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

Ahora esto es por primera vez que se ha hecho un trabajo que presenta una guía paso a paso sobre cómo averiguar el centro de resistencia. Y esto es realmente importante porque cualquier investigación que pretenda construir sobre ella no tiene que volver ahora a la mesa de dibujo, tipo de reinventar la rueda de nuevo, y luego avanzar. Y elimina una enorme carga de cualquier investigación que pretenda construir sobre este concepto de centro de resistencia.

Este método paso a paso permitirá a la comunidad científica obtener una ubicación 3D del centro de masa para un diente o un conjunto de dientes de una manera estandarizada. Esta técnica se puede aplicar tanto maxilar como mandibular. Sería interesante aplicar este concepto al movimiento dental complejo similar con el ensamblaje multi bracket.

Para la segmentación de los dientes y el hueso, cargue los archivos DICOM crudos de la imagen de tomografía computarizada del haz de cono en un programa de software de imágenes médicas apropiado, y recorte la imagen para incluir solo los dientes y huesos de interés. Haga clic con el botón derecho en la pestaña máscara y cree una nueva máscara para la imagen. Haga clic en la herramienta Edición de varios sectores y seleccione la vista axial, coronal o sagital.

Resalte manualmente algunos de los sectores según sea necesario y seleccione la herramienta Interpolar para rellenar el volumen de los sectores omitidos. A continuación, haga clic en Aplicar y haga clic con el botón derecho en la máscara para generar el volumen 3D del diente. Cuando se ha generado un volumen 3D para cada diente de interés, seleccione todos los dientes 3D y haga clic con el botón derecho para seleccionar Suavizado.

Para segmentar los huesos, haga clic con el botón derecho en la pestaña Máscara y cree una nueva máscara para la imagen. Para rellenar los agujeros grandes visibles en la máscara, haga clic en la herramienta Crecimiento de región dinámica. A continuación, haga clic con el botón derecho en la máscara para generar el volumen 3D para el hueso.

Para limpiar y mallar las imágenes, abra un programa de software de optimización de datos adecuado y pegue los objetos 3D seleccionados. Para los dientes duplicados en el grupo uno, haga clic en el Módulo de curva y la opción Crear curva, y dibuje manualmente una curva alrededor de la unión cementoenamel para todos los dientes duplicados. Duplicar los objetos 3D del grupo uno para generar los objetos para el grupo dos y, en el cuadro árbol de objetos, haga clic en Objeto.

En la lista Superficie, elimine la superficie de corona para cada objeto del grupo dos y haga clic en Módulo de diseño y Hueco para aplicar los parámetros deseados. En el grupo uno, en el cuadro árbol de objetos, haga clic en Objeto y elimine la superficie raíz de cada grupo de un objeto. Seleccione la opción Rellenar taladro normal y haga clic en Agregar contorno y Aplicar.

Todo el espacio se llenará. Seleccione el módulo de diseño y el desfase local y seleccione toda la superficie de la corona. Active las opciones Diseño y Distancia de desfase y Distancia decreciente y haga clic en Aplicar.

En el módulo Deshacer, Crear ensamblaje no múltiple, Entidad principal y Maxilar desde el árbol de objetos y seleccionar entidad intersectante para todos los objetos. A continuación, divida el conjunto no múltiple. Divida el ensamblaje no múltiple dos veces más utilizando una entidad intersectante como todos los objetos del grupo uno y todos los objetos del grupo dos y haga clic en Aplicar después de cada división.

Haga clic en Rehacer adaptable y seleccione todas las entidades que se intersecan y haga clic en Aplicar. A continuación, haga clic en Dividir ensamblaje no múltiple. Haga clic en Crear ensamblaje no múltiple, Entidad principal y Objeto individual del grupo dos del árbol de objetos y seleccione Entidad intersectante y seleccione Objeto respetuoso correspondiente al tipo de diente.

Haga clic en Rehacer adaptable y seleccione la entidad intersectante. A continuación, haga clic en Crear ensamblaje no múltiple. Para generar un ancho uniforme de 0,2 milímetros de ligamento periodontal utilizando la técnica no múltiple, es fundamental seguir el mismo orden para las entidades principales e intersectantes como se ha demostrado.

Cuando cada diente se haya procesado como se muestra, haga clic en Crear malla de volumen y seleccione los parámetros de malla. En Abacus, haga clic en Archivo y ejecutar script y seleccione Model_setup_Part1.py. Haga clic en Simulación, Piezas, Maxilar y Superficies.

Introduzca el nombre de la superficie y, en Seleccionar la región de la superficie, seleccione Por ángulo y establezca 15 como ángulo. Haga clic en Simulación y piezas y seleccione UL1 y Superficies. Asigne un nombre a la superficie UL1.

En Seleccionar la región de la superficie, seleccione Individualmente, seleccione el diente en la pantalla y haga clic en Listo. Cuando se hayan procesado todas las superficies dentales, haga clic en Modelos, Simulación y Piezas y seleccione UL1_PDL y Superficies. Asigne un nombre UL1_PDL_Inner a la superficie.

En Seleccionar la región de la superficie, seleccione Por ángulo e introduzca 15 como ángulo. Seleccione UL1_PDL y superficies y asigne un nombre a la superficie UL1_PDL_Outer. En Seleccionar la región de la superficie, seleccione Por ángulo y establezca 15 como ángulo.

Cuando se hayan procesado todos los ligamentos periodontales, haga clic en Archivo y ejecución de script y seleccione Model_setup_Part2.py. Haga clic en Simulación y BC. Escriba BC All para el nombre y establezca el paso como inicial.

Haga clic en Simulación, Ensamblaje, Conjuntos y asigne un nombre al conjunto U1_y_force. Seleccione un nodo en el centro de la corona en la superficie de la hebilla del incisivo central superior y, en Seleccionar los nodos para el conjunto, seleccione Individualmente. A continuación, haga clic en Conjuntos y crear conjunto y asigne un nombre U1_z_force al conjunto.

Para configurar el modelo, haga clic en Archivo y ejecutar script y seleccione Model_setup_Part3.py. A continuación, haga clic en Archivo y ejecutar script y seleccione Functions.py. Para procesar el modelo, haga clic en Archivo y ejecutar script y seleccione Job_submission.py.

En el cuadro de diálogo Suprimir todo, escriba los lados de los dientes en función de las restricciones y haga clic en Aceptar. En el cuadro de diálogo Envío de trabajo, escriba Y para ejecutar el análisis del diente o dientes especificados y haga clic en Aceptar. A continuación, en el cuadro de diálogo Indicaciones para el análisis, escriba Y para especificar la aplicación de fuerza y haga clic en Aceptar.

Para estimar el centro de resistencia, seleccione Archivo, Ejecutar script y Bulk_process.py. En el cuadro de diálogo Analizar varios trabajos, escriba Y para el diente o dientes especificados y haga clic en Aceptar. En el cuadro de diálogo Direcciones para el análisis, escriba Y para la aplicación de fuerza de especificación y haga clic en Aceptar.

En el cuadro de diálogo Obtener entrada, escriba el número de diente específico tal como se describe en las instancias con nombre y haga clic en Aceptar. A continuación, compruebe las coordenadas de la Forzar punto sobre punto y Ubicación estimada en el cuadro Comando. Para verificar la segmentación y la esquematización manual como se demostró, se extrajo un primer molar maxilar de un cráneo seco y se tomó una imagen de tomografía computarizada de haz de cono.

A continuación, se realizó el mallado. No se observó ninguna diferencia significativa en las mediciones lineales y volumétricas realizadas en el modelo de elemento finito del diente y el diente real medido en el laboratorio. Para verificar la validez del algoritmo definido por el usuario para determinar el centro de resistencia de un objeto, se puede utilizar un modelo simplificado de una viga dentro de una vaina en las etapas iniciales de creación del script.

Siguiendo el algoritmo definido y sus cálculos, se puede predecir el centro de resistencia de la viga del modelo. Aquí se pueden observar las propiedades de material asignadas a las estructuras. Las diferencias en el modelado de las propiedades materiales del ligamento periodontal y el hueso pueden afectar a la ubicación final del centro de resistencia de un diente.

Para estandarizar los vectores de fuerza y localizar la posición del centro de resistencia, se puede construir un sistema de coordenadas cartesianos mediante las orientaciones X, Y y Z como se indica. El punto R específico para cada diente se define como el centro geométrico en la superficie de la hebilla de la corona y se elige para aproximar la ubicación más cercana en la que un operador podría colocar un soporte para aplicar fuerzas de ortodoncia. En este análisis representativo, las ubicaciones del centro de resistencia obtenidas a lo largo de la coordenada X cuando se aplicó un sistema de fuerza a lo largo de las coordenadas Y y Z eran diferentes, pero las diferencias promedio eran pequeñas.

Los análisis de elementos finitos pueden ser muy tediosos para los nuevos usuarios. Tenga cuidado de ser paciente y metódico las primeras veces que realice los pasos de preprocesamiento. Así que esta investigación es una investigación de la fundación.

Algunas de las aplicaciones de esto pueden ser predecir el movimiento dental, que es muy, muy crucial para las empresas que trabajan en el campo de los alineadores. Se puede utilizar para averiguar el centro de resistencia de muchos dientes, segmentos de dientes, etc., los efectos secundarios que se generan durante el movimiento de los dientes, y muy, muy importante tal vez en averiguar cómo acelerar el movimiento de los dientes.