人下颌骨枪弹伤有限元仿真及致伤生物力学变化初步研究

摘要

无论战时或平时,颌面部火器伤研究始终是颌面部创伤研究中的重点问题。枪弹伤损伤过程的动态研究及生物力学分析一直是火器伤研究中的难点,由于以往对于枪弹伤损伤过程的研究大多是以尸体、动物或人工材料模型实验为主,难以精确分析枪弹伤的动态损伤过程并进行相关生物力学分析。
　　 有限元法(Finite Element Method,FEM)是当今工程分析中获得最广泛应用的数值计算方法,由于其通用性和有效性,并伴随着计算机科学和技术的快速发展,现已成为计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制作(CAM)的重要组成部分。
　　 本实验建立几何外形高度相似的人下颌骨枪弹伤三维有限元模型,利用Mimics、LS-DYNA软件动态仿真人下颌骨枪弹伤致伤过程,探讨有限元法在颌面部火器伤动态模拟研究中的应用价值。
　　 方法:
　　 将中国数字化可视人体下颌骨数据通过MIMICS软件进行三维实体重建,建立人下颌骨三维有限元模型,在LS-DYNA软件中模拟7.62mm弹丸以不同入射角度致伤下颌骨过程,分析致伤过程中下颌骨生物力学参数变化。
　　 结果:
　　 1.建立人下颌骨枪弹伤三维有限元模型。建立的人下颌骨枪弹伤三维有限元模型与实体标本几何形态一致,可以旋转、缩放、切割,便于多角度观察。共包括30497个单元(其中四面体:5927个,五面体:78个,六面体:23480个),164613个节点,成功模拟不同入射角度7.62mm弹丸下颌骨的致伤过程;
　　 2.同一射击条件下下颌骨枪弹伤模型出口面积大于入口面积;
　　 3.子弹以90度、67.5度入射下颌角时下颌骨的最大应力位于非撞击侧的下颌角内侧面,而子弹以45度入射下颌角时下颌骨的最大应力位于撞击侧的下颌角外侧面;
　　 4.下颌骨损伤过程中应力主要集中在下颌角、下颌骨体部、颏部,髁状突颈部。
　　 结论:有限元仿真可动态模拟人下颌骨弹丸致伤过程,人下颌骨枪弹伤的生物力学特点是应力波造成各部分应力改变会在下颌角、下颌骨体部、颏部、髁状突颈部等下颌骨薄弱区域集中,出现传导改变和传导中断,形成较强大的应力梯度。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:中英文对照一览表

前言

第一部分 人下颌骨三维有限元模型的建立

材料与方法

结果

讨论

小结

第二部分 人下颌骨枪弹有限元侵彻数值仿真

材料与方法

结果

讨论

小结

第三部分 人下颌骨枪弹伤致伤生物力学变化初步研究

材料与方法

结果

讨论

小结

全文总结

致谢

参考文献

文献综述 口腔颌面部现代火器伤实验模型的研究进展

研究生期间撰写论文情况