نهج عنصر محدود لتحديد موقع مركز مقاومة الأسنان الفكية

مركز المقاومة (C_RES)من الأسنان أو جزء من الأسنان مشابه لمركز كتلة الجسم الحر. وهو مصطلح مستعار من مجال ميكانيكا الأجسام الجامدة. عندما يتم تطبيق قوة واحدة في_RESC ، فإن ترجمة السن في اتجاه خط عمل القوة يحدث^1،2. موقف_RES C لا يعتمد فقط على تشريح الأسنان وخصائصها ولكن أيضا على بيئته (على سبيل المثال، الرباط اللثة، والعظام المحيطة، والأسنان المجاورة). الأسنان هو جسم مقيد ، مما يجعل_RES C مشابهلمركز كتلة الجسم الحر. في التلاعب بالأجهزة ، ينظر معظم أخصائيي تقويم الأسنان في علاقة متجه القوة_{بـ C RES} للأسنان أو مجموعة من الأسنان. في الواقع، ما إذا كان الجسم سوف تظهر البقشيش أو حركة جسدية عند تقديمه إلى قوة واحدة يتم تحديدها أساسا من خلال موقع_RES C من الكائن والمسافة بين متجه القوة_وRESC . إذا كان من الممكن التنبؤ بذلك بدقة ، سيتم تحسين نتائج العلاج بشكل كبير. وبالتالي ، فإن التقدير الدقيق لـ C_RES يمكن أن يعزز بشكل كبير كفاءة حركة الأسنان التقويمية.

على مدى عقود ، كان مجال تقويم الأسنان يعيد النظر في الأبحاث المتعلقة بموقع_RES C من سن معين ، شريحة ، أو قوس^{1،2،3،4،5،6}،^{7،8,،9،10،11،12}. ومع ذلك، كانت هذه الدراسات محدودة في نهجها من نواح عديدة. وقد حددت معظم الدراسات_RES C لعدد قليل فقط من الأسنان، مع ترك الغالبية. على سبيل المثال، تم تقييم قاطعة الفك العلوي المركزي وقاطعة الفك العلوي على نطاق واسع جدا. من ناحية أخرى ، لا يوجد سوى عدد قليل من الدراسات على الكلاب الفكية والضرس الأول ولا شيء للأسنان المتبقية. أيضا، حددت العديد من هذه الدراسات موقع_RES C استنادا إلى البيانات التشريحية العامة للأسنان، والقياسات من الصور الإشعاعية ثنائية الأبعاد (2D)، والحسابات على الرسومات 2D⁸. بالإضافة إلى ذلك ، تستخدم بعض الأدبيات الحالية نماذج عامة أو مسح ثلاثي الأبعاد (ثلاثي الأبعاد) لنماذج dentiform بدلاً من البيانات البشرية^4،8. كما التحولات تقويم الأسنان إلى تكنولوجيا 3D لتخطيط حركة الأسنان، فمن الأهمية بمكان لإعادة النظر في هذا المفهوم لتطوير 3D، فهم علمي لحركة الأسنان.

ومع التقدم التكنولوجي الذي أدى إلى زيادة القدرة الحاسوبية وقدرات النمذجة، زادت القدرة على إنشاء ودراسة نماذج أكثر تعقيدا. إدخال المسح المقطعي المحوسب ومسح التصوير المقطعي المخروطي (CBCT) له نماذج وحسابات دافعة من العالم 2D إلى ثلاثي الأبعاد. وقد سمحت الزيادات في وقت واحد في قوة الحوسبة وتعقيد البرمجيات الباحثين لاستخدام التصوير الشعاعي ثلاثي الأبعاد لاستخراج نماذج تشريحية دقيقة لاستخدامها في برامج متقدمة لتقسيم الأسنان والعظام والرباط اللثة (PDL) ، وهياكل أخرى مختلفة^{7،8،9،10،13،14،15.} يمكن تحويل هذه الهياكل المجزأة إلى شبكة افتراضية لاستخدامها في البرامج الهندسية لحساب استجابة النظام عند تطبيق قوة معينة أو الإزاحة عليه.

تقترح هذه الدراسة منهجية محددة قابلة للتكرار يمكن استخدامها لدراسة أنظمة قوة تقويم الأسنان الافتراضية المطبقة على النماذج المشتقة من صور CBCT للمرضى الأحياء. عند استخدام هذه المنهجية ، يمكن للمحققين بعد ذلك تقدير_RES C من الأسنان المختلفة ومراعاة المورفولوجيا البيولوجية لهياكل الأسنان ، مثل تشريح الأسنان ، وعدد الجذور واتجاهها في الفضاء ثلاثي الأبعاد ، والتوزيع الشامل ، وبنية المرفقات اللثة. ويرد مخطط عام لهذه العملية في الشكل 1. هذا لتوجيه القارئ إلى العملية المنطقية التي ينطوي عليها توليد نماذج الأسنان 3D لتحديد موقع_RESC .

وتم الحصول على إعفاء من مجلس الاستعراض المؤسسي لتقييم مجلدات CBCT المحفوظة في شعبة الأشعة الفموية والفكينية (IRB رقم 17-071S-2).

1- اختيار الحجم ومعاييره

1. الحصول على صورة CBCT من الرأس والوجه¹⁶.
2. فحص الصورة لمحاذاة الأسنان ، والأسنان المفقودة ، وحجم voxel ، ومجال الرؤية ، والجودة الشاملة للصورة.
3. تأكد من أن حجم voxel لا يزيد عن 350 ميكرومتر (0.35 مم).

2. تجزئة الأسنان والعظام

1. تحميل ملفات DICOM الخام من صورة CBCT في برامج Mimics للتجزئة(الشكل 2). انقر فوق صورة > مشروع المحاصيل. اقتصاص الصورة لتشمل فقط الأسنان الفكية والأسنان الفكية.
   ملاحظة: يجب أن يكون مجال الرؤية كبيرًا بما يكفي لالتقاط الأسنان الفكية والماكسيلية. تأكد من أن الصورة تتضمن تيجان الأسنان ، والحنك الصلب حتى أرضية الأنف ، والجيوب الأنفية الفكية ، وأسطح الوجه للأسنان الفكية ، والمدى الخلفي للحنك الصلب وأنبوبالفك العلوي.
2. انقر على الحق في علامة التبويب للقناع وإنشاء قناع جديد للصورة. إعادة تسمية القناع كما UL1، UL2، ...، UL7 للجانب الأيسر وUR1، UR2، ...، UR7 للجانب الأيمن، استنادا إلى الأسنان من الفائدة.
3. تحديد الأسنان ذات الاهتمام على صورة CBCT الملثمين (انظر طرق العرض). استخدم أداة مسح القناع لمحو القناع. قد يكون البرنامج غير قادر على التمييز بين الأسنان والعظام لأن القيم الرمادية للاثنين متشابهة.
   ملاحظة: أداة العتبة في Mimics غير قادر على تقسيم الأسنان والعظام بشكل منفصل. لذلك، مطلوب أسلوب مختلف للتجزئة.
4. انقر على أداة تحرير شريحة متعددة (Ctrl + M). حدد طريقة العرض(محوري ، كورونال، أو Sagittal). تسليط الضوء يدويا (أي التعادل) بعض الشرائح حسب الاقتضاء.
   ملاحظة: إبراز المزيد من الشرائح يضيف المزيد من التفاصيل إلى البنية.
5. انقر فوق أداة الاستيفاء لملء وحدة التخزين للشرائح التي تم تخطيها وتطبيقها.
6. إنشاء وحدة التخزين 3D للسن عن طريق النقر بزر الماوس الأيمن على القناع وتحديد الخيار لحساب وحدة التخزين ثلاثية الأبعاد.
7. كرر الخطوات 2.2-2.6 لكل سن من القوس الفكى.
8. حدد جميع الأسنان الفكية ثلاثية الأبعاد، UL7-UR7. انقر بزر الماوس الأيمن لتحديد التنعيم. تعيين عامل التنعيم إلى 0.4 والتكرارات إلى 4.
9. لتقسيم عظام الفك العلوي انقر بزر الماوس الأيمن على علامة التبويب للقناع. إنشاء قناع جديد للصورة.
10. من القائمة المنسدلة لمجموعات العتبة المحددة مسبقًا، حدد مخصصًا. ضبط قيمة عتبة لتشمل العظام الفكية كاملة. تأكد من التحقق من مربع الثقوب التعبئة قبل تطبيق العتبة.
    ملاحظة: الثقوب الصغيرة من ≤ 1 ملم في العظام القشرية مقبولة، لأنه يمكن إزالتها بسهولة في مراحل لاحقة.
11. انقر على أداة النمو المنطقة الديناميكية لملء الثقوب الكبيرة المرئية في القناع. حدد قناع العظام الفكية كهدف للأداة بالإضافة إلى تحديد مربع طبقة متعددة. استخدم 50 لقيم Min و 150 لقيم Max. اضغط باستمرار على مفتاح التحكم أثناء النقر على مناطق العظام القشرية التي لم يتم تمييزها في القناع.
12. انقر بزر الماوس الأيمن على قناع العظام الفكية لوظيفة القناع السلس. كرر هذه الخطوة 3x للحصول على أفضل النتائج.
13. إنشاء وحدة التخزين 3D لmaxilla عن طريق النقر بزر الماوس الأيمن على القناع وتحديد الخيار لحساب وحدة التخزين 3D.
14. حدد عظم الفك العلوي ثلاثي الأبعاد. انقر بزر الماوس الأيمن لتحديد التنعيم. تعيين عامل التنعيم إلى ~ 0.4 والتكرارات إلى 4.
15. حدد العظام الفكية ثلاثية الأبعاد وانقر بزر الماوس الأيمن لتحديد التفاف. تعيين 0.2 مم لأصغر التفاصيل و 1 مم لمسافة سد الفجوة. تحقق من خيار حماية الجدران الرقيقة. اضغط موافق.
16. إعادة تسمية العظام الفكية 3D "ماكسيلا".

3. التنظيف والشبكات

1. حدد الكائنات ثلاثية الأبعاد ونسخ(Ctrl + C).
2. افتح البرنامج 3matic، ولصق(Ctrl + V)الكائنات ثلاثية الأبعاد المحددة. وسوف تظهر في شجرة الكائن ومنطقة العمل من 3matic كبنية 3D(الشكل 3).
3. انقر فوق علامة التبويب إصلاح من شريط الأدوات واستخدم الخيار السلس. ضمن مربع العمليات حدد الكائن (الكيانات) ثلاثية الأبعاد المطلوبة وتطبيق المعلمات الافتراضية.
4. انقر فوق علامة التبويب إنهاء من شريط الأدوات واستخدم خيار التنعيم المحلي. ضمن مربع العمليات حدد الكائن (الكيانات) ثلاثية الأبعاد المطلوبة. استخدم المؤشر لتنعيم المناطق المطلوبة يدويًا.
5. نسخ من الأسنان. على شجرة الكائن حدد جميع الأسنان، انقر بزر الماوس الأيمن، وحدد مكررة.
6. حدد كافة الأسنان المكررةوالمجموعة واسم المجلد "المجموعة 1". المجموعة الأصلية ستكون بمثابة الأسنان النهائية للتحليل.
7. للحصول على الأسنان المكررة في المجموعة 1، انقر فوق وحدة المنحنى وخيار إنشاء منحنى. رسم منحنى يدويا حول تقاطع الأسمنتواليامينا (CEJ) لجميع الأسنان المكررة.
8. حدد الكيانات المنحنى وكفاف والحدود ضمن خيار المنحنى السلس.
9. فصل الأسطح التاج والجذر إلى أجزائها الخاصة عن طريق تحديد خيار تقسيم الأسطح بواسطة المنحنيات والنقر على اليسار على الكائن ثلاثي الأبعاد لتحديده.
10. توليد PDL من بنية جذر الأسنان عن طريق تقسيم الأسنان إلى جذر وتاج في CEJ.
    1. تكرار الكائنات ثلاثية الأبعاد من المجموعة 1 (التي تم إنشاؤها في الخطوة 3.6) كمجموعة 2. بالنسبة للمجموعة 2، في مربع شجرة الكائن، انقر على الكائن. من القائمة السطحية حذف سطح التاج. تنفيذ هذه الخطوة لكافة الكائنات في المجموعة 2.
    2. للمجموعة 2، انقر على وحدة التصميم > جوفاء. تطبيق المعلمات المطلوبة(الجدول 1).
    3. انقر على وحدة الإصلاح > إصلاح المعالج. انقر على الأجزاء الفردية، وتحديث، واتبع التوجيهات المعينة.
    4. كرر الخطوة 3.10.3 لجميع الأجزاء. إعادة تسمية كافة الأجزاء في المجموعة 2 كـ "UL1_PDL" إلى "UL7_PDL" و "UR1_PDL" إلى "UR7_PDL".
11. في المجموعة 1، من مربع شجرة الكائن، انقر على الكائن. من قائمة السطح حذف سطح الجذر.
12. حدد خيار ملء ثقب عادي وحدد كفاف. انقر على كفاف سيئة وتطبيق. سيتم ملء المساحة بأكملها.
13. حدد وحدة التصميم > إزاحة محلية وحدد سطح التاج بأكمله. تحقق من الخيارات التالية: الاتجاه (حدد خارجي)، مسافة الإزاحة (حدد 0.5)، والمسافة المتضائلة (حدد 2.0). تطبيق.
14. كرر الخطوة 3.13.
15. كرر الخطوات 3.11-3.14 لكل سن من القوس الفكى.
16. رميش(الشكل 3)
    1. انقر فوق وحدة Remesh > إنشاء جمعية غير متعددة > الكيان الرئيسي > ماكسيلا من شجرة الكائن. حدد الكيان المتقاطع لكافة الكائنات من 3.4 (الأسنان الأصلية) وحدد تطبيق.
    2. انقر فوق وحدة Remesh. تقسيم التجميع غير المتعددة.
    3. كرر الخطوات 3.16.1-3.16.2 باستخدام كيان متقاطع ككافة الكائنات من المجموعة 1 وتطبيق.
    4. كخطوة اختيارية، فقط إذا لزم الأمر، حدد وحدة النهاية > تريم > كيان > ماكسيلا. حدد الهيكل الزائد (أي الضوضاء) وتطبيق.
    5. انقر فوق وحدة الإصلاح > إصلاح المعالج > ماكسيلا > تحديث. اتبع التوجيهات المعطاة.
    6. كرر الخطوة 3.16.1 باستخدام كيان متقاطع ككافة الكائنات من المجموعة 2 وتطبيق.
    7. انقر فوق وحدة Remesh > Remesh التكيفي. حدد كافة الكيانات المتقاطعة من 3.16.6 وتطبيق.
    8. انقر فوق وحدة Remesh > تقسيم الجمعية غير المتعددة.
    9. انقر فوق وحدة Remesh > إنشاء تجميع غير متعدد > الكيان الرئيسي > الكائن الفردي (PDL) من المجموعة 2 من شجرة الكائن. حدد الكيان المتقاطع > حدد الكائن المعني من الخطوة 3.4 (المقابلة لنوع الأسنان هذا) وتطبيق.
    10. انقر فوق وحدة Remesh > Remesh التكيفي. حدد الكيان المتقاطع من 3.16.9 وتطبيق.
    11. انقر فوق وحدة Remesh > تقسيم الجمعية غير المتعددة.
    12. كرر الخطوات 3.16.9-3.16.11 لكل سن.
17. انقر فوق وحدة Remesh > جودة الحفاظ على تقليل المثلثات. في شجرة الكائن حدد جميع الكيانات (أي الأسنان وPDLs وMaxilla) وتطبيق.
18. انقر فوق وحدة Remesh > إنشاء شبكة حجم > حدد الكيان. اختيار المعلمات شبكة.
19. كرر الخطوة 3.18 لجميع الكيانات (أي الأسنان وPDLs وMaxilla).
20. تصدير يدويا المدخلات (.inp) الملفات من 3Matic إلى Abaqus(الشكل 4).

4- تحليل العناصر المحدودة

ملاحظة: يمكن العثور على كافة البرامج النصية بيثون المخصصة في المرفقات التكميلية. تم إنشاؤها باستخدام وظيفة إدارة الماكرو في Abaqus.

1. إعداد المعالجة المسبقة
   1. فتح Abaqus وحدد النموذج القياسي. انقر فوق ملف > تعيين دليل العمل > حدد موقع لتخزين الملفات.
   2. انقر فوق ملف > تشغيل البرنامج النصي وحدد Model_setup_Part1.py
   3. في الدليل النموذجي تحديد مسار الملف لتحميل ملفات .inp على Abaqus.
   4. انقر على نماذج > محاكاة > أجزاء > ماكسيلا > الأسطح.
   5. قم بتسمية السطح في مربع الحوار "UL1 _socket".
   6. ضمن تحديد منطقة السطح اختر حسب الزاوية. إضافة "15" كزاوية.
   7. تأكد من تحديد كافة مناطق المقبس. اضغط على القيام به عند الانتهاء.
   8. كرر الخطوات 4.1.4-4.1.7 للمآخذ الفردية.
   9. انقر على نماذج > محاكاة > أجزاء. ثم حدد UL1 > الأسطح. اسم السطح "UL1".
   10. ضمن تحديد منطقة السطح اختر "بشكل فردي". حدد السن على الشاشة واضغط على القيام به.
   11. كرر الخطوات 4.1.9-4.1.10 لجميع الأسنان.
   12. انقر على نماذج > محاكاة > أجزاء. ثم حدد UL1_PDL > الأسطح. اسم السطح "UL1_PDL_inner".
   13. ضمن تحديد منطقة السطح اختر حسب الزاوية. إضافة "15" كزاوية.
       ملاحظة: إذا تم العثور على خطأ أثناء المحاكاة النهائية، قم بتقليل الزاوية وإعادة تحديد السطح.
   14. تأكد من تحديد كامل مساحة السطح الداخلي لـ PDL. اضغط على القيام به عند الانتهاء.
   15. حدد UL1_PDL > الأسطح. اسم السطح "UL1_PDL_outer".
   16. ضمن تحديد منطقة السطح اختر حسب الزاوية. إضافة "15" كزاوية.
       ملاحظة: إذا تم العثور على خطأ أثناء المحاكاة النهائية، قم بتقليل الزاوية وإعادة تحديد السطح.
   17. تأكد من تحديد مساحة السطح الخارجي بالكامل لـ PDL. اضغط على القيام به عند الانتهاء.
   18. كرر الخطوات 4.1.13-4.1.19 لجميع PDLs.
   19. انقر على ملف > تشغيل البرنامج النصي وحدد Model_setup_Part2.py
   20. انقر على نماذج > محاكاة > BCs. اسم BC_all، ثم حدد الخطوة كـ Initial. ضمن الفئة، حدد "ميكانيكي"، وتحت "أنواع الخطوة المحددة" حدد "الإزاحة/الدوران". اضغط على متابعة.
   21. ضمن تحديد المناطق لشرط الحدود حدد حسب الزاوية. إضافة "15" كزاوية. تحقق من إنشاء مجموعة. حدد مآخذ فردية للأسنان 14. اضغط على القيام به.
       ملاحظة: ساعد هذا على محاكاة حركة الأسنان الفورية.
   22. انقر على نماذج > محاكاة > تجميع > مجموعات > إنشاء مجموعة. قم بتسمية المجموعة "U1_y_force".
   23. في تحديد العقد للمجموعة اختر بشكل فردي.
       ملاحظة: تم تطبيق قوة مركزة نيوتن واحد على عقدة الأسنان المحددة عشوائياً في اتجاه Y إيجابية (محاكاة قوة distalization) أو الاتجاه Z إيجابية (محاكاة قوة تدخلية).
   24. حدد عقدة في وسط التاج على سطح buccal من القاطع المركزي العلوي (U1) واضغط على القيام به.
   25. انقر فوق مجموعات > إنشاء مجموعة. قم بتسمية المجموعة "U1_z_force".
   26. كرر الخطوات 4.1.23-4.1.24.
   27. كرر الخطوات 4.1.22-4.1.26 لجميع الأسنان.
       ملاحظة: قبل إنشاء مجموعة لسن معين كما هو الحال في 4.1.25، انتقل إلى مثيل > استئناف لهذا السن.
2. إعداد الطراز
   1. انقر على نماذج > محاكاة > التجميع > مثيلات. حدد كافة المثيلات وانقر فوق استئناف.
   2. انقر على أدوات > الاستعلام > نقطة / عقدة. حدد عقدة في وسط قاطعة مركزية تم اختيارها عشوائيًا واضغط على Done.
   3. ضمن مركز الأوامر في أسفل الصفحة، قم بنسخ إحداثيات X و Y و Z للعقدة المحددة في الخطوة 4.2.2.
   4. ضمن شريط الأدوات الرأسي حدد ترجمة مثيل وحدد التجميع بأكمله (أي كافة المثيلات) على الشاشة. اضغط على القيام به.
   5. في تحديد نقطة بداية لمربع متجه الترجمة، قم بلصق الإحداثيات المنسوخة في الخطوة 4.2.3 أو أدخل قيم X و Y و Z. انقر فوق إدخال.
   6. ضمن تحديد نقطة نهاية لمتجه الترجمة أو أدخل X و Y و Z:أدخل الإحداثيات "0.0" و "0.0" و "0.0". انقر فوق إدخال.
   7. لموقف المثيل، اضغط موافق.
   8. انقر على أدوات > استعلام > نقطة / عقدة وحدد عقدة مباشرة فوق خط الوسط من القواطع المركز. أدخل "تم".
   9. ضمن مركز الأوامر في أسفل الصفحة، قم بنسخ إحداثيات X و Y و Z للعقدة المحددة في الخطوة 4.2.8.
   10. ضمن شريط الأدوات الرأسي حدد ترجمة مثيل وحدد التجميع بأكمله (أي كافة المثيلات) على الشاشة. أدخل "تم".
   11. لصق الإحداثيات المنسوخة في تحديد نقطة بداية لمتجه الترجمة - أو أدخل مربع X و Y و Z. انقر فوق إدخال.
   12. ضمن تحديد نقطة نهاية لمتجه الترجمة - أو أدخل X، Y، Z:إدراج الإحداثيات كما تم نسخها في الخطوة 4.2.9. تغيير تنسيق X إلى 0.0. انقر فوق إدخال.
   13. لموقف المثيل، اضغط موافق.
   14. انقر على ملف > تشغيل البرنامج النصي وحدد Model_setup_Part3.py. إدراج خصائص المواد أو تغييرها.
   15. انقر على نماذج > محاكاة > المواد وانقر فوق العظام / PDL / الأسنان. إدراج خصائص محددة الأنسجة.
   16. انقر على ملف > تشغيل البرنامج النصي وحدد Functions.py.
3. معالجة النموذج
   1. انقر على ملف > تشغيل البرنامج النصي وحدد Job_submission.py.
      ملاحظة: وحدة الوظيفة حيث يقوم المستخدم بإعداد إجراء واحد أو أكثر على الطراز، ومدير الوظائف هو المكان الذي يتم فيه بدء تحليل الطراز، ويظهر التقدم، ويتم ملاحظة الإكمال.
   2. في مربع الحوار بعنوان قمع الكل، أدخل الجانبين (L أو R) من الأسنان على أساس القيود (تحت النماذج > المحاكاة > القيود). اضغط موافق.
   3. في مربع الحوار بعنوان تقديم الوظيفة أدخل "Y" لتشغيل التحليل للسن / الأسنان المحددة. اضغط موافق.
   4. في مربع الحوار بعنوان اتجاهات التحليل أدخل "Y" لتحديد تطبيق القوة. اضغط موافق.
4. تجهيز آخر لتقدير _ReS C
   1. اختيار ملف > تشغيل السيناريو > Bulk_process.py.
   2. في مربع الحوار بعنوان تحليل وظائف متعددة أدخل "Y" للأسنان / الأسنان المحددة. اضغط موافق.
   3. في مربع الحوار بعنوان اتجاهات التحليل أدخل "Y" لتحديد تطبيق القوة. اضغط موافق.
   4. في مربع الحوار بعنوان الحصول على إدخال إدخال رقم أسنان محدد كما هو موضح في مثيلات مسماة (على سبيل المثال، UL1 أو UL5، الخ). اضغط موافق.
   5. تحقق من الإحداثيات الخاصة بـ Force About Point والموقع المقدر في مربع الأوامر. إذا لم تكن متشابهة، ثم كرر الخطوات 4.3.1-4.4.
      ملاحظة: بعد تشغيل الوظائف لكل خطوة، تم تشغيل خوارزمية المعرفة من قبل المستخدم التي تم إنشاؤها في Python داخل واجهة Abaqus لتحليل نظام قوة التفاعل واللحظات اللاحقة التي تم إنشاؤها نتيجة لتطبيق التحميل. الخوارزمية تلقائياً يقترح موقع عقدة جديدة لتطبيق تحميل بحيث يتم إنشاء لحظة من حجم شبه صفر داخل نظام القوة. يستمر هذا في عملية تكرارية، حتى يتم العثور على موقع العقدة الذي ينشئ لحظة الأقرب إلى الصفر عند تطبيق قوة من خلالها أو تقديرها. يتم وصف الخوارزمية بالتفصيل في قسم المناقشة.

من أجل التحقق من التقسيم والدليل على النحو المبين في قسم الإجراءات (الخطوة 2) ، تم استخراج الضرس الأول الفكالأول من جمجمة جافة ، وتم التقاط صورة CBCT. تم استخدام برنامج معالجة الصور وتحريرMimics ليحدد الأسنان يدويًا كما هو موضح في الخطوة 2. وفي وقت لاحق، تم إجراء عمليات التشابك، وتنظيف النماذج المجزأة باستخدام برامج ثلاثية الأبعاد، وتم استيرادها إلى أباقوس لتحليلها. لم نجد أي فرق كبير في القياسات الخطية والحجمية التي تم إجراؤها على نموذج FE للسن والأسنان الفعلية التي تم قياسها في المختبر(الوثيقة التكميلية 4).

للتحقق من صحة الخوارزمية المعرفة من قبل المستخدم في تحديدRES C لكائن ، تم استخدام نموذج مبسط لشعاع مغطى داخل غمد في المراحل الأولية لإنشاء البرنامج النصي(الشكل 5A). وكانت المغطى الفولاذية مقيداً بثلاث درجات من حرية التشرد، وكانت العقد في واجهة الحزمة/الغمد مربوطة ببعضها البعض. تم تحديد العقد لتطبيق القوة بشكل عشوائي، وتم تطبيق الروتين الفرعي بطريقة تكرارية حتى تقارب الحل. في النموذج المبسط ، تم المغطى بطول 30 وحدة وعرض 10 وحدات في الغمد. باتباع الخوارزمية المحددة وحساباتها، تم التنبؤبـ C RES من شعاع النموذج(الشكل 5B). واتفق هذا مع الحسابات النظرية (انظر الوثيقة التكميلية 3). وهكذا، تم تطوير صحة الخوارزمية المعرفة من قبل المستخدم والتحقق منها في هذا النموذج المبسط وتم تنفيذها في وقت لاحق لتحديدRES C من الأسنان الفكية.

ويبين الجدول 2 خصائص المواد المعينة للهياكل. الاختلافات في نمذجة الخصائص المادية للPDL والعظام يمكن أن تؤثر على الموقع النهائيللRES C من الأسنان. PDL anisotropy المتعلقة اتجاه الألياف، والاختلافات في نسبة بواسون، وأنماط التحميل، والحجم يمكن أيضا أن تحدث فرقا. تم تعيين PDL خصائص غير خطية ومفرطة المرونة وفقًا لنموذج Ogden (μ1 = 0.07277 ، α1 = 16.95703 ، D1 = 3 × 10-7)22،23. كما تم تعيين كثافات محددة = 1.85 غ/سم3 للعظام؛ 2.02 غ/سم3 للأسنان؛ و 1 ز/سم3 لPDL (أي كثافة المياه، لأن PDL يتكون في الغالب من الماء)24،25.

لتوحيد ناقلات القوة وتحديد موقعRESC ، تم إنشاء نظام إحداثيات الديكارتية (X-Y-Z) وتعريفه بالتوجهات التالية: Y-axis (محور anteroposterior أو labiolingual) موجه على طول الغرزة المتوسطة مع الجزء الخلفي في الاتجاه الإيجابي ، Z-المحور في الاتجاه الرأسي (محور superio-السفلي أو occluso-gingival) مع الجزء المتفوق أو gingival من النموذج في الاتجاه الإيجابي ، والمحور X في الاتجاه العرضي (محور buccolingual) مع الجزء buccal في الاتجاه الإيجابي(الشكل 6).

تم تطبيق نظام الإحداثيات هذا بطريقتين: 1) تم إنشاء نظام إحداثيات عالمي بأصله (O) يقع بين أسطح الوجه للقواطع المركزية أسفل الحليمة القاطعة الموجودة على خط يقسم العرض بين القاطعة والمولفي في الطائرة X-Y؛ (2) تم إنشاء نظام إحداثيات عالمي مع أصله (O) يقع بين أسطح الوجه للقواطع المركزية تحت الحليمة القاطعة الموجودة على خط يقسم العرض ينقسم بين القاطعين والمولفيفي في الطائرة X-Y. 2) تم بناء أنظمة الإحداثيات المحلية مع أصل 'R' لكل سن. تم تعريف نقطة "R" المحددة لكل سن على أنها المركز الهندسي على سطح البوتشال للتاج. تم اختيار هذا الموقع لتقريب أقرب موقع حيث يمكن للمشغل وضع قوس لتطبيق قوات تقويم الأسنان. تظهر النتائج التمثيلية في الشكل 7.

وتردالـ C RES الموجودة بالنسبة لنظم الإحداثيات العالمية والمحلية في الجدول 3 والجدول 4. كانت مواقعRES C التي تم الحصول عليها على طول الإحداثي X عندما تم تطبيق نظام قوة على طول إحداثيات Y و Z مختلفة عن بعضها البعض(الجدول 5). ومع ذلك، كان متوسط الفرق صغيرًا (0.88 ± 0.54 مم).

الشكل 1: مخطط تدفق التصميم. سير العمل من ثلاث خطوات لتحديد موقع CRES. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2: تخطيط برنامج Mimics عرض الأسنان الفكية في جميع وجهات النظر الثلاثة (X-Y-Z) وكنموذج الحجمي. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 3: الخطوات المعنية لتوليد الرباط اللثة (PDL) باستخدام تجميع غير متعدد من البرامج 3matic. وحدة Remesh(A)إنشاء تجميع غير متعدد،(B)يتم تعيين Maxilla ككيان رئيسي،(C)يتم تعيين PDL ككيان متقاطع،(D)Remesh التكيفي،(E)تقسيم الفك العلوي وPDL،(F)اتبع الخطوات B-F لPDL ككيان رئيسي والأسنان المحددة ككيان متقاطع،(G)إنشاء شبكة حجم. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 4: تخطيط برنامج أباقوس. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 5: نموذج مبسط لشعاع الصلب. (أ)الشعاع المغطى بغمد من الصلب يستخدم لاختبار دقة الخوارزمية المحددة. (ب)موقعC RES من الشعاع المغطى كما هو متوقع من قبل الخوارزميات المحددة. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 6: نظام الإحداثيات لتقديرReS C بالنسبة إلى نقطة المنشأ العالمية (O) ونقطة المنشأ المحلية (R) لكل سن. هذا هو مثال على premolar الثانية الفكية. تم استخدام هذه الطريقة لكل سن في القوس. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 7: تمثيل ثلاثي الأبعادلـ C RES من الأسنان الفكية. (أ)القاطع المركزي. (ب)قاطعة جانبية. (ج)الكلاب. (د)premolar الأولى. (E)premolar الثاني. (و)الضرس الأول. (ز)الأضراس الثاني. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الجدول 1: معلمات أداة جوفاء.

الجدول 2: الخصائص المادية لنموذج العنصر المحدود.

الجدول 3: موقع ثلاثي الأبعاد (X-Y-Z)لـ RES C للأسنان الفكية فيما يتعلق بالنقطة العالمية O.

الجدول 4: موقع ثلاثي الأبعاد (X-Y-Z)لـ RES C للأسنان الفكية فيما يتعلق بنقطة R محلية لكل سن يجري تقييمRES C. هنا، R هو المركز الهندسي للسطح buccal من التاج.

الجدول 5: الاختلاف في مركز موقف المقاومة على طول المحور س عند تطبيق القوة على طول محاور Y-(Fy) و Z (Fz).

الوثيقة التكميلية 1: مخطوطات بيثون للخوارزميات المستخدمة لFEA. يرجى الضغط هنا لعرض هذا الملف (انقر على الحق للتحميل).

الوثيقة التكميلية 2: لمحة عامة عن تحليل نظام القوة. يرجى الضغط هنا لعرض هذا الملف (انقر على الحق للتحميل).

الوثيقة التكميلية 3: التقدير النظري لمركز كتلة شعاع بسيط مغطى بغمد. يرجى الضغط هنا لعرض هذا الملف (انقر على الحق للتحميل).

الوثيقة التكميلية 4: نموذج عنصر محدود من الأضرار الأول ماكسي المستخرجة. يرجى الضغط هنا لعرض هذا الملف (انقر على الحق للتحميل).

وليس لدى أصحاب البلاغ ما يكشفون عنه.