基于CBCT高效建立个性化上颌骨三维有限元模型的初步研究

发布时间：2017-05-18 06:21

  本文关键词：基于CBCT高效建立个性化上颌骨三维有限元模型的初步研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目的:基于CBCT数据研究不同材料属性分配梯度对上颌骨有限元模型力学性能的影响,为上颌骨模型科学、合理地附材质,高效建立个性化上颌骨三维有限元模型,提供相关的理论依据,为以后的无牙颌上颌骨种植修复设计的有限元研究所用,也为上颌骨三维有限元模型快速、有效的建立探索出一条道路。方法:对一例上颌无牙颌患者(颅顶至颏底)进行快速连续锥形束CT扫描,在Mimics中对上颌骨进行三维重建,通过Geomagic软件处理后,导入Abaqus软件中生成体网格化的上颌骨三维模型,再返回到Mimics中采用自动分配法附材质并按4、6、10、50、100不同梯度对材料属性进行分配,分别为实验组M1、M2、M3、M4、M5,以传统手动赋材质法建立的上颌骨模型M6为对照组。最后重新导入Abaqus软件按照同一载荷条件进行有限元分析。有效性验证:在UG NX中建立6种植体修复上颌无牙颌的三维有限元模型。上颌骨顶部区域给予刚性约束,在两侧上部结构悬臂梁末端施加100 N垂直静态载荷,采用有限元分析软件Abaqus对其种植修复不同长短的悬臂梁设计对优选建模法和传统建模法的上颌骨模型进行有限元分析,验证优选方案建模的有效性。结果:在上颌骨上施加正中水平静态载荷400N时,50梯度和100梯度划分材料属性的上颌骨模型在应力集中部位的峰值接近,材质分布精细;在同一个计算机配置要求下,在同一组上颌骨CBCT数据建立的有限元模型所需的时间随梯度的增加而增加。有效性验证计算结果表明,采用传统方法与优选方法的计算的结果有效,传统方法的应力峰值差异程度明显大于优选方法。结论:有限元模型材料属性划分不宜过多或过少,对于高效的建立个性化上颌骨三维有限元模型来说,50梯度的划分既可保证运算结果的精确性,也相对可以提高建模及运算速度。通过有效性验证的分析结果可知,对于同一临床结果的有限元分析,CT值赋材质法的50梯度划分建立的上颌骨模型计算结果变异程度小,应力分布更均匀,模型质量高。
【关键词】：CBCT 上颌骨 有限元模型 CT值 材料属性
【学位授予单位】：山西医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R783.1
【目录】：

• 中文摘要6-8
• 英文摘要8-11
• 常用缩写词中英文对照表11-12
• 前言12-15
• 第一部分 基于CBCT高效建立个性化上颌骨三维有限元模型的技术路线探索15-36
• 1 材料与方法17-26
• 1.1 研究对象17
• 1.2 主要设备17-18
• 1.3 研究方法18-26
• 1.3.1 CBCT扫描数据的获取18
• 1.3.2 图片的导入及组织的提取18-19
• 1.3.3 三维重建19-20
• 1.3.4 模型的优化20-21
• 1.3.5 模型的精确修整21-23
• 1.3.6 利用不同附材方案进行上颌骨有限元建模23-25
• 1.3.7 有限元分析25-26
• 2 结果26-30
• 2.1 成功建立了上颌骨模型26
• 2.2 上颌颌面静态加载应力计算结果26-30
• 3 讨论30-35
• 3.1 CBCT 在有限元建模中的应用30-31
• 3.2 Mimics辅助建模软件在口腔生物力学中的应用31-32
• 3.3 个性化上颌骨三维有限元研究的意义32
• 3.4 材料属性的设定及其意义32-33
• 3.5 不同材料属性的划分梯度对应力分布的影响33-35
• 4 结论35-36
• 第二部分 有效性验证36-40
• 1 材料与方法36-37
• 2 结果37-38
• 3 讨论38-39
• 4 结论39-40
• 论文创新点40-41
• 参考文献41-44
• 综述44-50
• 参考文献48-50
• 致谢50-52
• 在学期间承担/参与的科研课题与研究成果52-53
• 个人简历53

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本文编号：375314