畸形骨矫形中应力－骨改建数值仿真的理论与方法研究

应力对骨的改建起着调节作用，骨畸形矫治正是基于应力与骨改建之间宏观关系，实现临床治疗。但由于骨改建过程是非常复杂的生命活动，矫形后复发及矫形效果不理想是困扰该领域发展的难题，其中矫形力的调控非常关键，因此，利用最佳的应力值，诱导骨向希望的目标改建，将成为临床矫形水平的标志。本项目拟基于表面模型的四面体网格划分法，提出敏捷三维有限元模型建立方法，基于临床矫形治疗结果跟踪数据，研究应力－骨内部及表面改建的控制理论模型并转化成迭代计算模型，把有限元模型与理论模型进行融合构建矫形力－骨改建的数值仿真平台，平台中融入软组织的应力松弛生物力学特性。本项目研究将以上颌骨狭窄快速扩弓矫形和脊柱侧凸脊柱支具矫形为例，在该平台上通过并行计算技术数值仿真矫形力－骨改建过程，预测骨改建时间、骨的几何形状和骨态，在此基础上提出并完善矫形力－骨改建的建模与仿真理论和方法体系，为畸形骨矫治方案的评价提供更为科学的手段。