牙頜系統(tǒng)是人體的暴露部位,無論平時或戰(zhàn)時,都易遭到損傷,因此對于牙頜系統(tǒng)外傷的研究具有重要的臨床和軍事意義。由于頜面部解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜,傳統(tǒng)的研究方法,如尸體實驗、動物實驗或?qū)嵨锬Ｐ蛯嶒灥?往往費時、費力,并且實驗條件難以完全重復(fù)和穩(wěn)定控制,影響了研究結(jié)果的可靠性。隨著現(xiàn)代數(shù)學(xué)方法和計算機技術(shù)在醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用,出現(xiàn)了許多新的簡便有效的研究方法,其中有限元分析(FEA)就是將實體研究和計算機數(shù)學(xué)模型研究良好結(jié)合的典型代表。 本研究簡要回顧了顳下頜關(guān)節(jié)(TMJ)的損傷特點,TMJ生物力學(xué)的研究方式,有限元法(FEM)建模及其研究進展。利用CT、MR薄層掃描和Matlab軟件、Ansys三維有限元專用軟件等技術(shù),建立了更為精確、應(yīng)用更為廣泛的TMJ三維有限元模型,并在成功建模的基礎(chǔ)上,進行了下頜骨受到瞬間外力時顳下頜關(guān)節(jié)所受影響的研究。 本實驗中建立了5種不同張口位(閉口位、1cm、2cm、3cm、4cm張口位)的包含下頜骨及全牙列的TMJ數(shù)字模型,且不同組織各自獨立,賦予相應(yīng)的力學(xué)參數(shù),包括密質(zhì)骨、松質(zhì)骨、牙、關(guān)節(jié)盤、關(guān)節(jié)軟骨等;在約束設(shè)計中,各模型均設(shè)關(guān)節(jié)窩頂端各方向位移為0,閉口位中增加全下頜牙的咬合平面各方向位移為0,在模型的幾何相似性及生物力學(xué)相似性上均有所提高,與真實情況接近。 對5個不同張口度的模型均于左側(cè)下頜角施以垂直于眶耳平面并直接指向TMJ的1000N外力,獲取雙側(cè)TMJ關(guān)節(jié)盤及髁突軟骨的平均主應(yīng)力(EQV應(yīng)力),通過比較5種不同張口位EQV應(yīng)力峰值大小及出現(xiàn)的部位,得到結(jié)果:(1)閉口位時,雙側(cè)關(guān)節(jié)盤和髁突軟骨的EQV應(yīng)力峰值都明顯較小;(2)在不同張口位時,關(guān)節(jié)盤EQV應(yīng)力峰值多位于后帶,髁突軟骨則多位于前斜面;(3)關(guān)節(jié)盤EQV應(yīng)力峰值始終是左側(cè)大于右側(cè),而髁突軟骨在閉口位、1cm、4cm張口位時左側(cè)EQV應(yīng)力峰值大于右側(cè),2cm、3cm張口位時則是右側(cè)大于左側(cè);(4)雙側(cè)關(guān)節(jié)盤和髁突軟骨的EQV應(yīng)力峰值出現(xiàn)的部位基本對稱。 對5個不同張口度的模型均于頦部正中矢狀面內(nèi)分別施以與眶耳平面垂直、60o夾角、平行三個不同方向的1000N壓力,獲取TMJ(左側(cè))的關(guān)節(jié)盤和髁突軟骨EQV應(yīng)力峰值大小及出現(xiàn)的部位,得到結(jié)果:(1)不同施力方向、不同張口度時,關(guān)節(jié)盤EQV應(yīng)力峰值多位于后帶,髁突軟骨則多位于前斜面;(2)不同施力方向?qū)Ρ?平行施力時關(guān)節(jié)盤和髁突軟骨EQV應(yīng)力峰值明顯較大;(3)閉口位時,三個方向的力在TMJ上產(chǎn)生的EQV應(yīng)力峰值都明顯較小。 本實驗采用的模型設(shè)計方法能夠真實地代表原物體,其幾何形態(tài)逼真,可分辨下頜小舌、頦孔等解剖結(jié)構(gòu),并且重建了高精度的關(guān)節(jié)區(qū)三維圖像。在尸體、實物或機械模型實驗中,對TMJ的生物力學(xué)研究存在測量精度低、模型過于簡化、僅能做靜力分析等問題,本實驗所建立的三維有限元模型則突破了這些限制。模型中不同力學(xué)性質(zhì)的組織結(jié)構(gòu)相互獨立,并且可以根據(jù)實驗的具體需要對個別組織或結(jié)構(gòu)進行刪減或再添加,不但提高了實驗的精確性,而且可以滿足不同的實驗要求,使TMJ微結(jié)構(gòu)力學(xué)分析精確性大大提高,在賦予不同組織各自相應(yīng)的力學(xué)參數(shù)后,我們得到了與臨床實際相接近的力學(xué)分析結(jié)果,為TMJ及下頜骨生物力學(xué)研究提供新的途徑。此外,本實驗研究的是一次性暴力對TMJ的影響,而患者在受傷瞬間的張口度是無法確定的,故我們細分了5種不同的張口度,考慮了不同創(chuàng)傷狀態(tài)的可能性,對其總的損傷趨勢進行歸納總結(jié),降低了實驗條件與實際情況的差異,減少遺漏,盡量全面的反映了TMJ的創(chuàng)傷力學(xué)特點。
【學(xué)位單位】：第四軍醫(yī)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2007
【中圖分類】：R782
【文章目錄】：
縮略語表
中文摘要
英文摘要
前言和文獻回顧
    1. TMJ 的生理功能
    2. TMJ 的損傷特點
    3. TMJ 的生物力學(xué)分析方式
    4. FEM 的建模
    5. FEM 的TMJ 模型研究進展
實驗研究
    實驗一 5 種不同張口位的包含下頜骨及全牙列的TMJ 有限元模型的建立
        1. 材料和方法
        2. 結(jié)果
        3. 討論
    實驗二 5 種不同張口位中一側(cè)下頜角受力時雙側(cè)關(guān)節(jié)盤及髁突軟骨的有限元分析
        1. 材料和方法
        2. 結(jié)果
        3. 討論
    實驗三 5 種不同張口位時下頜骨頦部受力瞬間對TMJ 關(guān)節(jié)盤及髁突軟骨影響的有限元分析
        1. 材料和方法
        2. 結(jié)果
        3. 討論
全文總結(jié)
參考文獻
附錄
個人簡歷和研究成果
致謝

【參考文獻】

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本文編號：2875076