荣起国 作品数:84 被引量:525 H指数:14 供职机构: 北京大学工学院力学与空天技术系 更多>> 发文基金: 国家自然科学基金 中国博士后科学基金 北京市自然科学基金 更多>> 相关领域: 医药卫生 自动化与计算机技术 天文地球 交通运输工程 更多>>
Micro-CT月骨矢状面有限元模型建立及应力分析(英文) 被引量:1 2017年 背景:腕关节生物力学机制复杂,过去的研究多着眼于腕骨间应力的传导,但对腕骨内部骨小梁的应力分布及形变特点研究极少。目的:建立人月骨矢状面的二维有限元模型,并探讨在月骨矢状面上施加轴向应力时应力的分布规律及形变特点。方法:运用Micro-CT扫描离体的正常人月骨标本,将处理后的矢状面图像导入有限元分析软件,建立起月骨矢状面的二维有限元模型。在二维有限元模型上均匀地选取9个兴趣区,计算每个兴趣区的第一主应力、第三主应力及节点等效应力、平面剪切力及纵向位移,比较其大小和方向,并生成月骨矢状面二维有限元模型的形变图、各应力及位移云图。结果与结论:①人月骨矢状面的二维有限元模型分析:月骨矢状面近端兴趣区所受的应力大于远端兴趣区所受的应力;月骨矢状面掌侧兴趣区所受的应力大于背侧兴趣区所受的应力;月骨矢状面近端和远端的掌、背侧兴趣区所受的应力分别大于对应的月骨中间兴趣区所受的应力;月骨矢状面远端兴趣区被压向近端,近端中间区域的兴趣区被压向远端,而近端掌侧和背侧兴趣区的纵向位移方向随着腕关节姿势的不同而不同;屈腕位和背伸位时各兴趣区的应力和位移明显增加。此外,实验还发现应力集中区域是平面剪切力方向发生变化及轴向位移方向发生变化的主要区域。②结果证实:月骨矢状面在施加轴向应力时,其应力分布具有一定的规律,在月骨矢状面近端的掌、背侧及远端的掌、背侧形成4个应力集中区。而且,腕关节的姿势可以明显地影响月骨矢状面上所受的应力大小和分布。 杜传超 熊革 任爽 荣起国 张衡关键词:数字化骨科 月骨 腕关节 MICRO-CT 应力集中区 模拟功能咬合时人颞下颌关节内的应力分布和位移特征 被引量:20 2003年 为了认识正中咬合时颞下颌关节(TMJ)内的应力分布和位移特征 ,作者采用基于小波金字塔分解的方法对人颅颌面CT、MRI医学图像进行融合 ,以测量和分析颅颌面部各咀嚼肌的三维肌力向量 ,再借助实验获得的人TMJ各结构的材料性能参数和在活体基础上建立的模拟了关节内接触关系的TMJ三维非线性有限元模型 ,计算并分析正中咬合时TMJ内各结构的应力和位移。结果显示 ,正中咬合时关节盘、髁突和关节窝表面应力分布的范围和力值大小差异较大 ,以髁突受力最大 ,关节窝次之 ,而关节盘相对较小。正中咬合时关节盘、髁突和关节窝向上、后及内侧移动 ,以髁突位移最大 ,关节盘次之 ,关节窝最小。研究表明 ,在临床实践中 ,系统、合理地计算和分析正中咬合时TMJ内的应力分布和位移特征是切实可行的 。 胡凯 张晔缨 柳春明 荣起国 熊春阳 邱本胜 赵芳启 方竞关键词:颞下颌关节内 应力分布 颞下颌关节髁突软骨的三维微观区域形貌及其纳米弹性性能 被引量:2 2006年 目的:探讨颞下颌关节(temporomandibular joint,TMJ)髁突纤维软骨在纳米量级的区域形貌及其材料性能分布的特点。方法:采用原子力显微镜(atomic force microscope,AFM)及纳(诺)压痕测量法,对9只6周龄正常新西兰白兔双侧TMJ的18侧下颌髁突软骨不同区域的三维微观形貌及其纳米弹性模量进行测量和分析。结果:兔下颌髁突关节软骨的不同区域具有明显不同的三维微观形貌和弹性材料性能。髁突前部和内侧表现出更显著的三维微观形貌特征。正常TMJ左、右侧髁突软骨相对应各区域具有相同的弹性模量,髁突不同部位软骨的弹性模量〔前内侧:(2.83±0.33)MPa,前外侧:(1.68±0.15)MPa,后内侧:(1.17±0.08)MPa,后外侧:(0.91±0.06)MPa〕则存在明显差异(P<0.01)。结论:正常TMJ左、右侧髁突软骨的材料力学性能对称一致。在咀嚼过程中,具有最大弹性模量的髁突前内侧软骨可能在TMJ中承担最大的压力,为关节的功能承载区。TMJ髁突软骨表面的三维微观区域形貌和纳米弹性性能的不同或许反映了关节的不同功能需要。 马辰春 胡凯 荣起国 张珏 方竞 Jeremy J.Mao关键词:原子力显微镜 颞下颌关节 髁突软骨 舌侧矫治内收上牙列的三维有限元建模及验证 被引量:5 2016年 螺旋CT扫描获取志愿者的上颌CT图像,利用Mimics 10.0、Geomagic Studio、ANSYS 13.0软件处理及运算,建立舌侧矫治内收上牙列阶段的实体模型。根据微种植体与舌侧牵引延长臂的位置不同,共建立2个实体模型。对实体模型进行网格划分,并初步加载工况进行验证,验证结果符合相关研究结论及临床实际情况。 刘小东 蔡留意 张月兰 荣起国关键词:舌侧矫治 三维有限元 生物力学 舌侧矫治近中移动下颌第二磨牙的三维有限元分析 被引量:8 2017年 目的 通过三维有限元法分析个性化舌侧矫治近中移动下颌第二磨牙的移动规律及牙周膜应力分布特征,为正畸临床提供参考.方法 选取来源于郑州大学第一附属医院的下颌左侧第一磨牙缺失的男性成年学生志愿者1名,通过多排螺旋CT扫描及三维重建,建立包括个性化舌侧托槽和弓丝、下牙列、牙周膜、下颌骨的舌侧矫治三维有限元模型,设置4种工况近中牵引下颌左侧第二磨牙:工况一为单纯舌侧加载1.470N力;工况二、三、四为颊舌侧同时加载,设置下颌左侧第二前磨牙牙根远中为颊侧种植体支抗植入位置,分别在颊舌侧同时各加载0.490、0.735、0.980 N力.分析第二磨牙的初始位移趋势和牙周膜应力分布.结果 近中牵引下颌第二磨牙时,相比工况一,工况二、三、四的牙齿扭转和整体前移的趋势减少,但颊舌侧同时前移的趋势更均匀,牙周膜应力分布更加均匀.工况二、三、四下,随着载荷的增加,磨牙初始位移趋势和牙周膜应力均增加,工况三牙周膜的应力范围为(1.43~ 3.58)&#215;10-2 MPa,较适宜磨牙的近中移动.结论 相较单纯舌侧加力,颊侧种植体辅助下颊舌侧同时加力可控制舌侧矫治下颌第二磨牙前移时牙齿冠状向扭转,但可增加近中倾斜的趋势,临床应用时还需配合额外的控制磨牙近中倾斜的措施. 陈畅 王晨曦 杨建浩 蔡留意 荣起国 张月兰关键词:正畸支抗 舌侧矫治 静动载作用下牙冠的断裂失效模式 被引量:1 2017年 正常牙齿存在许多薄弱结构,如窝沟、楔状缺损和牙隐裂等.如何评估这些薄弱结构对牙齿裂纹产生和断裂的影响,一直缺乏有效的评价方法.利用实验和有限元分析两种方法,初步分析了牙冠在静动载荷作用下的断裂模式.研究结果表明,结构因素是决定牙冠断裂的最重要因素,牙冠断裂常常发生在结构薄弱的地方,且牙冠断裂符合第二强度准则.本研究为临床诊断和治疗提供一定的理论依据. 王滢铌 荣起国关键词:牙隐裂 失效模式 有限元 上颌骨及上中切牙的三维有限元模型的初步建立 被引量:13 2004年 目的建立上颌骨及上中切牙的三维有限元模型,为分析其生物力学性质提供一个标准数学模型.方法采用修改后的可视化人数据为基础,构造上颌骨有限元模型;用传统片磨法建立上中切牙有限元模型.在Ansys程序中将两者进行整合,并作分析处理.结果建立了较理想的三维有限元模型,包括上中切牙、牙周膜、牙槽骨(皮质骨、松质骨)及上颌骨,共56357个节点和41278个四面体单元.结论该模型有较好的力学和几何学相似性,所包含的数据量可以作初步的颌骨牙齿应力分析. 梁炜 荣起国 徐宝华 林久祥关键词:上颌骨 上中切牙 三维有限元模型 生物力学性质 有限元方法 FEM 关闭拔牙间隙阶段个体化舌侧矫治器三维有限元模型的建立 被引量:10 2009年 目的建立关闭拔牙间隙阶段牙列-牙周膜-上颌骨-个体化舌侧矫治器的整体三维有限元模型,为进一步探讨舌侧矫治过程中生物力学机制奠定基础。方法采用螺旋CT扫描,分别应用Mimics10.01软件、Geomagic Studio 9软件、ANSYS10.0软件,建立牙列-牙周膜-上颌骨-个体化舌侧矫治器的整体三维有限元模型。结果建成的个体化舌侧矫治器的三维模型包含38个实体模型与个体化舌侧矫治器实际情况相近,网格划分后.共包含节点471208个,单元279744个。结论利用CT扫描技术与计算机辅助设计技术及三维有限元方法的结合,建立关闭拔牙间隙阶段个体化舌侧矫治器的整体三维有限元模型较真实的模拟了临床实际情况。为进一步研究个体化舌侧矫治技术关闭拔牙间隙阶段的牙齿移动生物力学机制提供有效平台。 柳大为 郭亮 周彦恒 荣起国 雷菲菲关键词:生物力学 三维有限元分析 数据整合方法构建大鼠分子调控网络 被引量:1 2009年 对大鼠的分子调控网络进行了系统化的建模分析和预测。选取了7类具有显著生物学含义的数据类型(证据),采用数据整合的方法对蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)和蛋白质-DNA相互作用加以系统性分析,并利用支持向量机(SVM)预测大鼠全基因组的PPI和PDI。通过对阈值的设定,有效的控制假阳性率,预测结果与权威数据库BOND和MINT中的记录部分重合。实验结果表明数据整合方法可以弥补单一证据的局限性,提高预测的准确性,为后续的实验验证提供理论支持。 张哲 荣起国关键词:系统生物学 数据整合 蛋白质-蛋白质相互作用 支持向量机 髁突软骨对三维非线性模拟人颞下颌关节力的影响 被引量:2 2000年 胡凯 荣起国 方竞 刘洪臣关键词:髁突软骨