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上颌全口义齿后牙排列位置对腭部基托应力影响的有限元分析
目的 运用三维有限元的方法分析上颌全口义齿后牙不同排列位置时上颌全口义齿腭侧基托的应力应变,进一步探讨上颌全口义齿基托的折断机理.方法 采用Ansys有限元应力分析大型结构分析软件,建立三维数学模型,改变上颌全口义齿后牙排列位置,分别向颊侧平行移动2mm、4mm、6mm,计算腭侧基托各部位应力应变值.结果 上颌全口义齿后牙从牙槽嵴顶向颊侧分别外移2mm、4mm、6mm,腭侧基托的应力应变值随外移量的增加而增加(P＜0.05).结论 上颌全口义齿排牙时,后牙颊侧外移量的增加,导致腭侧基托中部应力应变值逐步增加,是引起基托断裂的重要原因之一.提示上颌全口义齿后牙排列以位于牙槽嵴顶为宜,其颊侧外移量好不超过2mm.
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不同大小颏兜牵引力的下颌骨三维有限元分析
目的:用三维有限元法分析不同大小颏兜后上牵引力作用下髁突软骨和下颌骨的应力分布和位移,探讨颏兜的作用机制.方法:在建立的"TMJ-下颌骨-颏兜矫形系统"三维有限元模型上,模拟颏兜加力400 g和1000 g,方向通过髁突中心,采用Super SAP(93)非线性有限元分析软件进行计算和分析. 结果:①颏兜牵引力的大小不能改变髁突软骨表面的应力分布趋势:前上部明显的压应力集中区,外上份出现以张应力为主的应力集中区;②颏兜牵引力的大小不能改变下颌骨及髁突的顺时针向旋转趋势,且牵引力的增大使其更明显;③颏兜牵引力使下颌骨顺时针向旋转的同时将使下颌骨发生变形:下颌枝向前弯曲,下颌体向下弯曲,且牵引力越大旋转、变形越严重.结论:通过髁突中心的颏兜牵引力无论其大和小,均难以抑制下颌髁突的生长,仅能改变下颌骨的生长方向,使其顺时针向旋转生长,同时下颌骨将可能发生一定的生长变形即下颌角增大、颏部下垂等.
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有限元法探讨犬下颌不全截骨牵张的佳截骨量
目的 利用不完全截骨牵张成骨重建犬下颌节段缺失的有限元模型,控制截骨程度,探讨佳截骨量.方法 有限元模型模拟不完全截骨,在加力(12N)牵张过程中观察犬下颌皮质骨逐渐加大截骨量时截骨部位的Von Mises应力,并与犬下颌骨的极限抗拉强度比较,以获得牵引时不发生断裂(骨折)的少剩余皮质骨量.结果 牵张过程中当连接处骨片剩余1mm时,滑动骨块和骨片的连接处Von Mises应力是47.76MPa,接近犬下颌骨的极限抗拉强度(约49.35MPa).结论 犬下颌行半侧不全截骨牵张成骨时,当连接骨片的剩余宽度小于1mm时,将大大增加牵张区骨折的危险性.
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咬合力对托槽与弓丝间摩擦力影响的有限元分析
目的:研究咬合力对托槽与弓丝间摩擦力影响.方法:应用有限元分析的方法,对咬合力对摩擦力的影响进行了模拟研究.研究不同大小的咬合力作用下,尖牙远中移动过程中,弓丝与托槽之间摩擦力的变化.结果:在咬合力的作用下,弓丝与托槽基底间的摩擦力随着咬合力的增加而减少;弓丝与托槽翼间的摩擦力随着咬合力的增加而增大.结论:弓丝与托槽之间总的摩擦力随着咬合力的增加而增大.
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正畸微种植体支抗的三维有限元研究进展
近年来,微种植体支抗在口腔正畸临床实践中的应用逐渐增多.与传统支抗相比,微种植体支抗体积较小且相对价格低廉、操作简便,能够解决更多疑难病例,但却仍然存在一定的失败率.为了进一步提高其稳定性,本文对国内外学者关于微种植体结构设计、骨质量、植体材料、正畸力载荷以及植入角度的有限元研究进行综述,进一步明确这些因素对于微种植体稳定性的影响,为微种植体支抗能够更加高效的应用于临床提供依据.
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下颌第一磨牙缺失两基牙双端固定桥修复的生物力学分析
目的:研究下颌第一磨牙缺失两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、下颌牙及其支持组织二维图像,通过计算机重建技术获得右下颌第一磨牙缺失后的双端固定桥桥体颊舌径分别为正常时的100％、90％、66.7％和50％与右下颌双端固定桥桥体及右下颌第二磨牙颊舌径均分别为正常时的90％、66.7％和50％的7个三维有限元模型,在相同垂直载荷和斜向载荷下分析了基牙牙槽骨高度及桥体大小对固定桥应力分布的影响.结果:当双端固定桥桥体颊舌径分别为正常大小的66.7％和50％时,固定桥两基牙中的第二前磨牙在垂直向加载时均出现明显应力集中；当下颌第二磨牙牙槽骨吸收程度等于及大于35％时,下颌第二前磨牙在其垂直向加载与斜向加载时均出现明显的应力集中,下颌第二磨牙在其垂直向加载时出现明显的应力集中.结论:固定桥受载的Von Mises大应力集中于连接体表面.对于下颌567双端固定桥,当桥体变窄,颊舌径小于正常大小的66.7％时,有可能会对基牙中的第二前磨牙造成损害.当下颌第二磨牙牙槽骨吸收程度等于及大于35％时,可能对双基牙都造成损害,并可能促使并加速牙槽骨的进一步破坏吸收.
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无牙下颌覆盖义齿利用双种植体修复的三维有限元分析
目的:探讨2个种植体进行无牙下颌覆盖义齿修复时,种植体位置、长度和基台高度对种植体及周围骨界面应力分布的影响.方法:建立无牙下颌覆盖义齿三维有限元模型.种植体垂直下颌骨植入.根据植入位点分别于第一前磨牙和侧切牙、长度分别为1 0mm、14mm和基台高度分别为2mm、6mm进行分组.模拟单侧咀嚼时大受力情况,于义齿46牙合面中央窝施加300N垂直向力,1#记为加力侧种植体,2#为对侧种植体,对模型各部分进行应力分析.结果:种植体植入第一前磨牙位点与侧切牙位点相比较,下颌骨和2个种植体应力均明显增加,加力侧种植体增幅明显.同一位点种植体长度为14mm时,与10mm相比较,下颌骨应力小幅减小,种植体应力小幅增加.当同一位点种植体基台高度为6mm时,与2mm相比较,下颌骨和1#种植体应力明显增加,2#种植体的应力小幅减小.结论:从大限度减小各部位应力角度考虑,单侧咀嚼力作用下,采用2个种植体进行无牙下颌覆盖义齿修复时,种植体植入侧切牙位点比第一前磨牙位点更有利;当植入位点相同时,增加种植体长度可小幅减小种植体周围骨组织应力,而种植体应力小幅增加;当基台高度减小,加力侧种植体和周围骨组织应力均明显减小.
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纤维桩修复上颌第一前磨牙剩余不同数目侧壁的应力分析
目的:研究上颌第一前磨牙在剩余不同数目的侧壁时,是否应采用纤维桩修复.方法:在建立左上颌第一前磨牙的有限元模型后,利用软件模拟出该牙齿分别在缺少0-4个侧壁时打桩和不打桩的模型.针对这五种情况,分别在中央窝行90°垂直加载和功能尖45°斜向加载150N的均匀力量,观察每种状态下打和不打纤维桩时剩余牙本质的应力分布状况,同时利用统计学软件统计五组模型打桩和不打桩有无统计学差异.结果:5组模型图中,在使用纤维桩的情况下,应力主要分布在纤维桩的顶端及牙颈部所对应的纤维桩处,应力从高应力区向桩尖方向逐步减小,在不使用纤维桩的情况下,牙本质的受力较小,而在力量加载相对的牙本质处,使用纤维桩比不使用纤维桩时应力有所增加;垂直加载情况下,在无侧壁和剩余1个侧壁时,P＜0.05,打纤维桩和不打纤维桩差异有统计学意义,而剩余侧壁数为2-4个时,P＞0,05,打纤维桩和不打纤维桩差异无统计学意义;对模型进行45°斜向加载情况下,无论剩余几个侧壁,P＜0.05,提示打纤维桩和不打纤维桩均是有差别的.结论:临床上上颌第一前磨牙做过根管治疗后,均应使用纤维桩来修复.
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6个种植体全牙弓固定修复无牙颌的末端种植体设计
目的:探讨6个种植体全牙弓固定修复时末端种植体倾斜角度和长度对种植体、周围骨界面及固定桥支架应力分布的影响.方法:用三维有限元方法建立五组下颌无牙颌修复设计模型.每组模型均为6个种植体,分别位于双侧侧切牙,第一前磨牙和第二前磨牙位置,前4个种植体相互平行,末端2个种植体根尖位于第二前磨牙位置,根据末端种植体远中倾斜角度及长度分为五组.将240N的力垂直加载于右侧第二前磨牙中央窝,分析记录每组模型各种植体和种植体周围骨界面的VonMises应力值.从加载侧起将种植体依次命名为1-6#.结果:1#末端种植体应力有不同程度降低,降幅依次为:Tilt45-L＞ Tilt30-S＞ Tilt30-L＞ Tilt45-S;2#种植体应力出现不同程度增加或维持不变;3#种植体应力出现不同程度降低.末端种植体倾斜后种植体周围骨组织应力发生不同程度的降低,降幅依次为Tilt45-L＞ Tilt30-S＞ Tilt45-S＞Tilt30-L.上部固定桥支架的应力,末端种植体倾斜45°时,种植体长度的影响不大;倾斜30°时,Tilt30-S组应力降低1.7％,Tilt30°-L组应力值降低8.5％.结论:从大限度减小各部位应力角度考虑,末端种植体倾斜比平行更有利;倾斜角度和长度可能存在一个适合的匹配关系.本实验条件下,如果倾斜30°,应选择与前部相同长度的种植体;如果倾斜45°,加长种植体更有利.
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牙齿与桩核三维有限元建模的初步探讨
目的:初步探讨如何建立可靠有效的牙齿与铸造桩核三维有限元模型.方法:采用切片法三维重建,人工网格划分并设定相应边界、加载条件.结果:本实验所建模型基本拟合了牙齿桩核的形态并符合其受力和约束情况.结论:牙齿与桩核三维有限元模型的可靠性取决于有效的三维重建,所选择网格数量、类型,所赋于材料力学特性参数的正确性及所设定边界条件应尽可能接近实际情况.
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摇椅形唇弓作用下下颌中切牙牙周膜应力分布的三维有限元研究
目的通过建立下中切牙的三维有限元模型对不同深度摇椅弓作用下牙周膜应力分布情况进行定性定量研究.方法采用有限元分析软件建立下中切牙牙周膜的三维有限元模型,所建模型包括783个节点、984个单元.分析其在摇椅弓作用下的应力分布规律.结果摇椅弓作用下下切牙牙周膜在唇侧颈缘和根中部为压应力区,在舌侧颈1/3为拉应力区,根尖部为压应力集中区.结论摇椅弓作用下下切牙有压低、唇倾的趋势,且此趋势随摇椅弓深度的加深而愈加明显.
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微螺钉型种植体支抗长度及直径对应力分布影响的三维有限元研究
目的探索微螺钉型种植体支抗的长度及直径对种植体周围骨组织内应力分布的影响.方法建立简单的上颌骨及不同长度直径的微螺钉型种植体的三维有限元模型,模拟临床实际情况,记录不同尺寸的种植体在相同的加载条件下周围骨组织内应力分布的情况,并进行比较.结果随着种植体直径的增加,骨组织内的应力明显降低;种植体长度的增加对降低应力没有明显作用.结论在所研究的尺寸范围内,种植体的直径对应力分布有重要影响,而种植体的长度对应力分布影响不大.
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牙根纵裂患者的咬合应力分析
目的 研究牙根纵裂致病的咬合力因素.方法 用光(牙合)法分析34例患者39颗患牙的接触合力分布,用三维有限元法分析下颌第一恒磨牙在11种受力状况下的内应力分布.结果 26例患者(31颗患牙)全口牙齿接触合力分布不均,患牙接触合力大;下第一恒磨牙受到咬合力与牙长轴方向呈30°,水平力与偏纵向力时,近中根根尖部根管壁出现了较大的拉应力且集中于其颊舌中线部位.结论 接受较大咬合力和有害应力并长期集中在患牙近中根根管壁的颊舌中线部位,是牙根纵裂发病的一个重要因素.
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模拟车载乘员撞击上颌骨损伤的有限元研究
目的:建立具有生物力学特性的动态颅面骨三维有限元模型,在上颌骨正面撞击时响应过程,探讨颅面骨外伤骨折的生物力学基础.方法:采用GE Lightspeed多层螺旋CT对一例老年无牙颌患者从头顶到下颌骨下缘CT扫描,三维影像重建,数据转换,运用自编程序和Nastran软件相结合方法,模仿汽车乘员在车内约束系统下撞击上颌骨正面.结果:获得颅面骨三维有限元生物医学模型,分析在正面撞击时颅面骨各部位应力改变.当着力点位于上颌骨,应力沿上颌骨、翼突、颧骨向颞骨颅底传导,同样也会影响颢下颌关节,髁突及髁突颈部应力有明显改变,骨结构的横截面积陡然减小的区域出现应力集中.撞击波呈梯度向后传导,在寰枕关节处应力集中,明显变化.结论:撞击波造成各部分应力改变会在骨缝连接处和骨关节处集中,出现传导改变和传导中断,形成较强大的应力梯度,游离端出现应力回弹,相应的张应力、剪应力易导致骨折的发生.而此处即为损害较严重的区域.撞击点处主要为压缩破坏,撞击点背面的骨组织为拉伸破坏,髁突等游离端主要为拉伸破坏,从理论上,这可能是撞击损伤的生物力学机理之一.
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机动飞行过载时操纵杆位置对飞行员操控影响的生物力学研究
目的 从生物力学角度探讨操纵杆位置对于机动飞行时操控工效的影响.方法 建立完整的人-椅系统有限元模型,该模型包括多体动力学假人、弹射座椅、约束系统以及惯性锁强制机构.对模型施加不同方向的加速度载荷,从生物力学的角度对比研究不同位置的操纵杆以及不同大小的椅背角对飞行员操控工效的影响.结果 相比于中央操纵杆加17°椅背角,侧位操纵杆加30°椅背角能使得飞行员在加速度场中产生较小的躯干位移以及较小的手部惯性力.结论 在机动飞行过程中,侧位操纵杆和较小的椅背角均有利于飞行员获得较好的操控工效,从而减小安全隐患.
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气密轴承接触活动性能的有限元建模
目的 分析航天服气密轴承活动特性的影响因素,改进航天服轴承的几何结构.方法 用有限元方法分析影响气密轴承活动特性的影响因素,分析了接触圆角、轴承密合度、装配预紧力、压力载荷等因素对接触密封应力情况的影响,通过样件轴承的活动性试验对有限元模型进行验证.结果 仿真分析得出了轴承整体应力的分布情况,得出了满足密封要求下小活动力矩的几何参数.有限元模型计算的气密轴承活动力矩随压力载荷的趋势与试验测量结果基本一致.结论 所建立的气密轴承有限元模型方法正确,适用性强,可以应用于其他轴承结构的理论分析.
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用于小动物磁感应热疗线圈的优化设计模拟
目的 在动物肿瘤磁感应热疗线圈式磁场发生装置的设计中,对传统螺线管线圈进行优化设计,提高治疗磁感应强度及均匀度.方法 采用螺线管线圈两端加补偿线圈的方式,通过COMSOL5.1有限元软件仿真,构建多匝线圈及补偿线圈模型,研究补偿线圈离端口的距离、电流以及匝数对磁感应强度的影响,确定了补偿线圈的佳位置、通入补偿线圈的电流以及匝数.结果 采用补偿线圈的设计方案与不采用补偿线圈方案相比,在佳位置处,相同条件下,其中心磁感应强度提高了约4.2％,磁场的均匀性提高了约66.7％.结论 与原设计相比,优化设计的磁感应强度与磁场的均匀性达到了较理想状态.
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基于体素的牙种植体及颌骨的有限元建模
目的为开发包含应力分析的牙种植PISA软件系统搭建有限元自动建模平台.方法首先利用VTK技术由患者的CT图像建立3D实体模型并进行可视化;然后根据颌骨特点进行种植体的选型、定位并重新采样;后通过将体素转换为8节点的正六面体单元来建立有限元几何模型;骨组织的材料属性值由节点的灰度值直接计算得到.结果针对目前临床应用多的骨内种植体,建立了适合牙种植体及颌骨特点的基于体素的有限元自动建模方法,能在几分钟内得到准确反映患者个体真实几何信息和骨材料状态的体素有限元模型.结论本文建立的方法使得在临床利用有限元应力分析对种植牙手术进行术前预测、评价成为可能.该方法也可用于微结构的有限元建模.
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胫骨骨折有限元模型建立及生物力学分析
目的：建立基于CT图像的正常人和胫骨平台骨折患者的胫骨三维有限元模型，计算出骨骼模型的位移和应力分布。方法通过对1名健康成年人和1名胫骨骨折患者膝关节的多排螺旋CT扫描，获得连续断层图片，将CT断层图像导入Mimics软件中建立人体胫骨三维面网格模型后，应用ANSYS软件对模型进行体网格划分，材料赋值，生成两人胫骨有限元模型，并对模型进行分析计算。结果胫骨平台外加载荷后，正常人与患者受载面的峰值应变出现的方位相反，正常人出现在胫骨内侧，而患者则出现在胫骨外侧。两者的等效应力均沿胫骨向下逐渐减小，且均在胫骨上中1／3处出现了应力集中现象，而患者还在骨折处出现应力集中；正常人的形变位移梯度比骨折患者明显；两人在整体应力分布变化上差异明显。结论成功建立了胫骨三维有限元模型，得出了正常人与骨折患者之间胫骨的生物力学特性差异，为骨科医师手术治疗方案的制定提供了重要参考依据。
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下颌升支矢状截骨术后固定方式与应力分布分析
1 临床资料1.1 一般情况选取牙列完整的健康成年男性1例,CT 扫描下颌骨(层厚1 mm),共扫描75张图像,利用有限元软件建立下颌骨三维有限元模型(3D-FEM),并模拟改良下颌升支矢状截骨术(BSSRO),分别模拟4种固定模式.在 3D-FEM 上模拟施加载荷,记录近远心骨段上的应力分布.
