利用三维有限元法对髁突下骨折坚强内固定的生物力学分析

发布时间：2017-09-23 22:29

  本文关键词：利用三维有限元法对髁突下骨折坚强内固定的生物力学分析

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【摘要】：目的：髁突下骨折是常见的下颌骨骨折中的一种类型,在选择手术治疗时,其固定方式的选择一直无统一的标准,且没有任何理论依据指导治疗。本实验通过计算机软件建立髁突下骨折三维有限元模型,分别模拟两种坚强内固定方式,设定工况后加载合力,对其进行力学分析,比较两种固定方式的稳定性,为髁突下骨折固定方式的选择提供理论依据。方法：1.建立下颌骨三维模型：选择一名牙列完整,磨牙中性合关系;前牙覆合＆覆盖关系正常；无正颌＆正畸病史；无颞下颌关节紊乱综合症的健康成年志愿者作为测试者,性别无要求。对其头部进行CBCT扫描,基于原始的CBCT数据以512*512矩阵导出DICOM格式并保存；利用Mimics软件及Geomagic软件建立下颌骨三维模型。2.建立钛板-钛钉内固定系统三维模型：利用三维机械设计软件SolidWorks参照昆明怀英科技有限公司惠赠的Lorenz(?)面中部板钉系统2.0m系列建立钛板-钛钉内固定系统三维模型。3.建立髁突下骨折坚强内固定三维有限元模型：利用Hypermesh软件载入钛板-钛钉内固定系统,并依照研究分别建立两种坚强内固定的三维有限元模型。4.赋予三维有限元模型材料属性：利用Hypermesh软件参照查询获取的材料属性数据,分别赋予钛板-钛钉内固定系统及下颌骨材料属性。5.有限元模型加载应力分析：利用Abaqus软件按照实际情况进行边界约束和咀嚼肌力量加载,模拟两种咬合情况(前牙咬合、双侧后牙咬合),分析两种固定方式在应力加载条件下骨折断端的位移情况及钛板-钛钉的受力情况。结果：1.分别建立了下颌骨三维模型及钛板-钛钉三维模型,形态逼真,可以任意旋转观察及进行多种长度及角度的测量。2.建立了髁突下骨折坚强内固定的三维有限元模型,下颌骨升支外斜面双列小型板固定系统由201830个节点和96098个单元组成；下颌骨升支外斜面一块小型板固定+下颌骨升支后缘一块小型板固定系统由196850个节点和92435个单元组成。3.应力分布状态：下颌骨升支外斜面双列小型板固定系统中,前牙咬合、双侧后牙咬合时应力均集中于钛板中间连接处,应力分别为339MPa和278MPa；下颌骨升支外斜面一块小型板固定+下颌骨升支后缘一块小型板固定系统中,前牙咬合、双侧后牙咬合时应力也均集中于钛板中间连接处,应力分别为188MPa和172MPa。4.断端位移情况：在施加正常咬合力时,下颌骨升支外斜面双列小型板固定系统中,前牙咬合、双侧后牙咬合断端位移情况分别为0.053mm与0.042mm；下颌骨升支外斜面一块小型板固定+下颌骨升支后缘一块小型板固定系统中,前牙咬合、双侧后牙咬合断端位移情况分别为0.024mm与0.013mm。结论：1.利用Mimics软件及Geomagic软件提取目标轮廓线,快速建模,建立的三维模型具有较高的几何相似性,操作方便简单。2.利用三维机械设计软件SolidWorks、有限元软件Hypermesh及Abaqus建立的髁突下骨折坚强内固定的三维有限元模型,精确可靠,在设定边界条件下可进行合力加载的有限元分析。3.两种固定方式均能达到下颌骨愈合的稳定要求,下颌骨升支外斜面一块小型板固定+下颌骨升支后缘一块小型板固定系统优于下颌骨升支外斜面双列小型板固定系统。
【关键词】：髁突骨折 三维有限元分析 生物力学
【学位授予单位】：昆明医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R782.2
【目录】：

• 中文摘要6-8
• 英文摘要8-11
• 引言11-13
• 实验一 建立正常下颌骨及铁板-铁钉固定系统的三维模型13-24
• 实验二 建立髁突下骨折坚强内固定的三维有限元模型24-35
• 实验三 髁突下骨折两种坚强内固定方式的生物力学分析35-44
• 讨论44-48
• 结论48-49
• 参考文献49-52
• 综述52-59
• 参考文献56-59
• 已发表与拟发表论文题目59-60
• 致谢60

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 储志强;张兴安;马祥平;;髁状突骨折耳垂后下径路内固定术的临床观察[J];口腔医学;2008年11期

2 刘昌奎;胡开进;陆斌;孟凡文;孔亮;;526例下颌骨髁状突骨折临床病例回顾性研究[J];口腔医学研究;2006年03期

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本文编号：907821