唇腭裂面中份发育不全的矫治手术方案的有限元研究

论文摘要

唇腭裂是常见的先天性发育畸形,也是得到社会广为关注的先天性疾患之一。唇腭裂患儿一般在婴儿期的3~6个月左右需进行唇裂与腭裂的修复手术,但由于手术的创伤与瘢痕作用,修复手术后常继发不同程度的面中份发育不全,随着患者的生长发育,会影响咬合、发音、呼吸、容貌等。因此,唇腭裂患者在骨骼发育成熟后还需要做矫治手术治疗以改善口腔功能和容貌。目前,唇腭裂矫治手术方案的设计还处在临床经验阶段。本文的研究是用有限元法模拟临床牵张成骨矫治唇腭裂面中份发育不全的手术方案设计。它包括:建立LeFort I、LeFort II、LeFort III型三种截骨术后的离段骨块复合体的有限元模型;研究分别在力牵引和位移牵引下,LeFort I、II、III型截骨骨块的受力和位移分布规律;从而为实际临床手术方案的制定提供技术指导和支持。本课题的研究方法是:对获取的连续扫描的颅面复合体CT图像进行处理,利用CAE软件和力学手段建立具有高度几何相似性的颅面骨三维几何实体模型;模拟该临床牵张成骨手术方案,建立LeFort I、II、III型截骨骨块的三维实体有限元模型,且对面部皮肤等软组织、腭部瘢痕力和截骨边界进行了有限元建模;用相同条件的力和位移分别牵引LeFort I、II、III型离段骨块(位移牵引下LeFort III型截骨骨块的作用点与其他类型不同)。有限元分析结果给出如下结论:①力牵引不加钛板时LeFort I型截骨骨块水平左右侧向位移较大,II、III型则较小;相同位移加载条件下,LeFort I、II型截骨骨块各方向位移及等效应力分布趋势与力加载时基本相同。②按照手术方案腭裂部位加钛板后, I型截骨块水平左右向的位移明显变小,应力明显增大,且最大应力在钛板上,钛板应有足够的刚度; II、III型截骨骨块加钛板前后位移、应力大小无明显变化,II型最大等效应力值变小;LeFort I、II、III型截骨块加板前后竖直方向的位移基本没影响。③对于I型截骨骨块力加载下,模型变化为前部往里收,后部往外扩;加板后模型左右两部分内侧的相对位移减小。④I型截骨骨块的软组织材料参数改变后,位移值与其参数的成近似相同反比例的减小。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及研究目的
• 1.2 国内外的研究状况
• 1.3 颅颌面复合体三维有限元建模的发展状况
• 1.4 本文采用的生物力学假设
• 1.5 论文的主要内容与结构
• 第二章 相关理论
• 2.1 颅颌面硬组织的解剖学特征
• 2.2 完全性唇腭裂患者上颌骨的形态学特点
• 2.3 面中份发育不全的矫治手术方式
• 2.4 牵张成骨技术
• 2.5 本课题研究方法可行性的论证
• 第三章 断层图像数据处理及三维几何实体建模
• 3.1 建模素材
• 3.2 建模步骤
• 3.3 本章 小结
• 第四章 唇腭裂牵张成骨矫治手术方案的有限元初步分析
• 4.1 有限元模型的建立
• 4.2 边界条件的确定
• 4.3 加载工况设计
• 4.4 求解结果
• 4.5 结果分析总结
• 第五章 结论
• 5.1 全文总结
• 5.2 讨论与展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢