上颌骨种植体支抗前牵引三维有限元分析

发布时间：2020-03-20 19:07

【摘要】： 目的：利用螺旋CT原始DICOM数据,建立具有良好生物力学特性的颅面复合体三维有限元模型。探讨上颌骨种植体支抗不同大小和方向的前牵引力对骨缝和种植体骨界面处的应力变化规律,达到为临床力系统的选择提供科学依据的目的。方法：1.用螺旋CT扫描获取颅面复合体二维图像原始DICOM数据。用Mimics 10.0、MSC. Marc.mentat 2005 R3和geomagic studio10.0软件组合,直接在原始数据基础上,建立颅面复合体三维有限元模型。2.利用MSC.Marc.Mentat软件模拟上颌前牵引的边界条件,以枕骨大孔边缘及额骨前部作为固定,种植体处施加前牵引力。设定牵引力大小从1N-10N,梯度递增1N,牵引力方向与眶耳平面向前下呈0°-60°,梯度递增10°,两两组合共70种工况。分析比较不同大小和方向前牵引力对颅面复合体的影响,计算每种工况下模型每个节点第一主应力、等效应力、等效Von Mises应力的数据。比较分析并绘制各种折线图、应力分布云图等。结果：1.获得精确细致的颅面复合体三维几何模型,网格划分准确合理；其重建生物模型的形态相似性好；模型适用性强；力学特性体现准确性高。2.相同牵引角度不同力值其应力变化规律相同。相同牵引力不同牵引角度在不同区间其大小不同。3.骨种植体界面应力随牵引角度增大而增大。4.施力方向在前下0°-60°,腭中缝处牵引时产生拉应力。并随角度增大而减小。 结论：1.利用原始DICOM数据,Mimics10.0、MSC. Marc.mentat 2005 R3和geomagic studio10.0软件组合,建立的包含骨缝的颅面复合体三维有限元模型,可为前牵引上颌生物力学研究提供可靠、便捷的模型基础。2.当牵引角度小于300时,上颌复合体向前生长同时发生向上旋转。等于30°时上颌复合体向前生长。牵引方向在40°-50°,上颌复合体前生长方向大致与牵引方向相同,大于50°时,上颌复合体向前生长同时发生向下旋转。3.牵引角度在0°-60°,腭中缝有扩大趋势,随牵引角度变大而减小。4.临床通常所用牵引力及牵引角度,在各骨缝处以及种植体骨结合处所产生应力远远小于骨屈服值。不会引起骨破裂。5.改变种植体植入角度在获得同等牵引效果的同时可减小对骨界面的应力。减小对骨组织损伤。
【图文】：

403张一维扫描断层原始图像。层内像素数为512*512，像素大小 0.smm*o.sm一1飞。4.2.3获取整个颅骨3D图像在!国1内】几通过Mimics软件自动读取以DICOM格式存储的CT扫描据，，得到颅骨原始彩像。使用Thresholding命令对骨密质及牙体进行自选择，，胃·密质CT值为300Hu一Z000Hu才利l质为Z000Hu一3O72Hu。所以实验使用参数300Hu一3O72Hu自动生成断层图像.自动选择后生成图像较粗糙，包含大军.不规则边界，空洞以及噪点，无法满足3D屯建要求。照原始图像以及止常解钊结构对其进行手}:修正。(图2一4)对修改后的像使用 Caleulate3D命令，得到整个颅倡·3D图像。

有较多交叉轮廓线，使用编辑曲面功能对其进行修改去除交叉轮廓线。使用生成CAD模型功能，从曲面阶段进入CAD阶段，最终形成各骨块几何实体模型(图11一12)。以IGS文件格式输出后，可导入各种CAD软件进行CAD设计，也可直接导入有限元软件按需要进行网格化。
【学位授予单位】：泸州医学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：R783.5

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本文编号：2592060