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基于ANSYS的股骨自适应再造仿真研究
阐述了股骨的自适应再造理论和自适应数值仿真方法.在对股骨的自适应仿真研究中,将股骨的材料看作是具有弹性的连续介质的正交各向异性特性,给出了股骨以应变能密度SED为反馈控制参数的带有死区的非线性的自适应再造数学模型.利用ANSYS平台提供的参数设计语言APDL编写程序实现了股骨再造自适应仿真,仿真结果与临床报道十分接近,说明了仿真数学模型的正确性.
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骨表面再造数值模拟在人工股骨头假体优化设计中的应用
人工股骨头假体植入技术目前存在的主要问题之一是:植入假体存在远期松动等并发症,从而导致手术失败.对于引起松动的主要原因,通常人们认为是磨损碎屑和应力遮挡所造成的骨质吸收.因此,对人工股骨头假体植入物的结构进行优化是具有特别重要的意义.本文采用骨再造理论与有限元结合的方法,用计算机模拟人工股骨头假体植入后股骨的再造行为,用截面吸收率和抗弯截面模量损失率定量分析假体所产生的应力遮挡效应.骨再造理论采用应变能密度作控制变量的表面再造理论,有限单元采用二十节点等参数单元.结果表明:在所讨论的假体模型中,三种围领形式的假体所产生的骨吸收仅相差4%.三种长度直柄的假体所产生的骨吸收相差近30%,直柄长度的变化对应力遮挡效应有更显著的影响.
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建立前牙牙槽骨功能性骨改建数学模型初探
目的 探讨建立(拾)力作用下前牙牙槽骨改建数学模型的可行性.方法 建立包含上颌中切牙及牙周膜、骨皮质、骨松质的三维有限元模型,基于应变能密度的骨改建理论,通过开发Abaqus有限元分析软件中的用户材料子程序,分析上颌中切牙在加载60～ 150 N(拾)力作用下牙槽骨受力和骨密度的变化情况,依据骨密度的变化反映牙槽骨的改建情况.结果 随着(拾)力的增加,前牙牙槽骨颊侧颈缘处承受的压应力逐渐增大,牙槽骨密度则逐渐降低,骨皮质密度由1.74g/cm3降至1.63 g/cm3,骨松质密度由0.90 g/cm3降至0.77g,/cm3,均小于各自相应初始骨密度值.牙槽骨舌侧承受的拉应力也逐渐增大,但骨密度值无明显变化；当载荷超过120 N后,骨皮质密度逐渐降低(1.74 -～1.73 g,/cm3),骨松质无明显变化.结论 依据应变能密度的骨改建理论分析牙槽骨组织在(拾)力作用下组织改建过程的方法可行,可为临床工作巾分析牙槽骨的改建过程和预测改建结果提供有效的方法.
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基于骨骼自适应理论优化模型的骨重建数值模拟
我们根据骨重建的自适应理论以及结构优化方法,建立了骨重建数值模拟的反问题求解模型和算法.由材料密度分布描述骨内部重建,材料密度的变化通过优化方法求解.股骨、长骨干和腰椎体冠状面(外部形状和内部结构)重建模拟的计算结果,符合实际情况,反映了骨结构对荷载环境的自适应特征,表明本文方法是骨重建研究的一种有效数值方法.
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咬合力对不同附着水平后牙牙周组织改建过程的影响
目的 将基于应变能密度(SED)的骨组织改建理论与有限元方法相结合,研究不同牙周附着水平下颌后牙在咬合力作用下,牙槽骨组织功能性改建的过程及其规律.方法 构建不同牙周附着水平的下颌第一磨牙及其牙周组织的三维有限元模型,结合基于SED的骨组织改建理论,通过自主开发的ABAQUS有限元分析软件中的用户材料子程序(UMAT),建立能够模拟牙槽骨组织改建过程的生物力学模型,分析不同咬合力作用下牙槽骨组织应力及密度的变化情况,揭示咬合力对不同附着水平下颌第一磨牙牙槽骨组织改建过程的影响.结果 下颌后牙牙槽骨Von Mises应力分布主要集中在颊舌侧颈部及根尖区.随着载荷的增加,牙槽骨所受应力值逐渐增大.牙槽骨密度在应力较大的区域随着载荷的增大先增加,随后出现下降.当牙周附着水平从正常降至根长1/2时,引起牙槽骨密度下降的载荷也由420 N降至240 N,同时牙槽骨组织的改建速度加快.结论 随着牙周附着水平的降低,牙周组织承受咬合力的能力明显下降,牙槽骨组织密度的降低也会在较早的时间出现.在牙槽骨组织改建的过程中,咬合力与骨组织密度变化的关系密切,适当降低咬合力有利于临床牙周病患者的治疗和预后.
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下颌二植体支持式种植覆盖义齿的临床及骨改建模拟研究
目的:研究骨改建模拟方法在口腔种植修复中的可靠性.方法:采用临床下颌二植体支持式种植覆盖义齿数据建立骨改建模型,通过骨改建模拟实验结果与临床结果的对比验证骨改建模拟方法的可靠性.结果:在24个月时,骨改建模型中种植体周围皮质骨密度终达到1.899g/cm3,松质骨密度终达到1.136g/cm3,均比起始数值高,临床回访病例X线片显示种植体周围未见明显骨吸收.结论:骨改建研究与临床病例结果高度一致,骨改建模拟在口腔种植修复中高度可靠,该方法可以为种植术后种植体周围骨水平的变化提供准确预测.
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固定桥修复前后牙槽骨组织的功能性改建
目的:分析固定义齿修复前后基牙牙槽骨组织改建过程及影响因素.方法:建立右下第一磨牙缺失、以前磨牙和磨牙为基牙的固定桥和牙周支持组织的三维有限元模型,将应变能密度骨改建理论与有限元方法结合,分析修复前后牙槽骨组织密度变化.结果:固定义齿修复前后应力分布主要集中在牙槽骨颊舌侧、根分叉和根尖处.修复后应力值明显增加,分布范围扩大.改建过程中牙槽骨密度随着载荷的增大出现先增加然后下降的趋势,组织改建速度加快.结论:固定义齿基牙牙槽骨密度的下降与其所受过大的应力密切相关,临床修复设计时应适当降低修复体及其支持组织所承受的咬合力.
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第19届国际交通医学会议简介
2003年9月14～17日,在匈牙利布达佩斯召开了第19届国际交通医学大会,共有17个国家的100余名代表出席了会议.会议报告论文71篇,展出10篇.中国有我们5位代表参加,共报告了4篇论文.我们介绍的中国交通伤院前急救模式、交通伤基础研究、自制闭眼测试器及应变能密度判定应力分布和集中的计算机模拟技术等,均获得好评.会议期间,国际交通医学会执委会选举王正国院士为国际交通医学会副主席,负责西亚地区的学会工作.现将会议论文的主要内容介绍如下.
