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下颌固定桥基牙牙槽骨单侧吸收对基牙应力分布的影响
目的:研究双端固定桥基牙牙槽骨单侧吸收对基牙应力分布的影响.方法:采用螺旋CT扫描获取健康人下颌骨、牙齿、牙周支持组织的二维图像,通过图像合成软件建立三维数字模型,并应用三维有限元分析软件生成下颌后牙三单位固定桥的三维有限元分析模型.在相同垂直和水平载荷情况下,分析基牙牙槽骨单侧吸收时固定桥各基牙的应力分布.结果:当前磨牙端基牙牙槽骨单侧吸收达25%、磨牙端基牙牙槽骨无吸收时,前磨牙端基牙开始出现应力集中;当磨牙端基牙牙槽骨单侧吸收达35%、前磨牙端基牙牙槽骨无吸收时,磨牙端基牙开始出现应力集中.结论:下颌后牙双端固定桥基牙应力分布与基牙牙槽骨吸收形式密切相关,但二者之间不是线性关系而是存在临界区,基牙牙槽骨单侧吸收的程度对基牙应力分布的影响弱于多侧吸收.
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上颌切牙缺失两基牙双端固定桥修复的生物力学分析
目的:研究基牙双端固定桥修复的应力分布.方法:采用CT扫描获取健康成人上颌牙及其支持组织的二维图像,通过计算机重建技术建立三维立体图像,并获得了上颌切牙缺失后的两基牙双端固定桥的三维有限元数学模型,在相同垂直载荷和水平载荷下分析了基牙牙槽骨高度对固定桥应力分布的影响.结果:当基牙牙槽骨无吸收时固定桥两基牙应力分布均匀;当基牙牙槽骨吸收＞15%时固定桥两基牙出现应力集中.结论:上颌切牙缺失后选择尖牙两基牙双端固定桥修复是合理的,但其前提是基牙牙槽骨吸收较少.
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有限元分析法在脊柱侧凸研究中的应用
有限元分析是现代工程设计中的一种常用工具，其被用来设计家电、汽车、飞机等。1972年，Brekelmans[1]等首次报道将有限元分析方法应用于生物力学方面研究。自此以后，有限元分析逐渐被广泛应用于生物力学研究，促进了人们对一些机体生物力学行为的深入理解。1974年Belytschko等[2]于1974年建立了二维椎间盘模型。Viviani等早将有限元方法应用在脊柱侧凸领域[3]。脊柱侧凸是多因素联合导致的脊柱三维平面畸形，包括冠状面的侧向弯曲，矢状面生理曲度的异常和横断面椎体的旋转。往往合并胸廓变形，双肩不等高等继发改变。由于脊柱侧凸动物模型建立困难，以往研究受到较大限制。计算机三维有限元方法的引入拓展了脊柱侧凸研究的方法。本文就有限元法在脊柱侧凸模型的建立、发病机制、支具设计与治疗、手术技术模拟、内固定器械设计与选择等方面的应用作一综述。
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有限元法在手部的运用
有限元法是目前生物力学研究的热点方法,临床研究上,有限元法在骨科、口腔、康复方面应用较多.从解剖部位来讲,较多用于脊柱、口齿、髋、膝、足踝部的力学分析.手部因其解剖结构复杂、运动灵活精细、力学分析困难的软组织对手部力学因素有重要影响等方面原因,研究较人体其它部位相比明显偏少.本研究简速有限元法发展历史及其在人体生物力学中应用,对有限元法手部建模思路、应用进展,包括数据的采集方法、常用有限元软件做综述,以资参考.
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碰撞事故中乘员头部组织形变有限元仿真计算
目的建立人体正中矢状平面头部组织的平面应变模型,探讨脑组织变形与大脑损伤间的关系. 方法参照人体CT图片,利用平面应变假设建立模型,采用有限元法仿真计算旋转惯性载荷作用下脑组织的变形. 结果 12 ms时,顶叶附近的剪应变已达到0.148,大正剪应力位于小脑白质中,为8 088.0 Pa.28 ms时,脑干中大剪应力达900.9 Pa.而脑脊液中剪应变始终比较大,白质和灰质的交界处同样存在绝对值较大的剪应力. 结论在旋转惯性载荷作用下,脑组织中存在的剪应变(应力)会导致弥漫性轴索损伤(DAI),剪应变(应力)分布的不均匀性可能致使脑组织撕裂.
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单侧小关节分级切除对腰椎稳定性影响的三维有限元分析
目的 研究单侧小关节分级切除对腰椎稳定性的影响.方法 采用三维有限元法建立腰椎活动节段(L4～5)的数学力学模型.结果 a)在前屈和后伸状态下,各实验切除组与正常对照组无显著性差异(P>0.05);b)在左/右侧弯和左/右轴向旋转状态下,小关节切除1/2以上的各组均与正常组有显著性差异(P<0.05或P<0.01).结论 a)单侧小关节分级切除对腰椎节段的前屈、后伸稳定性无显著性影响;b)当腰椎小关节切除范围超过1/2,对腰椎节段侧弯运动有显著性影响,尤其以向对侧侧屈为甚;c)当一侧小关节切除超过1/2后,由于失去了小关节和关节囊的限制,导致腰椎活动节段轴向旋转范围增加显著.
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基于紧凑存储的任意四边形网格有限元法地震波场数值模拟
采用有限元法精确模拟复杂介质条件下的地震波场,一般采用三角单元,但在节点数相同的情况下,三角单元的计算精度不如矩形单元高,采用三角单元模拟复杂界面时,编制确定结构刚度矩阵非零元素位置的程序也较为麻烦.采用矩形单元离散含有倾斜或起伏界面的地质模型时,无法避免绕射噪声,若加密网格又会增加计算量.为此,本文基于任意四边形单元模拟声波的传播,在倾斜或起伏界面条件下,可以有效避免因离散引起的“阶梯状”界面,在不增加计算量以及内存占用的前提下,有效地消除离散绕射噪声.采用对角的集中质量矩阵代替一致质量矩阵,避免矩阵的求逆运算,从而提高显式有限元法的计算效率;对结构刚度矩阵采用紧凑存储格式,每一行需要存储的元素多为5个,同时零元素不参与运算,既减少内存的占用,又极大地提高计算效率.
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有限元法在法医交通颅脑损伤中的应用
有限元法是一种基于计算机应用于医学领域的应力分析方法.通过建立颅脑有限元分析模型,可以很好地研究颅脑受力过程,在法医交通颅脑损伤的分析中显得愈加重要.本文将对近6年国内外在交通颅脑损伤方面有限元建模和分析方面的研究成果进行综述.
