頜面部骨骼模型的三維重建及碰撞的有限元分析.pdf

1、頜面部是人體的暴露部位，無論是在和平年代還是戰(zhàn)爭時期，頜面部骨骼都非常容易受到損傷，其中碰撞損傷是最常發(fā)生的。所以，對于頜面部骨骼碰撞損傷的研究具有非常重要的醫(yī)學價值。傳統(tǒng)的的試驗包括尸體試驗、動物試驗、實物模型試驗等等。這些試驗需要很長的試驗準備時間、高額的試驗費用，而且最大的問題是難控制試驗的重復性。隨著有限元分析的不斷發(fā)展，一種全新的試驗方法被引入口腔醫(yī)學領域。
　　 使用三維有限元模型模進行試驗與傳統(tǒng)試驗方法比較，有成本

2、低、風險小、可重復、易控制、結(jié)果直觀易比較等優(yōu)點。本文試圖通過一種全新的模型建立方法，重建一個單側(cè)顳頜關節(jié)強直患者的，滿足碰撞非線性有限元分析試驗的頜面部骨骼三維有限元模型。這種逆向的方法建立頜面部骨骼三維有限元模型在以往的文獻中未見記載。
　　 選擇選擇一名全身發(fā)育正常的青年男性（30歲）左側(cè)顳頜關節(jié)強直患者作為建模對象?；颊咭蛴啄陼r患化膿性中耳炎致使左側(cè)顳頜關節(jié)內(nèi)強直10余年。對患者頜面部行CT掃描，將數(shù)據(jù)以DICOM格式保

3、存。將DICOM格式數(shù)據(jù)導入Mimics中，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理得到頭顱3D模型，并以STL格式輸出。將STL文件導入Geomagic中，斷開固連的上下頜牙，進行補洞簡化模型，光順三角面片，行成NURBUS曲面941個。將曲面以igs格式導入UG和CATIA中進行修改，得到頜面部骨骼CAD模型。將CAD模型導入Hypermesh中，對模型進行網(wǎng)格劃分，設置邊界條件。將劃分好網(wǎng)格的模型導入Ansys-LS_DYNA設置初始條件。至此逆向方法建立的

4、頜面部骨骼有限元模型制作完成。
　　 在Ansys-LS_DYNA中模擬10m/s速度對模型頦部進行碰撞。通過有限元分析得到應力分布圖，檢測模型幾何相似性和應力相似性。同時驗證了一側(cè)顳頜關節(jié)強直病人在模擬的碰撞過程中顳頜關節(jié)及髁突頸部受力集中與正常人一致。
　　 結(jié)論：（1）逆向方法建立的頜面部骨骼有限元模型可以進行碰撞非線性有限元分析。模型幾何相似性和應力相似性好。
　　 （2）顳頜關節(jié)強直病人在模擬的碰撞過程