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正颌外科软组织的有限元分析应用

发布于:2016-05-01 14:16
有限元分析

      X线头影测量法(x-ray cephalometrics method,RCM)是一种经典的、主要的颅颌面形态研究手段,已成为正颌正畸的临床诊断与治疗的重要手段,但RCM方法学有其本身的局限性。有限元分析方法(finite element method,FEM)作为一种在工程领域得到广泛应用的有效而可靠的数值计算方法。Booksein首次将FEM用于颅颌面生长的形态学研究。FEM克服了RCM很多不足,它能对颅颌面形态进行可靠、精细的分析,是一种很有发展前景的分析手段。
      采用三角形常应变单元作为单元形式,将X线头颅定位片上的颅颌面软组织划分成由许多三角形单元组成的网状结构。与有限元分析有关的有:①单元和节点;②应变张量;③应力应变。大家将30个节点组成25个三角形单元进行算,针对每个小单元,主要计算如下参数:①最大主应变:每个单元中相对于初始构形变形后所有方向中应变份量最大值。②最小主应变:每个单元中相对于初始构形变形后所有方向中应变份量最小值。③单元的大小变化=(最大主应变+最小主应变) 2。④单元的形状变化=最大主应变-最小主应变  2。⑤单元形态变化为大小变化与形状变化之和。⑥单元的面积比率=变形后面积与变形前面积之比。同时,还计算了每个节点的位移变化,并进行比较。
      系统的组成 本研究所用计算机为PⅢ450,其硬盘8.4g,内存128MB,计算机主频为450MHZ,显示器分辨率800×600。另配日本产DT-4103型图形数字化仪一台,HP-200打印机一台。数字化仪的有效区域为384 mm×384mm,分辨率为0.1mm。
      系统的程序构成 系统启动、病例资料输入、有限元运算、输出打印、有限元图形及数据显示。
      将正颌外科软组织二维形态有限元系统应用于5种术式下正颌外科手术患者63例,其中:①上颌Le FortⅠ型截骨前徙患者12例,男7例,女5例积,导致上唇凹部22单元区域被显著压缩变小;上唇牙槽侧软组织显著后移,并且轻度上移,上唇凹并未变浅,反而加深;上唇唇红部各点位移最大,其次是牙槽侧软组织各点及上唇凹点。
      下颌后退术(单元1~15,25):单元变化以形状变化为主。以上说明下颌后退使颏部单元5~8所在区域软组织受牵拉机械力作用厚度显著增加,同时单元5区域形态发生明显变化。下唇基部厚度增加,颏唇形态变化较大。单元25面积增加,形态发生了一定变化,表明下颌后退手术对上唇红形态有较大影响;下颌整体后下移动,颈上点,颏下、颏顶点随之后下移位,颏唇沟点也向后下移位,颏唇沟加深。受下唇影响,上唇部下降后移;颏顶点移位最大,颈点移位最小。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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