發(fā)布時(shí)間：2017-07-30 09:15

  本文關(guān)鍵詞：拓?fù)鋬?yōu)化方法在口腔種植體周圍松質(zhì)骨結(jié)構(gòu)模擬中的應(yīng)用

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【摘要】：生物力學(xué)涵蓋了生物流體力學(xué)、生物固體力學(xué)和運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)等。對(duì)骨骼力學(xué)性能的研究，屬于生物固體力學(xué)，傳統(tǒng)的方法更偏重于實(shí)驗(yàn)，但實(shí)驗(yàn)有其局限性。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及相關(guān)有限元分析軟件的普及與更新，許多學(xué)者開(kāi)始用計(jì)算機(jī)模擬預(yù)測(cè)松質(zhì)骨結(jié)構(gòu)。 骨包括皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨。松質(zhì)骨具有多胞體結(jié)構(gòu)，形狀非常復(fù)雜，對(duì)其研究也相對(duì)困難。Wolff定律定性地描述了力學(xué)環(huán)境與骨結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。而通俗的講，拓?fù)鋬?yōu)化會(huì)在結(jié)構(gòu)受力的地方增加材料，在不受力或受力較小的地方減少材料，在滿足結(jié)構(gòu)剛度的前提下，盡量去除材料。拓?fù)鋬?yōu)化方法現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用于工程上的各個(gè)領(lǐng)域，比如飛機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，及汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，但是應(yīng)用于骨結(jié)構(gòu)的模擬中還很少。 本文將工程中的拓?fù)鋬?yōu)化方法引入到生物力學(xué)領(lǐng)域中研究骨結(jié)構(gòu)，模擬種植牙對(duì)上頜骨及下頜骨的松質(zhì)骨結(jié)構(gòu)的影響。首先，從均勻結(jié)構(gòu)出發(fā)，施加相應(yīng)的載荷條件來(lái)模擬松質(zhì)骨細(xì)觀結(jié)構(gòu)，由于在實(shí)際人體內(nèi)，松質(zhì)骨的受力環(huán)境是很復(fù)雜的，所以在本研究中，其受力不僅僅是簡(jiǎn)單的拉力和壓力，還加入了切力，在后續(xù)分析中，也對(duì)其組合的載荷工況進(jìn)行了模擬。將結(jié)果與應(yīng)用骨自優(yōu)化理論模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，來(lái)驗(yàn)證拓?fù)鋬?yōu)化算法是否適用于骨細(xì)觀結(jié)構(gòu)的模擬，并與真實(shí)松質(zhì)骨細(xì)觀結(jié)構(gòu)的CT圖進(jìn)行對(duì)比，從而驗(yàn)證采用拓?fù)鋬?yōu)化方法模擬松質(zhì)骨細(xì)觀結(jié)構(gòu)的可行性。其次，在結(jié)構(gòu)中加入牙科種植體，施加同樣的載荷工況來(lái)模擬在承受相同外載荷的前提下，加入種植體后引起松質(zhì)骨結(jié)構(gòu)的變化；并以得到的結(jié)構(gòu)作為初始結(jié)構(gòu)，對(duì)其施加大小相同但方向不同的載荷，來(lái)模擬加入種植體后的下頜骨及上頜骨，在力學(xué)環(huán)境變化后，其結(jié)構(gòu)的變化，從而為臨床上進(jìn)行種植牙手術(shù)后的骨結(jié)構(gòu)變化提供一定的參照。而后，模擬分析在受力相同，種植體尺寸相同的條件下，種植體材料的不同對(duì)種植體周圍松質(zhì)骨結(jié)構(gòu)的影響。最后，對(duì)比不同材料種植體，在受到相同載荷的前提下，，種植體周圍上頜骨骨組織的變化。對(duì)上頜骨的種植體結(jié)構(gòu)的結(jié)果進(jìn)行分析對(duì)比，得出了不同材料的種植體，其密度分布，應(yīng)力分布的對(duì)比結(jié)果，為臨床上提供一定的理論依據(jù)參考。
【關(guān)鍵詞】：生物力學(xué) 骨重建 拓?fù)鋬?yōu)化 松質(zhì)骨 種植體
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：R783.6;R318.01
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 論文研究?jī)?nèi)容13-14
• 1.4 本章小結(jié)14-16
• 第2章 松質(zhì)骨形態(tài)及計(jì)算機(jī)模擬的理論基礎(chǔ)16-26
• 2.1 骨16-19
• 2.1.1 骨的構(gòu)成16-17
• 2.1.2 松質(zhì)骨17-18
• 2.1.3 上頜骨與下頜骨18-19
• 2.2 骨重建與拓?fù)鋬?yōu)化方法19-25
• 2.2.1 骨重建20-21
• 2.2.2 拓?fù)鋬?yōu)化方法21-25
• 2.3 本章小結(jié)25-26
• 第3章 不同載荷條件及種植體對(duì)骨重建的影響26-52
• 3.1 ANSYS 拓?fù)鋬?yōu)化26-32
• 3.1.1 ANSYS 拓?fù)鋬?yōu)化步驟26-27
• 3.1.2 基于 APDL 優(yōu)化程序的設(shè)計(jì)27-32
• 3.2 MATLAB 簡(jiǎn)介及計(jì)算32-33
• 3.3 建立模型33-38
• 3.3.1 確定去除材料百分比33-35
• 3.3.2 確定施加載荷大小35-38
• 3.4 改變載荷方向?qū)λ少|(zhì)骨結(jié)構(gòu)的影響38-43
• 3.4.1 初始結(jié)構(gòu)一的模擬計(jì)算38-40
• 3.4.2 初始結(jié)構(gòu)二的模擬分析40-42
• 3.4.3 優(yōu)化后結(jié)構(gòu)與實(shí)際松質(zhì)骨結(jié)構(gòu)的對(duì)比42-43
• 3.5 加入下頜骨牙種植體后對(duì)松質(zhì)骨結(jié)構(gòu)的影響43-51
• 3.5.1 建立模型43-44
• 3.5.2 不同載荷條件優(yōu)化結(jié)果44-47
• 3.5.3 相同載荷條件不同種植體結(jié)果比較47-51
• 3.6 結(jié)論51
• 3.7 本章小結(jié)51-52
• 第4章 不同種植體材料對(duì)上頜骨重建的影響52-62
• 4.1 種植體模型的建立52-53
• 4.2 種植體材料53-54
• 4.3 有限元模型的建立54-56
• 4.3.1 功能梯度材料種植體建模54-55
• 4.3.2 鈦合金材料種植體建模55-56
• 4.3.3 骨材料種植體建模56
• 4.4 模擬結(jié)果對(duì)比56-60
• 4.4.1 密度分布對(duì)比56-57
• 4.4.2 不同植入物上頜骨的應(yīng)力分布57-59
• 4.4.3 加入種植體后應(yīng)力跡線分布59-60
• 4.5 結(jié)論60
• 4.6 本章小結(jié)60-62
• 第5章 總結(jié)與展望62-64
• 5.1 論文工作總結(jié)62-63
• 5.2 研究?jī)?nèi)容展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-70
• 作者簡(jiǎn)介70-71
• 致謝71

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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本文編號(hào)：593484