下颌骨骨折可以发生在非外力作用部位,但下颌骨不同部位的骨折危险性与撞击作用部位有何种相关关系,尚未见报道。作者采用三维有限元分析的方法,从生物力学角度探讨了下颌骨不同部位在撞击载荷作用下的应力状态。

　　1　材料和方法

　　以离体下颌骨作为模型基础,采用CT扫描,数字化仪收录,应用Algor Feas有限元分析软件中的CAD系统建立下颌骨三维有限元模型。把髁突抽象为固定铰链约束^［1］,将下颌骨髁突节点及肌肉附着处的节点予以约束,并采用边界元模拟肌肉^［2］。

　　应用第四军医大学摆动式撞击机,将甲醛浸泡的颌面骨骼、软组织完整的成年男性尸体头颅用石膏包裹固定于撞击台,分别对下颌角、体部和颏部进行不同速度(2.4 m/s,3.8 m/s)和质量(6 kg,10 kg)的水平撞击,撞击砣面积为3.14 cm²。撞击与载荷情况见表1。将力传感器固定在撞击杆和撞击砣之间记录撞击力响应曲线。根据该曲线,运用Algor Feas软件中的Timeload程序对下颌骨有限元模型进行动态加载,然后运行Ssap2 H动力响应程序对下颌骨进行不同加载情况下的受力分析,以Von Mises综合应力作为力学分析指标。

表1 撞击与载荷作用情况

　　2　结 果

　　颏部受力与撞击部位间的关系见图1。体部受力与撞击部位间的关系见图2。下颌角受力与撞击部位间的关系见图3。磨牙后区受力与撞击部位间的关系见图4。髁突受力与撞击部位间的关系见图5。

图1 颏部受力与撞击部位间的关系(kPa)

图2 下颌体部受力与撞击部位的关系(kPa)

图3 下颌角部受力与撞击部位间的关系(kPa)

图4 磨牙后区受力与撞击部位的关系(kPa)

图5 髁突受力与撞击部位的关系(kPa)

　　3　讨 论

　　在一定的外界载荷(相同的撞击速度和撞击质量)作用下,下颌骨各解剖结构的受力水平与外力作用部位有一定相互关系,即对作用部位有较高的敏感性,受力水平和撞击部位之间有一定的规律可循。作者的计算结果从理论上证实了髁突骨折很少是由于外力直接作用于局部所致。在外力作用于颏部时,髁突遭受到最大的应力,其次是对侧下颌体部受力,因而较撞击其它部位容易发生骨折。其它部位的受力情况如下:下颌体部在撞击同侧和对侧体部时产生较大的应力;颏部在撞击下颌体部和自身时有较大的应力;下颌角在撞击颏部和对侧体部时有较大的应力;磨牙后区在撞击同侧体部和同侧下颌角时有较大的应力,与其它致伤部位相比,更容易造成损伤。这对下颌骨的临床损伤情况可以提供一定的伤情判断依据,即可以根据外力作用部位考虑下颌骨可能发生的损伤。■

责任编辑：姚红祥