本文關(guān)鍵詞：人頭面部三維有限元模型的建立及撞擊傷模擬檢驗(yàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：有限元分析法(Finite Element Analysis FEA)是一種計(jì)算算法,用于研究一些復(fù)雜的物理模型的幾何或載荷工況。它的基本原理是通過離散模型為很多個(gè)小單元,然后對單個(gè)單元的載荷情況進(jìn)行分析,再將所有單元統(tǒng)一求解獲得整體模型的載荷情況,非常適合于解決復(fù)雜的工程力學(xué)問題。由于人體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,有限元法(Finite Element Method FEM)作為一種新的研究工具在生物力學(xué)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。文獻(xiàn)指出,口腔頜面部長期暴露與身體外部,缺乏緩沖保護(hù),創(chuàng)傷的發(fā)生率較高。對口腔頜面部創(chuàng)傷的研究,傳統(tǒng)方法的動(dòng)物模型、尸體或人工材料模型受限于成本、醫(yī)學(xué)倫理,供應(yīng)源不穩(wěn)定或可重復(fù)性等原因限制,無法充分滿足研究的需求。有限元分析法因其低成本、高重復(fù)性等優(yōu)勢很好的彌補(bǔ)了上述方法的不足。本課題組前期實(shí)驗(yàn)完成了頜面部部分重要骨骼的建模,進(jìn)行了槍彈傷和爆炸傷的有限元分析,為頜面部創(chuàng)傷的致傷機(jī)理以及傷情評價(jià)提供了新的思路,但這些模型的局限無法反映軟組織在創(chuàng)傷中的作用。因此,我們迫切需要一個(gè)能完整囊括頭面部軟硬組織的有限元模型,作為課題組構(gòu)建的口腔頜面部創(chuàng)傷數(shù)字化模擬平臺的研究工具。研究方法將健康成年男性志愿者頭部CT(Computer Tomography)數(shù)據(jù)導(dǎo)入Mimics14.0軟件中,按骨組織、皮下軟組織和皮膚組織分類分別進(jìn)行圖像分割、三維重建和面網(wǎng)格劃分。將面網(wǎng)格模型在Geomagic Studio軟件中實(shí)體化,通過Hypermesh軟件對實(shí)體模型進(jìn)行體單元格的劃分,最后在Solidwork軟件中完成對三部分模型的裝配。在LS-DYNA軟件中通過設(shè)置撞擊條件,對模型仿真性能進(jìn)行檢驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果1.分別獲得了顱面部骨、軟組織及皮膚的三維重建影像和面網(wǎng)格模型,數(shù)量分別為:895074,1023146,332869。模型完整,網(wǎng)格數(shù)量多。2.完成了面網(wǎng)格的逆向?qū)嶓w生成,分別獲得三部分結(jié)構(gòu)的CAD實(shí)體模型及復(fù)合體。獲得了完全由體單元格構(gòu)成的完整人頭面部有限元模型,網(wǎng)格數(shù)量為214250,節(jié)點(diǎn)數(shù)量為411920,骨、軟組織及皮膚組織三部分結(jié)構(gòu)網(wǎng)格數(shù)量依次為72926,121856,19648;節(jié)點(diǎn)數(shù)量依次為131266,243712,36942。3.完成了對模型的撞擊傷模擬檢驗(yàn),成功得到軟硬組織的應(yīng)力云圖,并觀察到骨組織在撞擊斷裂后的動(dòng)態(tài)變化,骨折塊的移位情況與臨床實(shí)際相仿。結(jié)論本實(shí)驗(yàn)成功建立了完全由體單元網(wǎng)格構(gòu)成的人頭面部三維有限元模型,并完成了模型的仿真性能進(jìn)行了檢驗(yàn),確定了模型的動(dòng)態(tài)模擬結(jié)果與實(shí)際傷情具有一定的類似性,保證了本模型在撞擊傷仿真模擬中的可信度。同時(shí)獲得了人頭面部的CAD實(shí)體模型,將計(jì)算機(jī)仿真模擬與3D打印技術(shù)結(jié)合起來,利用3D打印技術(shù)制作仿真頭顱,為顱頜面創(chuàng)傷模擬提供了新的工具。
【關(guān)鍵詞】：生物力學(xué) 有限元分析 頜面部損傷 計(jì)算機(jī)模擬
【學(xué)位授予單位】：第三軍醫(yī)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：R782;R-332
【目錄】：

• 英文縮寫一覽表4-5
• 英文摘要5-7
• 中文摘要7-9
• 前言9-11
• 第一部分 人頭面部組織面網(wǎng)格模型的建立11-21
• 材料和方法11-14
• 結(jié)果14-18
• 結(jié)論18-19
• 討論19-21
• 第二部分 人頭面部三維有限元模型的建立21-30
• 材料和方法21-24
• 結(jié)果24-28
• 結(jié)論28
• 討論28-30
• 第三部分 撞擊傷致傷過程動(dòng)態(tài)模擬及結(jié)果分析30-41
• 材料和方法30-31
• 結(jié)果31-39
• 結(jié)論39-40
• 討論40-41
• 全文總結(jié)41-43
• 參考文獻(xiàn)43-47
• 文獻(xiàn)綜述 口腔頜面部三維有限元模型建模方法47-53
• 參考文獻(xiàn)51-53
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果53-54
• 致謝54

【相似文獻(xiàn)】

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 劉煜;人頭面部三維有限元模型的建立及撞擊傷模擬檢驗(yàn)研究[D];第三軍醫(yī)大學(xué);2016年

  本文關(guān)鍵詞：人頭面部三維有限元模型的建立及撞擊傷模擬檢驗(yàn)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：473108