人上颌骨爆炸冲击伤有限元仿真模拟及生物力学分析

目的 采用有限元法构建人颌骨模型动态模拟爆炸条件下上颌骨致伤过程,探讨上颌骨生物力学变化.方法 获取1名成年男性颌面部CT数据,利用Mimics、Geomagic Studio及HyperMesh软件建立人上颌骨爆炸冲击伤三维有限元模型,赋予骨组织、空气及炸药材料参数,设定颞下颌关节为铰链运动,约束枕骨大孔下缘各节点所有自由度.炸药当量设定为0.5和1.0 g,炸药距离设为鼻前棘水平正前方3.0和6.0 cm,在LS-DYNA软件中进行分析运算,并用LS-PrePost软件查看上颌骨生物力学变化情况.结果 建立了人上颌骨爆炸冲击伤三维有限元模型,模拟了不同载荷条件下上颌骨动态损伤过程及应力分布情况;3种载荷条件下均显示,颧颞缝下缘单元C Von Mises应力峰值最高、颧额缝前缘单元B次之、颧上颌缝眶下缘单元A最小,骨横截面较小的部位容易出现高应力集中;爆距比爆炸当量对力学指标及损伤程度作用更明显.结论 基于HyperMesh和LS-DYNA的有限元法可较好模拟上颌骨爆炸冲击致伤过程,可作为探讨口腔颌面部爆炸冲击伤致伤机制的可靠工具.