發(fā)布時(shí)間：2017-08-18 14:29

  本文關(guān)鍵詞：下頜骨撞擊傷有限元?jiǎng)討B(tài)仿真、生物力學(xué)分析及損傷機(jī)制的研究

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【摘要】：人顱頜面部是身體的外露部位,戰(zhàn)時(shí)及和平時(shí)期極易受到損傷且難以防護(hù),其中,撞擊性損傷約占各類傷的85%。下頜骨處于顱頜面部前下端,更易受到外部撞擊。因此,對(duì)下頜骨撞擊傷的研究長(zhǎng)久以來(lái)都是創(chuàng)傷領(lǐng)域的重點(diǎn)。傳統(tǒng)的撞擊傷研究多采用動(dòng)物或尸體模型進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn),但此類模型建模耗時(shí)費(fèi)力并存在倫理學(xué)限制,且無(wú)論何種動(dòng)物的顱頜面結(jié)構(gòu)均與人體存在差異,尸體經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間浸泡后,也會(huì)出現(xiàn)與正常人體不同的力學(xué)特性。有限元法(Finite Element Method FEM)是將整個(gè)模型復(fù)雜的力學(xué)問(wèn)題劃分成有限個(gè)相互連接的單元的力學(xué)特征進(jìn)行分析,建立的模型可重復(fù)運(yùn)用于不同條件的仿真模擬,并直觀呈現(xiàn)不同力學(xué)載荷條件下,各部位的結(jié)構(gòu)變化,應(yīng)力、應(yīng)變分布等情況,并應(yīng)實(shí)驗(yàn)要求輸出模型中各組織的力學(xué)參數(shù)。近些年來(lái),隨著計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的飛速發(fā)展,有限元法已然成為一種有效的用于口腔生物力學(xué)研究的分析工具。具有成本低、條件可控、可重復(fù)多次實(shí)驗(yàn),不受倫理學(xué)限制等優(yōu)點(diǎn)。被廣泛應(yīng)用于口腔生物力學(xué)領(lǐng)域。但采用FEM研究分析頜面部撞擊傷發(fā)生過(guò)程中,下頜骨損傷情況及生物力學(xué)的變化情況還少見(jiàn)報(bào)道。因此本研究擬利用FEM重建仿真度較高的人顱頜面骨三維模型,通過(guò)有限元相關(guān)分析軟件進(jìn)行不同撞擊力致傷人下頜骨的動(dòng)態(tài)模擬,分析研究下頜骨受撞擊后的骨損傷形態(tài)及生物力學(xué)變化情況,初步探討撞擊傷的致傷機(jī)制。方法通過(guò)計(jì)算機(jī)X線斷層掃描(Computed tomography CT)獲取正常成年人顱頜面部各組織數(shù)據(jù),利用Mimics、Hypermesh等軟件建立人顱頜面骨三維有限元模型,利用LS-DYNA軟件進(jìn)行不同質(zhì)量撞擊物通過(guò)不同速度、不同角度撞擊人下頜骨的工況模擬,在Hyperview軟件中分析下頜骨各部位受撞擊時(shí)的骨損傷形態(tài)及Von Mises應(yīng)力的變化情況。結(jié)果1.成功建立了人顱頜面骨面網(wǎng)格有限元模型,模型幾何外形逼真,網(wǎng)格質(zhì)量高,包括801604個(gè)面網(wǎng)格單元,400257個(gè)節(jié)點(diǎn)。2.成功建立了基于不同單元類型的人顱頜面骨三維有限元模型,其中下頜骨以體網(wǎng)格形式重建,顱上頜復(fù)合體以殼單元形式重建,并依據(jù)顳頜關(guān)節(jié)解剖結(jié)構(gòu)將兩部分組合。下頜骨模型包括27552個(gè)體網(wǎng)格單元,顱上頜復(fù)合體由643031個(gè)面網(wǎng)格單元組成。3.成功進(jìn)行了不同撞擊力致傷人下頜骨的模擬過(guò)程,結(jié)果表明此次建立的模型可滿足撞擊傷模擬的實(shí)驗(yàn)要求。4.成功重現(xiàn)了人下頜骨受不同撞擊力損傷后的骨質(zhì)損傷形態(tài),應(yīng)力由撞擊部位向周圍骨質(zhì)傳導(dǎo),下頜頦正中及雙側(cè)髁突頸部為應(yīng)力集中區(qū)。結(jié)論利用有限元法可重建有效的三維模型并動(dòng)態(tài)模擬不同撞擊力致傷人下頜骨的過(guò)程,撞擊發(fā)生時(shí),撞擊力由撞擊部位開(kāi)始呈放射狀向四周擴(kuò)散并逐漸減弱,骨損傷嚴(yán)重程度與撞擊物的質(zhì)量、速度成正相關(guān),撞擊角度及撞擊部位也是影響撞擊損傷的因素。
【關(guān)鍵詞】：撞擊傷 下頜骨 有限元 仿真模擬 生物力學(xué)
【學(xué)位授予單位】：第三軍醫(yī)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：R782.4;R318.01
【目錄】：

• 中英文縮寫對(duì)照一覽表4-5
• 英文摘要5-7
• 中文摘要7-9
• 前言9-11
• 第一部分 人顱頜面骨面網(wǎng)格有限元模型的建立11-20
• 1.1 資料與方法11-16
• 1.2 結(jié)果16-18
• 1.3 討論18-20
• 第二部分 基于不同單元類型構(gòu)建人顱頜面骨有限元模型20-26
• 2.1 資料與方法20-22
• 2.2 結(jié)果22-24
• 2.3 討論24-26
• 第三部分 人下頜骨面網(wǎng)格模型撞擊傷有限元?jiǎng)討B(tài)仿真及模擬結(jié)果分析26-41
• 3.1 資料與方法26-32
• 3.2 結(jié)果32-39
• 3.3 討論39-41
• 第四部分 人下頜骨體網(wǎng)格模型撞擊傷致傷過(guò)程模擬、骨損傷形態(tài)分析及生物力學(xué)研究41-56
• 4.1 資料與方法41-44
• 4.2 結(jié)果44-54
• 4.3 討論54-56
• 全文總結(jié)56-57
• 參考文獻(xiàn)57-62
• 文獻(xiàn)綜述 有限元法在頜骨創(chuàng)傷研究中的應(yīng)用62-69
• 參考文獻(xiàn)66-69
• 課題相關(guān)科研成果及論文發(fā)表情況69-70
• 致謝70

【相似文獻(xiàn)】

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