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下颌骨骨折有限元模型的建立及相关研究

2011-06-08朱国雄黄迪炎

实用医药杂志 2011年1期
关键词:有限元模型

徐 岩,朱国雄,黄迪炎

下颌骨是颌面部体积最大,位置最突出的骨骼,容易受损伤,在平时或战时其损伤的发生率均较高,颌面骨折首位,占颌面骨折的55%~72%。本研究建立下颌骨骨折三维有限元模型,分析下颌骨创伤可能引起骨折的力学变化情况。

1 资料与方法

1.1 研究对象 选择1名健康女性,年龄25岁。牙列完整,无任何口腔疾病志愿者为测试对象。对其下颌骨进行扫描。扫描范围:由髁部到髁状突进行横断扫描。

1.2 方法 采用德国西门子公司16排螺旋CT对受检者头面部扫描,测试对象采取仰卧位,眶耳平面与水平面垂直,选择骨组织窗扫描,层厚0.625mm,床进速度1 mm/s。扫描时扫描方向为近远中方向,扫描标志线与下颌平面平行,由颏部到髁突连续扫描。总共获取断层影像101张,直接以Dicom3.0医学数字通讯标准以光盘形式存储。将获得的断层影像导入比利时Materialise公司的医学影像三维重建软件Mimics中,直接建立下颌骨三维表面模型(图1),并在Mimics软件中FEA模块下进行表面网格划分,通过接口网格模板导入MSC.patran,可以在封闭的曲面风格上生成四面体,故利用软件功能将前面导入的颅上颌骨面网格进行拓扑,从而生成四面体网格,这样就完成了下颌骨三维实体网格划分。利用软件中自带的CT图像灰度值-组织力学材料性质关系公式,对三维下颌骨网格模型各单元进行材料分配。本实验所涉及的生物材料的材料力学特性为非均质、连续和各向同性的弹性材料。选择骨皮质弹性模量为104700kPa(1kPa=7.5mmHg),泊松比为0.30;……

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