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下颌骨体部牵张成骨应力分布与位移的研究

史真  
【摘要】:牵张成骨(distraction osteogenesis,DO)已经广泛应用于颅骨、上、下颌骨及牙槽嵴等的扩张延长,是矫治牙颌面发育不足及整复颌骨缺损畸形的一个重要手段。牵张时的力学机制究竟怎样影响骨的形成还不十分清楚,对牵张成骨的生物力学研究尚需深入。有限元法(finite element method,FEM)是一种先进、有效的口腔生物力学研究方法,尽管已广泛应用于口腔医学领域,但采用FEM进行牵张成骨的研究,国内外鲜见报道。本实验首次在计算机上建立一个下颌骨牵张成骨的三维有限元模型,分析不同加载条件下,下颌骨体部牵张成骨的应力分布特点与位移趋势,为深入研究牵张成骨奠定基础,并为临床提供一定的参考依据。 本研究内容包括:1、用CT扫描技术与计算机软件(AutoCAD、PATRAN、NASTRAN)相结合,建立模拟骨皮质切开的下颌骨三维有限元总体模型;2、在建立的下颌骨三维有限元模型上模拟下颌骨牵张成骨术。分别进行下颌骨体部单、双侧,颏部、颏部与双侧下颌骨体部同时加载,研究两种加载方向(与下颌骨体下缘平行和与上颌(牙合)平面平行)对下颌骨应力分布与位移趋势的影响。 研究结果如下: 1.建立了人下颌骨牵张成骨的三维有限元总体模型,可以根据需要调用。 2.无论哪种条件的加载,下颌骨的Von Mises应力均集中在加载部位。随着加载力值的增加,Mises应力也增大,成线性关系。 第四军医大学硕士学位论文 双侧加载较单侧加载的应力大,与上领聆平面平行方向加载较与下 领骨体下缘平行方向的加载应力大。多部位的下领骨DO,对下领 骨体部应力无明显影响,而使颁部应力明显增大。 3.位移与加载力值成线性关系。颊部、下领角部在单侧加载 时向对侧偏斜多,双侧加载时矢状向位移趋势大。与下领骨体下 缘平行加载时,颊顶点、下领角点均表现为向对侧后下方移位趋 势。与上领矛箫砰面平行加载时,颇顶点、下领角点均表现为向对侧 前上方移位。与下领骨体下缘平行加载较与上领牙合平面平行加载 时,颇顶点向对侧的位移趋势大,下领角点向对侧的位移趋势小。 4.顿部与下领骨体部同时DO时,颇顶点、下领角点均表现 为向对侧后下方移位。 结论: 1.有限元法是研究下领骨牵张成骨生物力学的有效手段。 2.VonMises应力集中在加载部位。双侧加载、与上领牙护开面 平行的加载应力更大。同时延长与加宽下领骨,颊部应力明显增 大。 3.下颇骨体部DO时,单侧加载,颇部、下领角部向对侧偏 斜多,双侧加载时,矢状向位移趋势大。牵张方向与下领骨体下 缘平行,可能造成开聆、颁部偏斜等并发症。 4.颁部与下领骨体部同时DO,两种方向的加载均可能造成 开聆。


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