Un enfoque de elementos finitos para localizar el centro de resistencia de los dientes maxilares

Resumen

Este estudio describe las herramientas necesarias para utilizar imágenes de pacientes tridimensionales basadas en haz de cono de dosis baja de los dientes maxilares y maxilares para obtener modelos de elementos finitos. Estos modelos de pacientes se utilizan para localizar con precisión el C_RES de todos los dientes maxilares.

Resumen

El centro de resistencia (C_RES)se considera como el punto de referencia fundamental para el movimiento de dientes predecible. Los métodos utilizados para estimar el_{C RES} de los dientes van desde mediciones radiográficas y físicas tradicionales hasta análisis in vitro en modelos o muestras de cadáveres. Las técnicas que implican el análisis de elementos finitos de tomografías computarizadas micro-CT en dosis altas de modelos y dientes individuales han demostrado muchas promesas, pero poco se ha hecho con imágenes más nuevas, de dosis bajas y de tomografía computarizada por haz de cono de baja resolución (CBCT). Además, se han descrito el_ReS C para sólo unos pocos dientes seleccionados (es decir, incisivo central maxilar, canino y primer molar); el resto han sido ignorados en gran medida. También es necesario describir la metodología de determinación del_RES C en detalle, de modo que sea fácil de replicar y aprovechar.

Este estudio utilizó imágenes rutinarias de pacientes CBCT para el desarrollo de herramientas y un flujo de trabajo para obtener modelos de elementos finitos para localizar el_{C RES} de dientes maxilares. Las imágenes de volumen CBCT fueron manipuladas para extraer estructuras biológicas tridimensionales (3D) relevantes para determinar el_{C RES} de los dientes maxilares por segmentación. Los objetos segmentados se limpiaron y convirtieron en una malla virtual formada por triángulos tetraédricos (tet4) con una longitud máxima de borde de 1 mm con software 3matic. Los modelos se convirtieron además en una malla volumétrica sólida de tetraedros con una longitud de borde máxima de 1 mm para su uso en el análisis de elementos finitos. El software de ingeniería, Abaqus, se utilizó para preprocesar los modelos para crear un ensamblaje y establecer propiedades de material, condiciones de interacción, condiciones de contorno y aplicaciones de carga. Las cargas, cuando se analizan, simularon las tensiones y deformaciones unitarias en el sistema, ayudando a localizar el_RESC . Este estudio es el primer paso en la predicción precisa del movimiento dental.

Introducción

El centro de resistencia (C_RES)de un diente o segmento de dientes es análogo al centro de masa de un cuerpo libre. Es un término tomado del campo de la mecánica de cuerpos rígidos. Cuando se aplica una sola fuerza en el C_RES, la traducción del diente en la dirección de la línea de acción de la fuerza ocurre^1,2. La posición del C_RES depende no sólo de la anatomía y las propiedades del diente, sino también de su entorno (por ejemplo, ligamento periodontal, hueso circundante, dientes adyacentes). El diente es un cuerpo restringido, por lo que su C_RES es similar al centr....

Protocolo

Se obtuvo una exención de la junta de revisión institucional para evaluar los volúmenes del CBCT archivados en la División de Radiología Oral y Maxilofacial (IRB No 17-071S-2).

1. Selección de volumen y criterios

1. Adquirir una imagen CBCT de la cabeza y la cara¹⁶.
2. Examine la imagen para la alineación de los dientes, los dientes que faltan, el tamaño de los vóxeles, el campo de visión y la calidad general de la imagen.
3. Asegúrese de que el tamaño de los vóxeles no sea superior a 350 m (0,35 mm).

2. Segmentación de los dientes y hueso

1. Cargue los ar....

Resultados

Con el fin de verificar la segmentación y la esquematización manual como se describe en la sección Procedimientos (paso 2), se extrajo un primer molar maxilar de un cráneo seco, y se tomó una imagen CBCT. El software de procesamiento y edición de imágenes Mimics se utilizó para esbozar manualmente el diente como se describe en el paso 2. Posteriormente, se realizó el mallado, los modelos segmentados fueron limpiados con software 3matic, y fueron importados a Abaqus para su análisis. No en.......

Discusión

Este estudio muestra un conjunto de herramientas para establecer un flujo de trabajo consistente para el análisis de elementos finitos (FEA) de modelos de dientes maxilares derivados de imágenes CBCT de pacientes para determinar su C_RES. Para el clínico, un mapa claro y directo del_RES C de los dientes maxilares sería una herramienta clínica invaluable para planificar los movimientos dentales y predecir efectos secundarios. El método de elementos finitos (FEM) se introdujo en la investigación biomecá.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
3-matic software	Materialise, Lovaina, Bélgica.		Limpieza y mallado
del software Abaqus/CAE, versión 2017	Dassault Systè mes Simulia Corp., Johnston, Rhode Island, Estados Unidos.		Software de imitación de análisis de elementos finitos
, versión 17.0	Materialise, Lovaina, Bélgica.		Segmentación de dientes y hueso