包含颞下颌关节的下颌骨有限元建模-论文.pdf

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1、生物医学工程研究２０１３，３２（３）：１６２～１６６ＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｉｏｍｅｄｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈ包含颞下颌关节的下颌骨有限元建模１１１１△１，２郭维鹏，李亚兰，唐志雄，蒋文涛，樊瑜波（１．四川大学工程力学系，生物力学工程实验室，成都６１００６５；２．北京航空航天大学生物与医学工程学院，生物力学与力生物学教育部重点实验室，北京１００１９１）摘要：为获得颞下颌关节下颌骨的应力分布提供更为有效的有限元模型。用Ｍｉｍｉｃｓ１０．０导入正常人的颌面ＣＴ建立其下颌各部位的有限元模型，通过ＣＡＥ软件ＡＢＡＱＵＳ６．１０进行有限元分析。获得了完整的下颌骨、颞下颌关节有限

2、元模型，及后牙咬合状态下模型各部位应力分布等数据。通过分析数据发现，关节盘高应力区主要集中在关节盘中带和后带，而关节盘各部分应力表现为关节盘颊侧应力高于舌侧，顶部应力高于底部，中带平均应力最大，后带次之，前带最小。关键词：颞下颌关节；下颌骨；髁突；缆索元；有限元；生物力学中图分类号：Ｒ３１８文献标识码：Ａ文章编号：１６７２６２７８（２０１３）０３０１６２０５ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＭｏｄｅｌｉｎｇｏｆｔｈｅＭａｎｄｉｂｌｅｗｉｔｈＴｅｍｐｏｒｏｍａｎｄｉｂｕｌａｒＪｏｉｎｔ１１１１１，２ＧＵＯＷｅｉｐｅｎｇ，ＬＩＹａｌａｎ，ＴＡＮＧＺｈｉｘｉｏｎｇ，ＪＩＡＮＧＷｅｎｔａｏ，ＦＡ

3、ＮＹｕｂｏ（１．ＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＢｉｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｉｃｈｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００６５，Ｃｈｉｎａ；２．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＢｉｏｍｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＭｅｃｈａｎｏｂｉｏｌｏｇｙｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＳｃｈｏｏｌｏｆＢｉｏｌｏｇｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＭｅｄｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉｈａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｐｒｏｖｉｄｅａｅｆｆｉｃｉｅｎｔｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｗｈｉｃｈｃａｎｉｎｖｅｓ

4、ｔｉｇａｔｅｔｈｅｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍａｎｄｉｂｌｅｗｉｔｈｔｅｍｐｏｒｏｍａｎｄｉｂｕｌａｒｊｏｉｎｔ．ＵｓｉｎｇＭｉｍｉｃｓ１０．０ｔｏｇｅｔｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｗｉｔｈｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌＣＴｄａｔａｏｆｔｈｅｍａｎｄｉｂｌｅ，ｔｈｅＣＡＥｓｏｆｔｗａｒｅＡＢＡＱＵＳ６．１０．１ｗａｓｕｓｅｄｔｏｃａｒｒｙｏｕｔＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓ．Ｗｅｇｏｔａｍｏｄｅｌｗｉｔｈａｌｌｔｈｅｐａｒｔｉｎｓｔａｎｃｅｏｆｔｈｅｍａｎｄｉｂｌｅ，ａｎｄａｌｓｏｇｏｔｔｈｅｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌ

5、ｕｎｄｅｒｐｏｓｔｅｒｉｏｒｃｌｅｎｃｈｉｎｇｓｔａｔｅ．Ｉｔｓｅｅｍｓｔｈａｔｉｎｔｈｅａｒｔｉｃｕｌａｒｄｉｓｃ，ｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔａｖｅｒａｇｅｓｔｒｅｓｓｌｏｃａｔｅｓｉｎｔｈｅｍｅｄｉａｌｚｏｎｅ，ａｎｄｔｈｅｌｏｗｅｓｔｓｔｒｅｓｓｏｃｃｕｒｓｉｎｔｈｅａｎｔｅｒｉｏｒｚｏｎｅｏｆｔｈｅｄｉｓｃ，ａｎｄｔｈｅｓｔｒｅｓｓｉｎｔｈｅｔｏｐｓｕｒｆａｃｅｏｆｔｈｅｄｉｓｃｉｓｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｅｂｏｔｔｏｍｓｕｒｆａｃｅｏｆｔｈｅｄｉｓｃ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＴｅｍｐｏｒｏｍａｎｄｉｂｕｌａｒＪｏｉｎｔ；Ｍａｎｄｉｂｌｅ；Ｃｏｎｄｙｌｅ；ＳｐｒｉｎｇＥｌｅｍｅｎｔ；Ｆｉｎ

6、ｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔ；Ｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｃｓ［３－５］具特色的有限元模型。１引言随着研究的深入和技术手段的提高，现有的有下颌骨是颌面部诸骨中创伤发生几率最大的部限元模型已越来越多的引入了各种生理因素和条［１］件。如ＴＭＪ作为下颌骨唯一的双联动关节，因其与位，其损伤极易造成颞下颌关节（ＴＭＪ）的间接性［６］损伤，并产生关节强直、关节盘病变、髁突病变及关各类下颌疾病的关联性，已引起广泛的关注。各节紊乱等后遗症［２］。为更好的了解下颌骨的应力肌肉群（如：咬肌，颞肌等）因其对下颌应力分布的分布，有限元方法已被广泛应用于围绕下颌骨及重要作用，已成为下颌骨有限元建模的必需条［７］ＴＭＪ损伤和修复

7、治疗的研究，并因此建立了许多各件。由于建模周期、材料本构关系和约束的复杂性等基于计算成本的考虑，不同学者往往根研究△通信作者Ｅｍａｉｌ：ｓｃｕｂｍｅ＠ａｌｉｙｕｎ．ｃｏｍ第３期郭维鹏，等：包含颞下颌关节的下颌骨有限元建模１６３内容和关注部位的不同，对模型进行必要的简化。［３］如：Ｈｉｒｏｋｏ因关注关节盘的应力分布，而将下颌骨简化，只保留髁突部分并将其定义为刚体；Ｂｕｊｔáｒ［８］等着重研究不同年龄段下颌骨的生物力学特性，因而简化了关节盘，只保留