人下颌角撞击伤造成颞下颌关节间接损伤的有限元模拟及生物力学分析

发布时间：2021-09-19 00:44

　　目的通过有限元法（finite element method,FEM）构建人颞下颌关节（temporomandibular joint,TMJ）骨肌系统三维有限元模型,模拟下颌角区撞击伤后TMJ骨肌系统间接损伤的生物力学响应。方法采用1名成年男性头部的CT和MRI数据组合,利用有限元软件完成TMJ骨肌系统三维模型的构建。模拟特定撞击物对下颌角撞击伤,获得TMJ各结构的Von Mises应力云图和下颌骨骨折动态图。结果撞击时高应力区分布于撞击侧髁突颈部。当碰撞速度为2.87 m/s时,下颌骨无骨折;速度为7.22 m/s时,左侧髁突刚好发生线性骨折,骨折无移位;速度为8.33 m/s时,左侧髁突完全离断性骨折;速度大于9.72 m/s时,双侧髁突及颏部均发生完全骨折。髁突颈部的高应力向关节窝传递,受关节盘的缓冲作用而迅速降低。本实验撞击条件下,关节盘、咬肌受力时产生压缩形变。结论利用FEM有效地模拟TMJ在下颌角侧方不同速度碰撞载荷下的致伤过程,验证了该模型可以更快捷、准确地预测TMJ各结构的损伤类型,并且指导临床防护。 

【文章来源】：第三军医大学学报. 2020,42(15)北大核心CSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

TMJ网格模型正面观(A)、右面观(B)及左面观(C)

成功建立TMJ骨肌系统撞击伤三维有限元网格模型,如图2所示,得到的三维有限元模型与真实人体结构具有较好的几何相似性,包括上下颌骨、关节盘、两侧咬肌、翼内肌、翼外肌、颞肌等解剖结构。2.2 不同撞击速度条件下下颌骨骨折动态图及应力云图

碰撞速度为2.78 m/s时,由于碰撞速度较低,整个碰撞过程中下颌骨并无骨折的发生(图3)。碰撞速度为7.22 m/s时,碰撞后292 ms,在碰撞侧的髁突部位,有且仅有一个单元因发生应变失效准则而应变失效(图4),达到该碰撞速度时,即会发生撞击侧髁突线性骨折。碰撞速度为8.33 m/s时,在碰撞后284 ms,碰撞侧髁突颈部有一个单元失效,表示骨折即将发生。在296 ms,碰撞侧髁突颈部发生离断性骨折(图5)。骨折发生后,断裂髁突部的应力迅速降低。碰撞速度为9.72 m/s时,在192 ms,碰撞侧髁突颈部即已完全断裂;随着碰撞继续进行,应力进一步扩增,到274 ms时,双侧髁突颈部及颏部区域均出现明显骨折(图6)。图4 碰撞速度7.22 m/s时各时刻下颌骨应力云图

【参考文献】：
期刊论文
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[3]下颌骨外伤致颞下颌关节间接钝挫伤的临床观察[J]. 王学玖,马绪臣,张益,张万林.  现代口腔医学杂志. 2004(01)
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本文编号：3400660