中新建连接体单元体.结果:建立了固定义齿各组成部分的有限元模型库,包括固位体、桥体、连接体3个模型库82个单元体.结论:各类模型具有良好的几何学形态,力学模型组建过程快速、简便.
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含骨缝犬单侧牙槽突裂三维有限元模型的建立
目的:利用螺旋CT扫描数据建立含骨缝的犬单侧牙槽突裂三维有限元模型,为研究牙槽突裂植骨后的治疗提供评价工具.方法:基于螺旋CT扫描Beagle犬全头颅的Dicom数据,综合应用Mimics医学影像系统、Geomagic Studio几何软件和Femap有限元前处理软件,建立含骨缝犬单侧牙槽突裂的有限元模型.模型设计按动物实验要求,模拟临床上的扩弓治疗方式,在双侧犬齿上加载扩弓力,观察植骨区的应力和位移变化.结果:建立了含骨缝犬单侧牙槽突裂的三维有限元模型,模型的单元数和节点数分别为3 871 464和790 092.有限元分析结果与动物实验结果一致.结论:基于螺旋CT和Mimics、Geomagic Studio、Femap等软件相结合的方法,对含骨缝犬单侧牙槽突裂进行的三维几何重建和有限元建模,可用于生物力学分析.
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髋臼三维有限元模型的建立
目的:构建髋臼三维有限元模型.方法:选择成年湿髋臼尸体标本行CT扫描成像得到髋臼每层横截面图像,提取边界坐标,利用有限元分析软件ANSYS5.6构建髋臼三维有限元模型,三维十结点四面体实体单元进行网格划分.结果:所构建髋臼模型共划分为121 239个结点、112 491个单元,客观反映髋臼真实解剖形态及生物力学行为.结论:构建的髋臼三维有限元模型为髋臼骨折内固定的记忆力学研究提供可循模型.
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不同步态位相跟、距骨应力分布的三维有限元分析
目的:建立跟、距骨骨性结构的三维有限元模型,对其在不同步态过程中的应力分布进行分析.方法:应用CT扫描技术和计算机图像处理系统,建立跟、距骨的三维有限元模型.利用跟、距骨有限元模型模拟跟、距骨在步态过程中3个位相(落地相、中立相、起步相)时的受力状况,并进行有限元计算.结果:建立了跟、距骨骨性结构的三维有限元精细模型,同时获得了跟、距骨在3个位相时的应力分布和应力增高区.跟、距骨在不同位相的应力分布明显不同,从落地相到起步相应力逐渐增高.结论:本研究建立的三维有限元模型可用于跟、距骨的生物力学研究.跟、距骨的应力增高区对临床研究有重要意义,可提示导致跟、距骨骨折及骨性关节炎的好发因素.
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成人颅面复合体三维有限元模型的建立
目的：建立成人颅面复合体三维有限元模型，为进一步研究腭部种植支抗进行上颌扩大的可行性及其与牙支抗的对比研究建立数学模型基础。方法采用螺旋 CT 断层扫描成年人颅面复合体，计算机图像处理和转录技术，自编程序和ANSYS 软件相结合建立颅面复合体的三维有限元模型。结果建立了具有良好几何相似性和生物力学相似性的颅面复合体三维有限元模型。结论模型精确地重建了骨密质和骨松质成分，适合用于上颌快速扩大术（RME ）的生物力学分析。
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包含颞下颌关节的颅面三维有限元模型建立
目的：建立包括颞下颌关节在内的颅面三维有限元模型。为日后通过前方牵引矫治力的加载，探讨前牵引矫治力及反作用力在颅上颌复合体、下颌骨、髁状突和关节窝内的应力分布。方法通过螺旋 CT扫描正常志愿者颅面部，将所获得的 DICOM格式的图像导入 Mimics软件，对包含颞下颌关节的颅面部进行网格划分。结果成功建立起包括下颌骨颞下颌关节在内的颅骨三维有限元模型。所建立颅骨三维有限元模型共包含110770个节点和28740个单元，其中中上颌骨由76892个节点和20387个单元构成，下颌骨由33878个节点8353个单元构成。该模型结构相对比较完整，网格质量良好，与生物实体真实结构具有良好的几何相似性。结论成功建立了包括颞下颌关节在内的颅颌面三维有限元模型，所建模型具有很高的精确性，为日后进行模拟加载试验奠定了基础。
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配准法建立上中切牙全瓷冠的三维有限元模型
目的 利用配准法建立上中切牙全瓷冠的三维有限元模型.方法 运用3D CaMega分别扫描预备前后的KaVo教学用上颌中切牙,获取点云数据,再用Geomagic软件数据预处理,重建网格曲面,根据标志块将二者进行配准缝合,获得全瓷冠的三维实体数值模型.再导入Marc软件,建立上中切牙全瓷冠的三维有限元模型,并对模型进行模拟加载力学分析.结果 全瓷冠的三维有限元模型与实体具有高度的几何相似性与力学相似性.结论 利用配准法建立全瓷冠三维有限元模型,可避免扫描盲区的影响.
