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研究生: 鄭凱元
Jheng, Kai-Yuan
論文名稱: 重建下顎骨髁頸破壞之三維有限元素模型建立與力學分析
Three-Dimensional Finite Element Modeling and Stress Analysis of Reconstruct Mandible Condylar Neck Fractures
指導教授: 褚晴暉
Chue, Ching-Hwei
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 機械工程學系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2008
畢業學年度: 96
語文別: 中文
論文頁數: 138
中文關鍵詞: 重建接合板有限元素法髁頸破壞下顎骨
外文關鍵詞: condylar neck fracture, reconstruction plate, mandible, finite element method
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  • 下顎骨的髁頸破壞是常見的破壞形式之一。當下顎骨受到髁頸斷裂時,外科手術常使用的接合板重建下顎骨,將下顎骨接合並固定。在許多臨床病例中發現重建接合板系統失效的問題。因此本文藉由建立下顎骨的三維有限元素模型,以幾何外型參數的方式建構接合板的有限元素模型,研究下顎骨髁頸破壞重建系統的機械行為。主要以主應力與等效應力的分佈,探討下顎骨受右側臼齒咀嚼力的狀況,以及接合板的幾何形狀參數對於系統的影響。分析結果發現重建下顎骨髁頸破壞的系統,主要的機械負荷為接合板面內的彎矩負荷、面外的扭矩負荷以及拉伸負荷。這些負荷將影響接合板各種幾何形狀參數對於下顎骨的力學行為。

    Mandible condylar neck fracture is one of the conventional mandibular fracture types. Surgical operations usually use the bridging plate to reconstruct the fractured mandibular neck. Some failure problems of the reconstruction system can be found in many clinical cases. In this paper, three dimensional finite element models of the fractured mandible repaired by two different bridging plates are developed. Delta-shaped bridging plate and mini-plate are considered here. The mechanical behavior of the reconstructed repaired system is investigated by employing the theory of elasticity. In the right side molar chewing case, the principal stress and von Mises stress distributions are computed to evaluate the safety of the integrated system. All discussions are emphasized on the effects of the plate geometric parameters on the stress fields. The numerical results show that both of the plates are subjected to in-plane bending load, out of plane torsion load, and the tension load. The contributions of these loads on the stress fields in these two plates are discussed in detail.

    摘要 I 英文摘要 II 致謝 III 目錄 IV 表目錄 VII 圖目錄 VIII 符號說明 XV 第一章 緒論 - 1 - 1.1 前言 - 1 - 1.2 文獻回顧 - 3 - 1.3 研究動機與目的 - 6 - 1.4 本文架構 - 8 - 第二章 理論背景與分析方法 - 9 - 2.1 下顎骨生物力學 - 9 - 2.1.1 骨骼系統 - 9 - 2.1.2 骨骼的應力遮蔽效應 - 14 - 2.1.2 下顎骨骨骼系統 - 16 - 2.1.3 下顎骨肌肉系統 - 22 - 2.2 彈性力學 - 26 - 2.3.1 等向性材料之應力-應變關係式 - 26 - 2.3.2 橫向等向性材料之應力-應變關係式 - 28 - 2.4 失效理論 - 30 - 2.4.1 von Mises 等效應力 - 30 - 2.4.2 主應力 - 32 - 第三章 有限元素模型建立 - 33 - 3.1 座標系統 - 33 - 3.1.1 解剖平面 - 33 - 3.1.2 關係及比較方向名詞術語 - 35 - 3.1.3 有限元素座標系統 - 37 - 3.2 建立下顎骨之有限元素模型流程 - 39 - 3.3 使用的元素形式 - 51 - 3.4 單位系統 - 54 - 3.5 下顎骨之材料性質定義 - 55 - 3.6 下顎骨之外力負載 - 58 - 3.7 下顎骨之邊界條件設定 - 61 - 第四章 結果與討論 - 63 - 4.1 三角形接合板幾何外型參數設定 - 63 - 4.1.1 案例一:改變幾何參數R1 - 66 - 4.1.2 案例二:改變幾何參數W1 - 82 - 4.1.3 案例三:改變幾何參數W2 - 88 - 4.1.4 案例四:改變幾何參數θ - 95 - 4.1.5 案例五:改變幾何參數D1 - 104 - 4.1.6 案例六:Mini-Plate接合板 - 111 - 第五章 結論 - 120 - 參考文獻 - 124 - 附錄A - 126 - 附錄B - 131 - 附錄C - 135 -

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    校外:2008-07-29公開
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