Ein Finite-Elemente-Ansatz zur Bestimmung des Widerstandszentrums von Maxillary Teeth

Jetzt ist dies zum ersten Mal, dass eine Arbeit getan wurde, die eine Schritt-für-Schritt-Anleitung präsentiert, wie man das Zentrum des Widerstands herausfinden kann. Und das ist wirklich wichtig, denn jede Forschung, die darauf aufbauen will, muss jetzt nicht zurück ans Reißbrett gehen, das Rad neu erfinden und dann weitermachen. Und es entlastet jede Forschung, die auf diesem Zentrum des Widerstandskonzepts aufbauen will, enorm.

Diese Schritt-für-Schritt-Methode wird die wissenschaftliche Gemeinschaft befähigen, eine 3D-Position des Massenzentrums für einen Zahn oder eine Reihe von Zähnen in einer standardisierten Weise zu erhalten. Diese Technik kann sowohl maxillary als auch Unterkiefer-Gebiss angewendet werden. Es wäre interessant, dieses Konzept auf ähnliche komplexe Zahnbewegungen mit Multi-Bracket-Baugruppe anzuwenden.

Laden Sie zur Segmentierung der Zähne und des Knochens die rohen DICOM-Dateien des Kegelstrahltomographen in ein entsprechendes medizinisches Bildgebungssoftwareprogramm, und schneiden Sie das Bild so zu, dass es nur die von Interesse interessierten Zähne und Knochen enthält. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Registerkarte für Maske, und erstellen Sie eine neue Maske für das Bild. Klicken Sie auf das Werkzeug Mehrfachslice-Bearbeitung, und wählen Sie die axiale, koronare oder sagittale Ansicht aus.

Markieren Sie bei Bedarf einige der Slices manuell, und wählen Sie das Werkzeug Interpolieren aus, um das Volumen für die übersprungenen Slices zu füllen. Klicken Sie dann auf Anwenden, und klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Maske, um das 3D-Volumen für den Zahn zu generieren. Wenn für jeden Zahn ein 3D-Volumen generiert wurde, wählen Sie alle 3D-Zähne aus, und klicken Sie mit der rechten Maustaste, um Glätten auszuwählen.

Um die Bones zu segmentieren, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Registerkarte für Maske, und erstellen Sie eine neue Maske für das Bild. Um die großen Löcher zu füllen, die in der Maske sichtbar sind, klicken Sie auf das Werkzeug Dynamische Region-Wachstum. Klicken Sie dann mit der rechten Maustaste auf die Maske, um das 3D-Volumen für den Knochen zu generieren.

Zum Bereinigen und Vernetzen der Bilder öffnen Sie ein entsprechendes Datenoptimierungssoftwareprogramm, und fügen Sie die ausgewählten 3D-Objekte ein. Klicken Sie für die duplizierten Zähne in Gruppe 1 auf das Kurvenmodul und die Option Kurve erstellen, und zeichnen Sie manuell eine Kurve um den Zementknotenknotenknoten für alle duplizierten Zähne. Duplizieren Sie die 3D-Objekte aus Gruppe 1, um die Objekte für Gruppe 2 zu generieren, und klicken Sie im Feld Objektstruktur auf Objekt.

Löschen Sie in der Liste Oberfläche die Kronenoberfläche für jedes Objekt in Gruppe 2, und klicken Sie auf Designmodul und Hohl, um die gewünschten Parameter anzuwenden. Klicken Sie in Gruppe 1 im Feld Objektstruktur auf Objekt, und löschen Sie die Stammfläche für jede Gruppe ein Objekt. Wählen Sie die Option "Lochnormale füllen" aus, und klicken Sie auf Kontur hinzufügen und Anwenden.

Der gesamte Raum wird gefüllt. Wählen Sie das Konstruktionsmodul und den lokalen Versatz aus, und wählen Sie die gesamte Kronenoberfläche aus. Aktivieren Sie Design und die Optionen Versatzentfernung und Verkleinerungsentfernung, und klicken Sie auf Anwenden.

Erstellen Sie im Remesh-Modul nicht-manifold Assembly, Main Entity und Maxilla aus der Objektstruktur, und wählen Sie für alle Objekte schneidende Entität aus. Dann teilen Sie die nicht-manniffaltige Baugruppe. Teilen Sie die nicht verteiler Baugruppe zwei weitere Male mit einem sich schneidenden Element auf, da alle Objekte aus Gruppe 1 und alle Objekte aus Gruppe 2 und nach jeder Teilung auf Übernehmen klicken.

Klicken Sie auf AdaptiveS Neuausnetzen, und wählen Sie alle sich schneidenden Elemente aus, und klicken Sie auf Übernehmen. Klicken Sie dann auf Nicht-Verteiler-Assembly teilen. Klicken Sie in der Objektstruktur auf Nicht-Manifold-Baugruppe, Hauptentität und Einzelobjekt aus Gruppe zwei erstellen, und wählen Sie Schnittentität aus, und wählen Sie Entsprechendes Objekt aus, das dem Zahntyp entspricht.

Klicken Sie auf AdaptiveS Neunetz, und wählen Sie die schneidende Entität aus. Klicken Sie dann auf Nicht-Verteiler-Assembly erstellen. Um eine 0,2 Millimeter gleichmäßige Breite des parodontalen Bandes mit der nicht-manniffaltigen Technik zu erzeugen, ist es wichtig, die gleiche Reihenfolge für die Haupt- und Sichiereinheiten zu befolgen, wie gezeigt.

Wenn jeder Zahn wie gezeigt verarbeitet wurde, klicken Sie auf Volumennetz erstellen und wählen Sie die Netzparameter aus. Klicken Sie in Abacus auf Datei und Skript ausführen, und wählen Sie Model_setup_Part1.py aus. Klicken Sie auf Simulation, Teile, Maxilla und Flächen.

Geben Sie den Flächennamen ein, und wählen Sie unter Bereich der Fläche auswählen, wählen Sie Nach Winkel aus, und legen Sie 15 als Winkel fest. Klicken Sie auf Simulation und Teile, und wählen Sie UL1 und Oberflächen aus. Benennen Sie die Oberfläche UL1.

Wählen Sie unter Region der Oberfläche auswählen aus, wählen Sie Einzeln aus, wählen Sie den Zahn auf dem Bildschirm aus, und klicken Sie auf Fertig. Wenn alle Zahnoberflächen verarbeitet wurden, klicken Sie auf Modelle, Simulation und Teile, und wählen Sie UL1_PDL und Flächen aus. Benennen Sie die Oberfläche UL1_PDL_Inner.

Wählen Sie unter Bereich der Fläche aus, wählen Sie Nach Winkel aus, und geben Sie 15 als Winkel ein. Wählen Sie UL1_PDL und Flächen aus, und benennen Sie die Fläche UL1_PDL_Outer. Wählen Sie unter Bereich der Fläche aus, wählen Sie Nach Winkel aus, und legen Sie 15 als Winkel fest.

Wenn alle Parodontalbänder verarbeitet wurden, klicken Sie auf Datei und Skript ausführen, und wählen Sie Model_setup_Part2.py aus. Klicken Sie auf Simulation und BCs. Geben Sie BC All für den Namen ein und legen Sie den Schritt als Initialeinstellung fest.

Klicken Sie auf Simulation, Assembly, Sets, und benennen Sie den Satz U1_y_force. Wählen Sie einen Knoten in der Mitte der Krone auf der Schnallenoberfläche des oberen zentralen Schneidezahns aus, und wählen Sie unter Wählen Sie die Knoten für das Set aus, wählen Sie Einzeln aus. Klicken Sie dann auf Sets und Create Set, und benennen Sie den Satz U1_z_force.

Um das Modell einzurichten, klicken Sie auf Datei und Skript ausführen, und wählen Sie Model_setup_Part3.py aus. Klicken Sie dann auf Datei und Skript ausführen, und wählen Sie Functions.py aus. Um das Modell zu verarbeiten, klicken Sie auf Datei und Skript ausführen, und wählen Sie Job_submission.py aus.

Geben Sie im Dialogfeld Alle unterdrücken die Seiten der Zähne basierend auf den Abhängigkeiten ein, und klicken Sie auf Okay. Geben Sie im Dialogfeld Auftragsübermittlung Y ein, um die Analyse für den angegebenen Zahn oder die angegebenen Zähne auszuführen, und klicken Sie auf Okay. Geben Sie dann im Dialogfeld Richtungen für die Analyse Y ein, um die Kraftanwendung anzugeben, und klicken Sie auf Okay.

Um den Mittelpunkt des Widerstands zu schätzen, wählen Sie Datei, Skript ausführen und Bulk_process.py. Geben Sie im Dialogfeld Mehrere Aufträge analysieren Y für den angegebenen Zahn oder die angegebenen Zähne ein, und klicken Sie auf Okay. Geben Sie im Dialogfeld Richtungen für Analyse Y für die angegebene Kraftanwendung ein, und klicken Sie auf Okay.

Geben Sie im Dialogfeld Eingabe abrufen die spezifische Zahnnummer ein, wie in den benannten Instanzen beschrieben, und klicken Sie auf Okay. Überprüfen Sie dann die Koordinaten für die Force About Point und Die geschätzte Position im Feld Befehl. Um die Segmentierung und manuelle Gliederung wie gezeigt zu überprüfen, wurde aus einem trockenen Schädel ein oberillares erstes Molaren extrahiert und ein Kegelstrahl-Computertomographiebild aufgenommen.

Anschließend wurde das Meshing durchgeführt. Es wurden keine signifikanten Unterschiede in den linearen und volumetrischen Messungen am Finite-Elemente-Modell des Zahnes und des tatsächlichen Zahnes, wie im Labor gemessen, beobachtet. Um die Gültigkeit des benutzerdefinierten Algorithmus bei der Bestimmung des Widerstandsmittelpunkts eines Objekts zu überprüfen, kann in den Anfangsphasen der Skripterstellung ein vereinfachtes Modell eines in einem Mantel ummantelten Balkens verwendet werden.

Durch Das Folgen des definierten Algorithmus und seiner Berechnungen kann der Widerstandsmittelpunkt des Modellstrahls vorhergesagt werden. Hierkönnen die den Strukturen zugeordneten Materialeigenschaften beobachtet werden. Unterschiede in der Modellierung der Materialeigenschaften des parodontalen Bandes und Knochens können die endgültige Position des Widerstandszentrums eines Zahnes beeinflussen.

Um die Kraftvektoren zu standardisieren und die Position des Widerstandszentrums zu lokalisieren, kann ein kartesisches Koordinatensystem durch die X-, Y- und Z-Ausrichtung wie angegeben erstellt werden. Der für jeden Zahn spezifische R-Punkt ist definiert als die geometrische Mitte auf der Schnallenoberfläche der Krone und wird so gewählt, dass er die nächstgelegene Position annähert, an der ein Bediener eine Halterung platzieren kann, um kieferorthopädische Kräfte anzuwenden. In dieser repräsentativen Analyse waren die Positionen des Widerstandszentrums entlang der X-Koordinate, wenn ein Kraftsystem entlang der Y- und Z-Koordinaten angewendet wurde, unterschiedlich, aber die durchschnittlichen Unterschiede waren gering.

Finite-Elemente-Analysen können für neue Benutzer sehr mühsam sein. Achten Sie darauf, geduldig und methodisch zu sein, wenn Sie die Vorverarbeitungsschritte in den ersten Jahren durchführen. Diese Forschung ist also eine Stiftungsforschung.

Einige der Anwendungen hierfür können die Vorhersage von Zahnbewegungen sein, was für Unternehmen, die im Bereich der Aligner arbeiten, sehr, sehr entscheidend ist. Es kann verwendet werden, um herauszufinden, das Zentrum des Widerstands vieler Zähne, Segmente der Zähne, et cetera, die Nebenwirkungen, die während der Zahnbewegung erzeugt werden, und sehr, sehr wichtig vielleicht bei der Ermittlung, wie zahnbewegung zu beschleunigen.