【摘要】： 唇腭裂是口腔頜面部最常見的先天發(fā)育畸形,由于手術(shù)修復(fù)的創(chuàng)傷和術(shù)后瘢痕收縮及異常的牙合功能等原因,導(dǎo)致上頜骨發(fā)育障礙,給患者帶來容貌的缺陷和功能障礙。這類患者臨床上正畸治療多早期采用前方牽引,誘導(dǎo)上頜骨向前發(fā)育。目前從生物力學(xué)角度對(duì)其進(jìn)行細(xì)致和全面的研究很少。本研究從建立唇腭裂上頜骨有限元模型開始,探索出一條快速建模的方法,建立理想的唇腭裂上頜骨三維有限元模型,并利用該模型探討不同方向的前牽引力,模擬修復(fù)上頜骨裂隙,模擬上頜擴(kuò)弓治療,探討上頜骨的應(yīng)力、應(yīng)變和位移變化規(guī)律。為臨床上正畸治療該類患者提供科學(xué)的理論依據(jù)。 本研究分兩部分: 第一部分:利用螺旋CT技術(shù)建立單側(cè)完全性唇腭裂上頜骨三維有限元模型 目的:探索快速建立單側(cè)完全性唇腭裂上頜骨三維有限元模型的方法。 方法:對(duì)單側(cè)完全性唇腭裂患者顱頜面部進(jìn)行多層螺旋CT掃描,利用Mimics軟件直接將CT掃描樣本得到的Dicom標(biāo)準(zhǔn)文件進(jìn)行處理,并導(dǎo)入逆向工程軟件Geomagic Studio構(gòu)建模型的表面,在此基礎(chǔ)上用Ansys軟件建立完整的單側(cè)唇腭裂上頜骨三維有限元模型。 結(jié)果:建立了由27405個(gè)實(shí)體單元和26876個(gè)節(jié)點(diǎn)組成的單側(cè)完全性唇腭裂上頜骨有限元模型。 結(jié)論:應(yīng)用螺旋CT技術(shù)和聯(lián)合使用Mimics軟件、GeomagicStudio軟件對(duì)模型進(jìn)行構(gòu)建,并結(jié)合Ansys軟件生成三維有限元計(jì)算模型,是一種快速有效的建立單側(cè)完全性唇腭裂有限元模型的方法。 第二部分:上頜前牽引的三維有限元力學(xué)分析研究 目的:探討不同方向的前牽引力,模擬修復(fù)上頜骨裂隙,模擬上頜擴(kuò)弓對(duì)上頜骨的應(yīng)力、應(yīng)變和位移變化的影響規(guī)律,為臨床上唇腭裂患者的正畸治療提供科學(xué)的理論依據(jù)。 方法:在自主探索建立的唇腭裂上頜骨三維有限元模型的基礎(chǔ)上,利用ANSYS 10.0軟件模擬上頜前牽引,模擬上頜擴(kuò)弓,模擬修復(fù)上頜骨裂隙,分析比較在相同力值,不同牽引方向前牽引力作用下上頜骨的應(yīng)力、位移變化。 結(jié)果: 1.前牽引力為500g/側(cè),前牽引方向向前下20°～45°之間時(shí)。上頜牙弓形狀發(fā)生內(nèi)縮變化。內(nèi)縮變化程度與前牽引方向有明顯的相關(guān)性,前牽引方向與功能牙合平面夾角越小,牙弓內(nèi)縮越明顯,區(qū)域越大,牽引方向與牙合平面夾角越大,內(nèi)縮程度越輕,區(qū)域越小。 2.模擬上頜擴(kuò)弓治療,前牽引力為500g/側(cè),前牽引方向向前下300時(shí),健側(cè)和患側(cè)牙弓內(nèi)縮變化不明顯。 3.前牽引力為500g/側(cè),前牽引方向向前下30°時(shí),未修復(fù)裂隙的上頜骨裂隙有擴(kuò)大化的趨勢,模擬修復(fù)后顱面復(fù)合體的第一主應(yīng)力和馮米塞斯應(yīng)力除加力點(diǎn)有些局部增大外,其余地方應(yīng)力分布比較均勻。 結(jié)論: 1.在前牽引力的作用下,上頜牙弓發(fā)生內(nèi)縮,內(nèi)縮的區(qū)域大小與明顯程度與前牽引力的方向有明顯的相關(guān)性; 2.牽引力方向與牙合平面的夾角越小,內(nèi)縮越明顯,區(qū)域越大;牽引力方向與牙合平面的夾角越大,內(nèi)縮程度越輕,區(qū)域越小;上頜擴(kuò)弓可使前牽引治療后引起的上頜牙弓縮窄現(xiàn)象得到很好的改善; 3.唇腭裂患者在進(jìn)行前牽引治療時(shí)應(yīng)聯(lián)合應(yīng)用上頜擴(kuò)弓,更有利于全面改善上頜骨的發(fā)育; 4.上頜骨裂隙未修復(fù)前,在前牽引力作用下裂隙有擴(kuò)大的趨勢;裂隙修復(fù)后,在適宜前牽引力作用下,上頜骨第一主應(yīng)力和馮米塞斯應(yīng)力分布均勻; 5.修復(fù)上頜骨裂隙后,行前牽引矯形治療對(duì)上頜骨發(fā)育不足更有利。
【圖文】：

博士學(xué)位論文第一章從M而ics得到sTL格式文件，直接使用逆向工程軟件 Geomagicstudio打開由小三角形組成模型外輪廓面(圖4)。刪除明顯遠(yuǎn)離主要表面的由一些噪聲點(diǎn)組成的小三角形，可以看出模型外輪廓面存在一些不連續(xù)面(如破洞)，使用FIUHoles命令進(jìn)行修補(bǔ)，在確保模型本來形狀的情況下，刪去一些自我交叉的面，形成新的三角形。重復(fù)上面的操作，最終得到(圖5)所示的模型。經(jīng)由Test圖4:原始小三角面組成模型外輪廓面圖5:修整過小三角面組成模型外輪廊面Intersections檢測沒有交叉三角形后，從多邊形階段(Polygon)進(jìn)入曲面階段 (shaPePhase)，通過這些小三角形來擬合成大的曲面(Patehes)，主要運(yùn)用圖6:擬合的 Patehes曲面(調(diào)整前)圖7:擬合的Patehes曲面(調(diào)整后) ShumePanels來調(diào)整曲面的形狀

組成的小三角形，可以看出模型外輪廓面存在一些不連續(xù)面(如破洞)，使用FIUHoles命令進(jìn)行修補(bǔ)，在確保模型本來形狀的情況下，刪去一些自我交叉的面，形成新的三角形。重復(fù)上面的操作，最終得到(圖5)所示的模型。經(jīng)由Test圖4:原始小三角面組成模型外輪廓面圖5:修整過小三角面組成模型外輪廊面Intersections檢測沒有交叉三角形后，從多邊形階段(Polygon)進(jìn)入曲面階段 (shaPePhase)，通過這些小三角形來擬合成大的曲面(Patehes)，主要運(yùn)用圖6:擬合的 Patehes曲面(調(diào)整前)圖7:擬合的Patehes曲面(調(diào)整后) ShumePanels來調(diào)整曲面的形狀，使得形狀變得規(guī)則，在遠(yuǎn)離加載的地方可以適當(dāng)?shù)陌亚娴拿娣e調(diào)大些。在曲面中邊跟邊的夾角應(yīng)調(diào)整大于5度。這對(duì)以后導(dǎo)進(jìn)有限元軟件里面進(jìn)行網(wǎng)格劃分的時(shí)候非常有效，因?yàn)楫?dāng)面的形狀規(guī)則的時(shí)候，網(wǎng)格的數(shù)量和質(zhì)量都得到控制(圖6圖7分別為調(diào)整前和調(diào)整后的曲面)。最終生成1355個(gè)Patches曲面。利用Cons紅 uctGrids和 FltSurface來形成NURBS曲面。然后，以IGES格式將文件導(dǎo)出。導(dǎo)出模型形狀如(圖8)所示。
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：R782.2

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 鐘志鋒;腹腔鏡手術(shù)模擬系統(tǒng)中軟組織變形的研究[D];南昌大學(xué);2008年

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本文編號(hào)：2704271