本文關鍵詞：包含顳下頜關節(jié)的顱骨三維有限元模型建立，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：有限元法是一種與現(xiàn)代計算機技術緊密相關的應力分析方法,是應用彈性理論來求解研究對象的應力分布。應用材料力學和彈性理論求得應力分布的理論解答,常涉及基本物理學法則的運用和一些基本公式。作為生物力學研究中一種重要的研究方法,有限元法是將連續(xù)的彈性體分割成有限個網格單元,用其結合體代替原彈性體并對感興趣的單元節(jié)點加以研究。一般來說任何連續(xù)介質在三維方向均有無限的自由度,然而借助節(jié)點和單元的概念,有限元法讓我們在研究連續(xù)介質時可以將其簡化為有限個單元的集合,根據(jù)需要規(guī)定這些單元的自由度,從而降低研究的復雜程度。利用面架對上頜骨進行前方牽引時,其產生的反作用力由頦部和額部共同承擔。其中頦部承擔大部分向后上的反作用力并通過力的傳遞作用于下頜骨體及顳下頜關節(jié)區(qū)。額部則主要承擔水平向的反作用力。前方牽引矯治力的反作用力會在下頜骨及顳下頜關節(jié)區(qū)會產生怎樣的作用,是否會引起顳下頜關節(jié)區(qū)較大的應力集中?為了對這一問題進行研究,本試驗中我們利用DICOM數(shù)據(jù)建模法建立起包括下頜骨在內,相對完整的顱骨三維有限元模型,并通過模擬加載對應力的分布和位移的變化進行初步研究和探討。 目的：建立包括顳下頜關節(jié)在內的顱骨三維有限元模型。通過在頦部加載,探討前牽引矯治力的反作用力在下頜骨、髁狀突和關節(jié)窩內的應力分布。 方法：選擇1名健康青年男性志愿者作為研究對象,對其頭部進行CT掃描,自顱骨上方起由上至下垂直于面部縱軸進行掃描(掃描層厚1.0mm,層間距0.5mm,窗寬2000,窗位400,)。首先將以DICOM3.0醫(yī)學數(shù)字圖像通訊標準存儲的一系列二維CT圖像文件導入Mimics10.01軟件中進行圖像預處理,分別建立顱上頜復合體和下頜骨的三維模型,并以Binary STL格式輸出。使用Magics12.0軟件對所獲得的三維幾何模型進行優(yōu)化,由于人體顱骨左右對稱性,試驗中選取所建顱上頜復合體和下頜骨模型前1/2進行優(yōu)化。利用軟件中remesh命令和boolen命令完成對顱上頜復合體和下頜骨三維模型面網格劃分。采用有限元軟件MSC.Marc2005,從Mentat的CAD接口讀入幾何模型,經過幾何清理和修復,最終完成有限元體網格生成。將模型材料假設為連續(xù)、均質、各向同性的線彈性材料,其受力后變形為小變形。直接在頦部加載與(?)平面呈31°向后上大小為3N的載荷,生成加載后下頜骨應力分布圖和位移圖。 結果：1.成功建立起包括下頜骨顳下頜關節(jié)在內的顱骨三維有限元模型。所建立顱骨三維有限元模型共包含110770個節(jié)點和28740個單元,其中顱上頜骨由76892個節(jié)點和20387個單元構成,下頜骨由33878個節(jié)點8353個單元構成。該模型結構相對比較完整,網格質量良好,與生物實體真實結構具有良好的幾何相似性。 2.在下頜骨頦部模擬加載與(?)平面呈31°角向后上,大小為3N的載荷,發(fā)現(xiàn)下頜骨的應力集中區(qū)域位于髁狀突頂及頸部。其中等效應力值在髁狀突頂接觸部位約為0.4MPa,髁狀突頸部約為O.1Mpa。 3.下頜骨的位移圖顯示位移大小從頦部至髁狀突逐級遞減,其方向與施力方向一致。頦部的位移值最大,約為0.015mm；髁狀突處位移值最小,約為0.006mm。 結論：成功建立了包括顳下頜關節(jié)在內的顱骨三維有限元模型,所建模型具有很高的精確性,可以用該模型研究前方牽引反作用力在下頜骨的應力分布和位移狀況,為日后進行更加深入的研究奠定了基礎。
【關鍵詞】：顳下頜關節(jié) 三維有限元模型 顱骨 應力 位移
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：R782.6
【目錄】：

• 中文摘要6-8
• ABSTRACT8-11
• 符號說明11-12
• 前言12-16
• 材料與方法16-19
• 結果19-20
• 討論20-32
• 結論32-33
• 附圖33-40
• 參考文獻40-45
• 致謝45-46
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文目錄46-47
• 附表47

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 蒼松;白玉興;高曉輝;吳晶;王邦康;;微鈦種植體即刻加力口內抑制上頜骨生長的動物模型建立[J];北京口腔醫(yī)學;2008年04期

2 盧熹;楊瑛;;下頜骨-牙種植體有限元建模與瞬態(tài)分析[J];東南大學學報(自然科學版);2010年04期

3 顧衛(wèi)平,殷新民;顳下頜關節(jié)生物力學的理論分析方法[J];國外醫(yī)學.口腔醫(yī)學分冊;2004年06期

4 胡敏;相亞寧;李洪;郭克峰;王芳;;4種不同類型頜間牽引對顳下頜關節(jié)應力分布影響的三維有限元研究[J];華西口腔醫(yī)學雜志;2010年02期

5 周學軍,趙志河,趙美英,樊瑜波;下頜骨三維有限元模型的邊界約束設計[J];華西口腔醫(yī)學雜志;1999年01期

6 樊文有,盧軍,曹斌,王人鵬,潘可風;含牙種植體下頜骨三維有限元模型的建立[J];口腔頜面外科雜志;2005年01期

7 盛瀟;朱敏;;顳下頜關節(jié)三維有限元建模方法進展[J];口腔頜面外科雜志;2011年01期

8 顧衛(wèi)平,殷新民,吳鳳鳴,謝蘭生,黃明智,徐作文;利用中國數(shù)字化可視人體圖像建立牙齒及牙列的三維實體和有限元模型[J];口腔醫(yī)學;2005年01期

9 張紅;殷新民;吳鳳鳴;吳煜農;顧衛(wèi)平;謝蘭生;;牙尖交錯位緊咬時顳下頜關節(jié)接觸特征及應力分布的三維有限元研究[J];口腔醫(yī)學;2007年12期

10 謝琳;陳磊;靳淑梅;張麗娜;張君;;微螺釘種植體支抗在牙性鉭平面傾斜矯治中的臨床應用[J];臨床口腔醫(yī)學雜志;2011年05期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 唐震;人上、下頜骨火器傷動態(tài)模擬及有限元生物力學分析的初步研究[D];第三軍醫(yī)大學;2011年

2 劉文廣;套接式翻修假體設計、初步應用及三維有限元優(yōu)化[D];山東大學;2008年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 任旭升;上頜埋伏尖牙在牽引力作用下的位移趨勢及牙周應力分析[D];山東大學;2009年

2 徐建光;正畸牽引力作用下上頜埋伏尖牙移動過程的動態(tài)模擬及牙周應力分析[D];山東大學;2010年

3 胡妍;中國力學虛擬人顱頜復合體系統(tǒng)平臺建立及其在口腔臨床醫(yī)學中的應用[D];上海交通大學;2009年

  本文關鍵詞：包含顳下頜關節(jié)的顱骨三維有限元模型建立，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：404365