1、牽張成骨(distractionosteogenesis，DO)已有近百年歷史，最早用于四肢長骨的牽張延長。上世紀70年代初期，Snyder等人首先進行了下頜牽張成骨的實驗研究，近十年來，利用牽張成骨技術進行頜骨缺損修復以及頜骨延長的研究取得了長足的進步。鎳鈦記憶合金牽引器經動物實驗證明其能有效的進行下頜骨的增高和延長。為了進一步獲得力量更持續(xù)、超彈性范圍更大的牽引器，我們設想借助有限元的方法建立牽引器的有限元模型，并探討實現(xiàn)有限元模型

2、的動態(tài)可視化的方法，為牽引器的計算機輔助設計(computeraideddesign，CAD)奠定基礎。 不完全截骨牽引成骨重建犬下頜骨節(jié)段缺失的實驗取得了成功，為進一步研究怎樣控制截骨；怎樣控制牽引方向不發(fā)生偏差；下頜骨各部位受牽引力的影響會發(fā)生哪些變化，能否導致關節(jié)紊亂的發(fā)生等問題，我們設想建立其有限元模型，從生物力學角度對這些問題進行深入研究。本研究共分為四部分： 第一部分用于計算機輔助設計的鎳鈦記憶合金牽引器有限

3、元模型的建立目的：探討一種用于計算機輔助設計的鎳鈦記憶合金(NTMA)牽引器有限元模型的建立方法。 方法：用Pro/E軟件建立一個具有正弦波形、波長為60mm，振幅為10mm的鎳鈦記憶合金牽引器的幾何模型，導入Marc軟件，對其進行幾何修復后生成實體單元，并按實際模擬邊界條件，按鎳鈦合金定義初始條件和材料特性，最終得到鎳鈦記憶合金牽引器有限元模型。 結果：建立了用于計算機輔助設計的鎳鈦記憶合金牽引器有限元模型，可以預測一

4、定形狀的牽引器在變形過程中(各時段)其本身結構中各節(jié)點、單元的受力、位移情況。 結論：本研究率先運用鎳鈦記憶合金有限元模型進行計算機輔助設計，這一技術將有助于提高鎳鈦記憶合金器件的設計精度，并縮短其設計周期，節(jié)約設計成本。 第二部分鎳鈦記憶合金牽引器有限元模型的動態(tài)可視化方法探討目的：探討形成鎳鈦記憶合金牽引器有限元模型動態(tài)可視化應力云圖的方法。 方法：建立鎳鈦記憶合金牽引器有限元模型，利用Windows界面下的

5、VB語言中的RGB函數(shù)，把有限元模型的數(shù)值信息與彩色應力云圖顯示相關聯(lián)，當前步變形后產生的靜態(tài)云圖覆蓋上一步的云圖，同時有限元模型也發(fā)生響應的位移，即形成動態(tài)可視化的鎳鈦記憶合金牽引器變形時的應力云圖。 結果：把有限元模型得到的數(shù)值范圍等分為12個值域，每個值域對應一種顏色，數(shù)值越大，顏色越暗。把得到的52幅鎳鈦記憶合金牽引器有限元模型的瞬時應力云圖連續(xù)顯示就實現(xiàn)了場量變化的動態(tài)模擬。 結論：利用計算機VB語言可以通過畫

6、面的連續(xù)顯示的方式動態(tài)而直觀地體現(xiàn)有限元模型計算結果，可以觀測牽引器選取剖面上整個變形過程的應力云圖，模擬真實的運動過程，從而方便地發(fā)現(xiàn)牽引器受力的危險點，為改進設計提供依據(jù)。 第三部分不完全截骨牽引成骨重建犬下頜骨節(jié)段缺失的有限元建模研究目的：建立不完全截骨牽引成骨重建犬下頜骨節(jié)段缺失的有限元模型。 方法：運用Mimics軟件讀取基于實驗犬下頜骨CT資料的DICOM數(shù)據(jù)形成幾何模型，在Magics軟件中使用cut工具對

7、幾何模型進行切割，模型由犬左邊非牽張側下頜骨、右側滑動骨塊(傳送盤骨段)、右側包括下頜支的基骨、滑動骨塊與基骨連接處骨片、重建鈦板組成，每個部分依靠Magics的粘接功能粘在一起，生成實體單元后在MARC軟件中完成模型的力學分析。 結果：在國內外首次建立了不完全截骨牽引成骨重建犬下頜骨節(jié)段缺失的有限元模型，可模擬牽引過程，觀察任意點的應力、位移情況，并可選取模型的任意部分，查看其相應計算結果。 結論：可以用有限元的方法對

8、保留舌側部分骨皮質的不完全截骨牽張成骨進行力學研究，為這一成果早日應用臨床打下理論基礎。 第四部分不完全截骨牽引成骨重建犬下頜節(jié)段缺失的有限元法力學研究目的：利用不完全截骨牽引成骨重建犬下頜節(jié)段缺失的有限元模型控制截骨程度，力求找到最佳截骨量；計算牽引過程中下頜骨各部分受力情況、位移趨勢；推測牽引對下頜關節(jié)(髁狀突)的影響。 方法：有限元模型模擬不完全截骨，在加力(12N)牽張過程中觀察犬下頜皮質骨截骨處(連接處骨片)分

9、別剩2.1、2、1.7、1.4、1、0.8、0.6mm時其VonMises應力，并與犬下頜骨的極限抗拉強度比較；計算當連接處骨片剩余寬度最小而不發(fā)生斷裂(骨折)時，下頜骨一些特定標志點所受最大主應力和VonMises應力；在上一步基礎上，計算當下頜骨滑動骨塊移動1mm時，一些特定標志點的位移、所受最大主應力和VonMises應力。 結果：牽引過程中當連接處骨片剩余1mm時，滑動骨塊和連接處骨片的VonMises應力都是47.76

10、MPa，最為接近犬下頜骨的極限抗拉強度(約49.35MPa)；此時在牽張側第五臼齒、髁狀突前斜面前緣中點和髁狀突后斜面后緣中點所受應力較大其VonMises應力分別為：0.3726、0.2408、0.1051MPa，并且前兩點所受最大主應力為壓應力、后緣中點為拉應力，在非牽張側不受應力的影響；當下頜骨滑動骨塊在此基礎上移動1mm時，牽張側和非牽張側各標志點位移均有不同程度的增加。 結論：犬下頜行半側不全截骨牽引成骨，當連接骨片的