下颌骨囊性病变的三维有限元模型生物力学分析
发布时间：2022-02-09 11:18
目的对下颌体部囊性病变三维有限元模型行生物力学分析,为临床制定手术方案提供参考依据。方法基于牙颌关系正常健康女性志愿者的下颌骨CT图像,构建出下颌体部囊性病变三维有限元模型,分析在一定约束及载荷条件下病变区接近应力峰值时囊肿大小及剩余骨壁情况。结果当囊肿大小为37.63 mm×11.32 mm×21.45 mm时,病变区最大Von Mises应力值达到77.295 Mpa,接近于下颌骨的屈服强度,存在病理性骨折的风险,此时病变区颊、舌侧及下颌骨下缘剩余骨厚度分别为1.52、0.76、1.04 mm。结论剩余骨量是影响囊性病变刮治术后病理性骨折的重要因素,当下颌体部囊性病变区各壁剩余骨皮质厚度低至1mm时,此界值可作为临床制定一期开窗减压治疗联合二期刮治术式的参考依据。
【文章来源】：南方医科大学学报. 2020,40(06)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
下颌体部囊肿模型
下颌骨囊性病变三维有限元模型
有限元方法分析结果受诸多因素的影响[22-23]，例如网格划分的质量、几何形状相似性、边界条件设定等，均影响分析结果的精确性，而本研究中通过三维CT扫描图像直接提取下颌骨的几何形态，这就为后续几何模型的准确性提供了保障，在此基础上建立的下颌骨囊性病变三维有限元模型能够最大程度地反映真实生理结构，同时参考国内外研究[24-25]，将皮质骨与松质骨材料性质设为连续、均质、各向同性。在对骨骼的有限元分析中，多选用Von Mises应力值作为指标，对颌骨而言当Von Mises应力值大于皮质骨屈服强度时则较易发生骨折，若大于松质骨的屈服强度则可能发生骨裂[26-27]。对青年人的骨骼研究发现，发生骨骼微损伤的阈值约为60 Mpa[28]，基于以上报道Murakami等[21]对下颌骨病变切除后术区的应力做了力学分析，得出结论手术切除下颌骨病变后术区发生病理性骨折所需要的应力远超出于60 Mpa这个临界值，在本研究中定义松质骨屈服强度为13 Mpa，密质骨屈服强度为83.2 Mpa[17]，在此力学标准的基础上对病变区进行生物力学分析。结果提示囊肿大小至37.63 mm×11.32 mm×21.45 mm时，病变区最大Von Mises应力值达到77.295 Mpa，接近下颌骨的屈服强度，存在病理性骨折的风险，此时病变区颊、舌侧及下颌骨下缘剩余骨厚度分别为1.52、0.76、1.04 mm。将本研究病变区剩余骨量测量结果与下颌体部皮质骨解剖学厚度的研究相比[29]，此时骨质吸收情况为松质骨完全吸收密质骨大部分吸收，因此若影像学资料提示下颌体部囊性病变区剩余骨量与本研究的分析结果相近，应考虑一期开窗减压联合二期刮治术作为首选。本研究中模拟的是较为理想状态下的下颌体部囊性病变吸收模型，但从囊肿的生长方式考虑，当病变侵犯范围较大时可引起颌骨的颊舌侧膨隆，且多向骨质薄弱的部位生长[30]，随之颌骨的生物力学特性也会相应改变。因此本研究认为临床中大型颌骨囊肿直接行刮治术，颌骨发生病理性骨折时，病变范围可能仍超出于本研究的测量结果。有文献[31]提到发挥切割功能的切牙区域承受载荷后应力值无明显大幅度增加趋势，而发挥主要咀嚼功能的磨牙区域承受载荷后应力值显著增加，这与M?hlhenrich等[28]的研究结果一致，由此得出结论施加载荷的位置显著影响施加部位的应力，这一观察结果强调了进食软性食物在手术后的重要性，因此临床实际工作中尚需将咬合力大小、骨密度等因素综合考虑在内。
【参考文献】：
期刊论文
[1]迷你种植体支持的下颌覆盖义齿三维有限元分析[J]. 陈俊良,李明霞,吕冬梅,何芸. 中国组织工程研究. 2020(10)
[2]快速高仿真人骨有限元几何建模—–基于Mimics、Geomagic及Ansys软件的应用[J]. 向春玲,黄华军,张雁儒. 宁波大学学报(理工版). 2019(06)
[3]不同程度骨吸收的下颌骨囊性病变治疗方式的选择及相关生物力学分析[J]. 虎小毅,李立峰,史婧怡,屠军波,李蕴聪. 现代口腔医学杂志. 2019(04)
[4]螺纹深度对支抗微种植体和颌骨影响的三维有限元分析[J]. 颜丹,张锡忠,王建国. 国际口腔医学杂志. 2019(04)
[5]快速逆向法建立上下无牙颌骨的三维模型[J]. 郭晓宁,习小康,林东. 中国体视学与图像分析. 2019(02)
[6]下颌骨囊性病变开窗减压术前术后下颌神经管的位移特征分析[J]. 虎小毅,李立峰,史婧怡,屠军波,侯成群. 山西医科大学学报. 2019(06)
[7]长径比差异对牙种植体-颌骨界面的应力分布影响[J]. 周钰琳,毛志红,王建生,江励. 医用生物力学. 2019(03)
[8]紧咬型磨牙对后牙游离端种植体周围骨组织应力分布的有限元研究[J]. 蒋煜彬,顾卫平,陈岗,童丽. 口腔医学. 2019(05)
[9]聚醚醚酮（PEEK）个性化重建板修复下颌骨缺损的三维有限元分析[J]. 高慧,白丽云,李显,季平,王超. 医用生物力学. 2019(02)
[10]基于CBCT图像的颌骨及牙列有限元建模方法研究[J]. 王爽,孙江,于雁云. 实用口腔医学杂志. 2019(01)
本文编号：3616912
【文章来源】：南方医科大学学报. 2020,40(06)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
下颌体部囊肿模型
下颌骨囊性病变三维有限元模型
有限元方法分析结果受诸多因素的影响[22-23]，例如网格划分的质量、几何形状相似性、边界条件设定等，均影响分析结果的精确性，而本研究中通过三维CT扫描图像直接提取下颌骨的几何形态，这就为后续几何模型的准确性提供了保障，在此基础上建立的下颌骨囊性病变三维有限元模型能够最大程度地反映真实生理结构，同时参考国内外研究[24-25]，将皮质骨与松质骨材料性质设为连续、均质、各向同性。在对骨骼的有限元分析中，多选用Von Mises应力值作为指标，对颌骨而言当Von Mises应力值大于皮质骨屈服强度时则较易发生骨折，若大于松质骨的屈服强度则可能发生骨裂[26-27]。对青年人的骨骼研究发现，发生骨骼微损伤的阈值约为60 Mpa[28]，基于以上报道Murakami等[21]对下颌骨病变切除后术区的应力做了力学分析，得出结论手术切除下颌骨病变后术区发生病理性骨折所需要的应力远超出于60 Mpa这个临界值，在本研究中定义松质骨屈服强度为13 Mpa，密质骨屈服强度为83.2 Mpa[17]，在此力学标准的基础上对病变区进行生物力学分析。结果提示囊肿大小至37.63 mm×11.32 mm×21.45 mm时，病变区最大Von Mises应力值达到77.295 Mpa，接近下颌骨的屈服强度，存在病理性骨折的风险，此时病变区颊、舌侧及下颌骨下缘剩余骨厚度分别为1.52、0.76、1.04 mm。将本研究病变区剩余骨量测量结果与下颌体部皮质骨解剖学厚度的研究相比[29]，此时骨质吸收情况为松质骨完全吸收密质骨大部分吸收，因此若影像学资料提示下颌体部囊性病变区剩余骨量与本研究的分析结果相近，应考虑一期开窗减压联合二期刮治术作为首选。本研究中模拟的是较为理想状态下的下颌体部囊性病变吸收模型，但从囊肿的生长方式考虑，当病变侵犯范围较大时可引起颌骨的颊舌侧膨隆，且多向骨质薄弱的部位生长[30]，随之颌骨的生物力学特性也会相应改变。因此本研究认为临床中大型颌骨囊肿直接行刮治术，颌骨发生病理性骨折时，病变范围可能仍超出于本研究的测量结果。有文献[31]提到发挥切割功能的切牙区域承受载荷后应力值无明显大幅度增加趋势，而发挥主要咀嚼功能的磨牙区域承受载荷后应力值显著增加，这与M?hlhenrich等[28]的研究结果一致，由此得出结论施加载荷的位置显著影响施加部位的应力，这一观察结果强调了进食软性食物在手术后的重要性，因此临床实际工作中尚需将咬合力大小、骨密度等因素综合考虑在内。
【参考文献】：
期刊论文
[1]迷你种植体支持的下颌覆盖义齿三维有限元分析[J]. 陈俊良,李明霞,吕冬梅,何芸. 中国组织工程研究. 2020(10)
[2]快速高仿真人骨有限元几何建模—–基于Mimics、Geomagic及Ansys软件的应用[J]. 向春玲,黄华军,张雁儒. 宁波大学学报(理工版). 2019(06)
[3]不同程度骨吸收的下颌骨囊性病变治疗方式的选择及相关生物力学分析[J]. 虎小毅,李立峰,史婧怡,屠军波,李蕴聪. 现代口腔医学杂志. 2019(04)
[4]螺纹深度对支抗微种植体和颌骨影响的三维有限元分析[J]. 颜丹,张锡忠,王建国. 国际口腔医学杂志. 2019(04)
[5]快速逆向法建立上下无牙颌骨的三维模型[J]. 郭晓宁,习小康,林东. 中国体视学与图像分析. 2019(02)
[6]下颌骨囊性病变开窗减压术前术后下颌神经管的位移特征分析[J]. 虎小毅,李立峰,史婧怡,屠军波,侯成群. 山西医科大学学报. 2019(06)
[7]长径比差异对牙种植体-颌骨界面的应力分布影响[J]. 周钰琳,毛志红,王建生,江励. 医用生物力学. 2019(03)
[8]紧咬型磨牙对后牙游离端种植体周围骨组织应力分布的有限元研究[J]. 蒋煜彬,顾卫平,陈岗,童丽. 口腔医学. 2019(05)
[9]聚醚醚酮（PEEK）个性化重建板修复下颌骨缺损的三维有限元分析[J]. 高慧,白丽云,李显,季平,王超. 医用生物力学. 2019(02)
[10]基于CBCT图像的颌骨及牙列有限元建模方法研究[J]. 王爽,孙江,于雁云. 实用口腔医学杂志. 2019(01)
本文编号：3616912
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