面部软组织三维有限元建模和变换

为了实现在临床上快速地为病人建立个体化有限元模型用于正畸治疗的术前预测,研究首先在正常颌型志愿者A的CT数据的基础上建立一个包含皮肤、肌肉和脂肪的通用唇面部软组织三维有限元模型。然后通过选取的面部标志点,使用径向基函数(Radial Base Function,RBF)插值法把通用模型变换成志愿者B的唇面部模型而实现通用模型的个体化。结果显示志愿者B的个体化模型和其CT数据在唇面部区域的平均误差在0.47mm左右,而且具有较好的相似度。

阻塞性睡眠呼吸暂停综合征的生物力学研究

利用CT扫描数据,建立一个由硬腭水平位置至气管约第2,3软骨下端的人体上气道三维有限元模型,采用睡眠呼吸暂停综合征(OSAS)事件发作期间上气道内典型压力曲线和最大压力曲线,分别对模型上气道表面施加动态载荷,分析解剖结构和生理过程之间的关系。计算结果表明在OSAS事件发作期,最易发生塌陷的部位是软腭后区,其次是舌后区和会厌后区;正常的上气道解剖结构在异常的压力作用下仍然可能发生狭窄和塌陷;OSAS事件发作期的呼吸过程中,软腭后区、舌后区、会厌后区等各个平面的前后径变化均大于左右径的变化;解剖结构异常不是OSAS发病的必要条件。

线性全口义齿下颌牙槽嵴黏膜应力分布的有限元分析

目的:分析在正中和侧方两种颌位下线性全口义齿基托下组织上的应力分布状况。方法:采用CT-CAD-FEA系统建立牙槽嵴重度吸收上下颌无牙颌骨、黏膜及2种型全口义齿的三维有限元模型,用三维有限元法研究比较线性与解剖全口义齿对下颌牙槽嵴黏膜应力分布的影响。结果:(1)在正中颌位时,线性和解剖全口义齿对基托下应力分布的影响未见明显的区别;在磨牙区,舌侧应力大于颊侧应力。(2)在侧方颌位时,工作侧磨牙区线性应力小于解剖,在非工作侧的磨牙区颊侧,线性应力分布范围则较解剖更广泛。结论:在侧方时,线性全口义齿下颌基托下黏膜的应力分布较解剖全口义齿更均匀和广泛。

面部软组织三维有限元模型的个性化转换及临床应用初探

目的探讨通用型面部软组织三维有限元模型的个性化转换方法，为正畸临床分析前牙内收对面部软组织形态的影响提供参考。方法以1名健康志愿者A的螺旋CT数据为基础，建立包括表面皮肤、脂肪、骨骼、牙齿及7对口周肌肉在内的通用型面部三维有限元模型。分别选取1名健康志愿者B和1例临床错猞患者，利用两者锥形束CT重建数据与通用型模型的解剖性标志点坐标值，使用基于径向基函数的插值算法对通用型三维有限元模型进行个性化转换，将个性化转换后的三维有限元模型与锥形束cCT重建数据重叠，进行个性化转换验证。选取2例具备完整治疗前后锥形束CT数据的临床错猞患者，将治疗前后锥形束CT三维重建数据重叠，获得前牙内收及前部牙槽嵴表面的改建量，作为边界条件代入治疗前个性化三维有限元模型计算，得到预测模型，将其与治疗后锥形束CT重建数据进行三维比较，调整并找出合理的赋值。结果个性化转换得到的三维有限元模型与锥形束CT重建数据的软、硬组织表面平均差值分别为0．47和0．75mm，通过改进模型转换的方法，可使面部软组织区域的正负平均差值缩小至＋0．29和-0．21mm。对于预测模型，将皮肤、肌肉和脂肪的泊松比均设为0．45，弹性模量分别设为90．0、6．2和2．0kPa时可获得最佳预测结果。结论利用锥形束CT数据，并使用径向基函数的插值算法，可实现通用型三维有限元模型的个性化转换，得到包含面部不同层次软组织的个性化三维有限元模型。

侧方[牙合]时线性[牙合]种植覆盖全口义齿下颌种植体周围骨组织的应力分布

目的通过比较侧方袷时线性[牙合]和解剖[牙合]种植覆盖全口义齿下颌种植体周围骨组织的应力分布，为线性袷种植覆盖全口义齿的临床应用提供依据。方法选择牙槽嵴重度吸收的无牙颌志愿者1名。采用薄层CT及ANSYS7．0软件建立志愿者颌骨、黏膜、两枚位于下颌尖牙区由杆卡附着体连接的种植体、线性[牙合]和解剖[牙合]种植覆盖全口义齿的三维有限元模型，模拟咀嚼肌肌力加载下侧方[牙合]时两种模型下颌种植体周围骨组织的应力分布。结果侧方[牙合]时解剖[牙合]模型下颌种植体周围骨组织的应力主要集中于工作侧种植体的舌侧偏远中；线性[牙合]模型下颌种植体周围骨组织的应力分布于工作侧与非工作侧种植体偏远中，且两侧均有较广泛的应力分布。两种模型种植体周围骨组织的应力峰值均出现于工作侧，垂直方向上应力（σ2）显示，解剖[牙合]和线性[牙合]模型的压应力分别为-6．47MPa、-4．86MPa，拉应力分别为6．81MPa、3．04MPa，最大主应力（σ1）显示，解剖[牙合]和线性[牙合]模型的压应力分别为-4．20MPa、-3．48MPa，拉应力分别为7．20MPa、5．33MPa。结论对于两枚种植体支持的、杆卡附着体固位的下颌种植覆盖全口义齿，在[牙合]力相同的情况下，侧方[牙合]时线性[牙合]种植覆盖全口义齿下颌两侧种植体负载的[牙合]力比解剖[牙合]更均匀，且种植体所受负荷小。