题目：血管冷冻保存过程与牙齿矫治的数值模拟

随着计算机仿真模拟技术以及有限元方法的发展，有限元分析在生物力学领域得到越来越广泛的应用，应用有限元软件对临床医学遇到的一些问题进行模拟分析，可以提前预测和解决一些重要问题。本文主要涉及了两方面的生物复合材料力学性能分析，一是血管低温保存中热应力分析，二是上颌第一磨牙矫治过程中的三维有限元模拟。血管保存过程中，降温速率和复温速率对血管保存的质量有着非常重要的作用，不当的降温速率和复温速率会使血管内部温度分布不均，温差较大，从而在血管内部产生较大的热应力，尤其在冻结过程中由于体积膨胀引起的热应力，使被冻存血管遭受机械损伤，血管壁上会有裂纹甚至断裂现象。低温断裂是血管低温保存遇到的重要问题，在降温过程中，特别是水的冻结引起体积膨胀，产生很大的内应力。本文采用有限差分法，进行编程，分别计算出降温过程以及升温过程中血管内部温度分布，根据得到的温度场计算出热应力场，分析出降温速率以及升温速率对血管热应力的影响，从而预测可能发生的损伤断裂。此外，本文讨论了抗冻剂（二甲基亚砜）低温玻璃化后由于膨胀系数与血管的不同，而对血管热应力分布造成的影响。随着整形外科和正畸治疗技术的广泛应用和迅速发展，越来越多的人接受牙齿矫治治疗。目前常用的固定矫治方式有颊侧矫治和舌侧矫治两种，但是在矫治方式的选择上，存在实用性和美观性难以两全的选择。本文分别研究了颊侧矫治和舌侧矫治两种矫治方式，采用逆向工程技术（RE），应用CATIA 软件先后建立上颌第一磨牙、牙周膜、牙槽骨、颊面管、舌面管的三维模型，分别对舌侧矫治和颊侧矫治两种不同矫治力的情况，用MSC.Patran等有限元分析软件进行计算分析，计算出矫治力作用下上颌第一磨牙的位移、应力及其牙周组织的应力分布，观察牙齿移动、倾斜以及旋转的情况，预测了上颌第一磨牙可能发生牙槽骨丧失和牙根吸收的位置，并且找出正畸治疗中上颌第一磨牙的最佳加载方案。