發(fā)布時間：2017-05-13 18:16

  本文關鍵詞：犬牙槽突裂有限元模型的建立與生物力學分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：目的： （1）建立含骨縫犬單側牙槽突裂的三維有限元模型，為指導動物實驗設計和相關研究以及臨床牙槽突裂植骨后的治療提供可靠的理論依據(jù)和臨床指導。 （2）基于三維有限元模型，通過比較不同力值擴弓力加載在相同牙齒上時，植骨區(qū)和腭中縫的應力和位移變化，探討合適的加載力值。 （3）基于三維有限元模型，通過比較相同力值擴弓力加載在不同牙齒上時，植骨區(qū)和腭中縫的應力和位移變化，探討合適的加力牙齒的選擇。 方法： （1）對Beagle犬全頭顱進行螺旋CT掃描，獲得連續(xù)DICOM格式的標準文件，并導入MIMICS醫(yī)學圖像處理軟件，分割牙齒、牙周膜以及頜面部其他骨塊，進行牙槽突造裂及植骨處理，建立初始幾何模型；運用逆向工程軟件Geomagic Studio建立骨縫的實體模型，并對模型進行光順與優(yōu)化處理；將優(yōu)化后的模型導入有限元前后處理軟件Femap，賦予相應的材料參數(shù)，生成三維有限元網(wǎng)格，建立了含骨縫犬單側牙槽突裂的有限元模型。并驗證模型的準確有效性。 （2）模擬臨床上的擴弓治療，在雙側犬齒上加載四組（G1-G4）不同力值（5MPa、10MPa、20MPa、30MPa）的擴弓力，比較四組植骨區(qū)和腭中縫的應力和位移變化。 （3）將雙側犬齒（G5）、雙側第四前臼齒(G6)以及雙側犬齒和第四前臼齒(G7)分為三組，模擬臨床上的擴弓治療，分別對其加載相同力值（10MPa）的擴弓力，比較三組植骨區(qū)和腭中縫的應力和位移變化。 結果： （1）建立了符合不同研究目的含骨縫犬單側牙槽突裂的三維有限元模型，模型包含了牙齒、牙周膜、骨塊、植入骨塊及腭中縫等骨縫，共由3939729個實體單元和805570個節(jié)點組成。模型的驗證結果與預實驗結果一致。 （2）模擬加力后，四組植骨區(qū)和腭中縫均有受到來自擴弓器的作用力，并隨加載力值的增大而增大。G3、G4裂隙側犬齒的位移量遠遠大于健側，雙側不對稱位移量過大，而G1雙側犬齒的位移量雖相近，但其植骨區(qū)及腭中縫所受到的拉應力較小。只有G2裂隙側犬齒位移量略大于健側，且其植骨區(qū)及腭中縫全段均有受到拉應力刺激。 （3）模擬加力后，三組植骨區(qū)均有受到來自擴弓器的作用力，擴弓力在植骨區(qū)通過植入的骨材料向近中傳遞。G5及G7的植骨區(qū)及腭中縫全段均受到拉應力，G6的植骨區(qū)及腭中縫中段受到的拉應力較小，前段甚至出現(xiàn)壓應力。G6及G7健側犬齒及健側第四前臼齒位移量均大于裂隙側。只有G5的植骨區(qū)和腭中縫全段均受到拉應力刺激，且裂隙側犬齒位移量略大于健側。 結論： （1）利用螺旋CT和MIMICS、Geomagic Studio、FEMAP軟件相結合的方法生成的有限元模型結構準確，具有良好的幾何相似性以及力學相似性，可用于分析計算。 （2）通過有限元分析得出，將10MPa作為擴弓治療的加載力值，雙側加力的犬齒位移量相對較接近，，且植骨區(qū)和腭中縫全段均受到拉應力刺激，故建議在動物實驗時選擇10MPa作為擴弓力加載的力值。 （3）通過有限元分析得出，僅對犬齒加載擴弓力，其植骨區(qū)和腭中縫全段均受到拉應力刺激，且裂隙側犬齒位移量略大于健側。此外，由于犬齒的形態(tài)及解剖位置較易于臨床操作和放置擴弓器，故建議在動物實驗時選擇犬齒作為擴弓力加載的牙齒。
【關鍵詞】：牙槽突裂 骨縫 三維有限元模型 MIMICS軟件 Geomagic Studio軟件 生物力學
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：R783.5;R-332
【目錄】：

• 摘要7-10
• ABSTRACT10-13
• 目錄13-17
• 第一章 前言17-30
• 1.1 研究背景17-18
• 1.2 動物實驗18-27
• 1.2.1 實驗動物的選擇18-19
• 1.2.2 犬解剖結構19-21
• 1.2.3 牙槽突裂動物模型的建立21-22
• 1.2.4 牙槽突裂動物模型的預實驗22-27
• 1.3 生物力學研究27-29
• 1.3.1 有限元法27-28
• 1.3.2 相關研究28-29
• 1.4 提出問題29-30
• 第二章 犬牙槽突裂有限元模型的建立30-54
• 2.1 材料與方法30-37
• 2.1.1 建模材料30-31
• 2.1.2 建模方法31-36
• 2.1.3 三維有限元模型驗證36-37
• 2.2 結果37-48
• 2.2.1 初始幾何模型建立37-39
• 2.2.2 實體幾何模型建立39-41
• 2.2.3 骨縫幾何模型建立41-42
• 2.2.4 三維有限元模型建立42-44
• 2.2.5 模型驗證結果44-48
• 2.3 討論48-52
• 2.3.1 關于建模軟件48-49
• 2.3.2 關于三維有限元模型的建立49-50
• 2.3.3 關于骨縫的建立50-51
• 2.3.4 關于骨縫彈性模量的選擇51
• 2.3.5 關于有限元模型的驗證51-52
• 2.4 結論52-54
• 第三章 犬牙槽突裂有限元模型的生物力學分析54-70
• 3.1 材料與方法54-59
• 3.1.1 研究模型54
• 3.1.2 加力大小的選擇54-57
• 3.1.3 加力牙齒的選擇57-59
• 3.2 結果59-66
• 3.2.1 加力大小的選擇59-63
• 3.2.2 加力牙齒的選擇63-66
• 3.3 討論66-69
• 3.3.1 關于加力大小的選擇66-68
• 3.3.2 關于加力牙齒的選擇68-69
• 3.4 結論69-70
• 全文總結70-71
• 參考文獻71-77
• 附錄77-87
• 參考文獻84-87
• 致謝87-88

【參考文獻】

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本文編號：363284