本文關(guān)鍵詞：包含顳下頜關(guān)節(jié)的顱骨三維有限元模型建立，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：有限元法是一種與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)緊密相關(guān)的應(yīng)力分析方法,是應(yīng)用彈性理論來求解研究對(duì)象的應(yīng)力分布。應(yīng)用材料力學(xué)和彈性理論求得應(yīng)力分布的理論解答,常涉及基本物理學(xué)法則的運(yùn)用和一些基本公式。作為生物力學(xué)研究中一種重要的研究方法,有限元法是將連續(xù)的彈性體分割成有限個(gè)網(wǎng)格單元,用其結(jié)合體代替原彈性體并對(duì)感興趣的單元節(jié)點(diǎn)加以研究。一般來說任何連續(xù)介質(zhì)在三維方向均有無限的自由度,然而借助節(jié)點(diǎn)和單元的概念,有限元法讓我們?cè)谘芯窟B續(xù)介質(zhì)時(shí)可以將其簡(jiǎn)化為有限個(gè)單元的集合,根據(jù)需要規(guī)定這些單元的自由度,從而降低研究的復(fù)雜程度。利用面架對(duì)上頜骨進(jìn)行前方牽引時(shí),其產(chǎn)生的反作用力由頦部和額部共同承擔(dān)。其中頦部承擔(dān)大部分向后上的反作用力并通過力的傳遞作用于下頜骨體及顳下頜關(guān)節(jié)區(qū)。額部則主要承擔(dān)水平向的反作用力。前方牽引矯治力的反作用力會(huì)在下頜骨及顳下頜關(guān)節(jié)區(qū)會(huì)產(chǎn)生怎樣的作用,是否會(huì)引起顳下頜關(guān)節(jié)區(qū)較大的應(yīng)力集中?為了對(duì)這一問題進(jìn)行研究,本試驗(yàn)中我們利用DICOM數(shù)據(jù)建模法建立起包括下頜骨在內(nèi),相對(duì)完整的顱骨三維有限元模型,并通過模擬加載對(duì)應(yīng)力的分布和位移的變化進(jìn)行初步研究和探討。 目的：建立包括顳下頜關(guān)節(jié)在內(nèi)的顱骨三維有限元模型。通過在頦部加載,探討前牽引矯治力的反作用力在下頜骨、髁狀突和關(guān)節(jié)窩內(nèi)的應(yīng)力分布。 方法：選擇1名健康青年男性志愿者作為研究對(duì)象,對(duì)其頭部進(jìn)行CT掃描,自顱骨上方起由上至下垂直于面部縱軸進(jìn)行掃描(掃描層厚1.0mm,層間距0.5mm,窗寬2000,窗位400,)。首先將以DICOM3.0醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像通訊標(biāo)準(zhǔn)存儲(chǔ)的一系列二維CT圖像文件導(dǎo)入Mimics10.01軟件中進(jìn)行圖像預(yù)處理,分別建立顱上頜復(fù)合體和下頜骨的三維模型,并以Binary STL格式輸出。使用Magics12.0軟件對(duì)所獲得的三維幾何模型進(jìn)行優(yōu)化,由于人體顱骨左右對(duì)稱性,試驗(yàn)中選取所建顱上頜復(fù)合體和下頜骨模型前1/2進(jìn)行優(yōu)化。利用軟件中remesh命令和boolen命令完成對(duì)顱上頜復(fù)合體和下頜骨三維模型面網(wǎng)格劃分。采用有限元軟件MSC.Marc2005,從Mentat的CAD接口讀入幾何模型,經(jīng)過幾何清理和修復(fù),最終完成有限元體網(wǎng)格生成。將模型材料假設(shè)為連續(xù)、均質(zhì)、各向同性的線彈性材料,其受力后變形為小變形。直接在頦部加載與(?)平面呈31°向后上大小為3N的載荷,生成加載后下頜骨應(yīng)力分布圖和位移圖。 結(jié)果：1.成功建立起包括下頜骨顳下頜關(guān)節(jié)在內(nèi)的顱骨三維有限元模型。所建立顱骨三維有限元模型共包含110770個(gè)節(jié)點(diǎn)和28740個(gè)單元,其中顱上頜骨由76892個(gè)節(jié)點(diǎn)和20387個(gè)單元構(gòu)成,下頜骨由33878個(gè)節(jié)點(diǎn)8353個(gè)單元構(gòu)成。該模型結(jié)構(gòu)相對(duì)比較完整,網(wǎng)格質(zhì)量良好,與生物實(shí)體真實(shí)結(jié)構(gòu)具有良好的幾何相似性。 2.在下頜骨頦部模擬加載與(?)平面呈31°角向后上,大小為3N的載荷,發(fā)現(xiàn)下頜骨的應(yīng)力集中區(qū)域位于髁狀突頂及頸部。其中等效應(yīng)力值在髁狀突頂接觸部位約為0.4MPa,髁狀突頸部約為O.1Mpa。 3.下頜骨的位移圖顯示位移大小從頦部至髁狀突逐級(jí)遞減,其方向與施力方向一致。頦部的位移值最大,約為0.015mm；髁狀突處位移值最小,約為0.006mm。 結(jié)論：成功建立了包括顳下頜關(guān)節(jié)在內(nèi)的顱骨三維有限元模型,所建模型具有很高的精確性,可以用該模型研究前方牽引反作用力在下頜骨的應(yīng)力分布和位移狀況,為日后進(jìn)行更加深入的研究奠定了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：顳下頜關(guān)節(jié) 三維有限元模型 顱骨 應(yīng)力 位移
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：R782.6
【目錄】：

• 中文摘要6-8
• ABSTRACT8-11
• 符號(hào)說明11-12
• 前言12-16
• 材料與方法16-19
• 結(jié)果19-20
• 討論20-32
• 結(jié)論32-33
• 附圖33-40
• 參考文獻(xiàn)40-45
• 致謝45-46
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄46-47
• 附表47

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：包含顳下頜關(guān)節(jié)的顱骨三維有限元模型建立，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：404365