Name: Un enfoque de elementos finitos para localizar el centro de resistencia de los dientes maxilares (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-04-08T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 50 s
Description: Aprenda a localizar el centro de resistencia de dientes maxilares mediante elementos finitos y tomografía CBCT. Esta metodología computacional estandarizada facilita la investigación ortodóntica y predicción del movimiento dental.

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Los autores quieren reconocer el Premio de la Fundación Charles Burstone por apoyar el proyecto.

<ol><li>Smith, R. J., Burstone, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanics+of+tooth+movement%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Orthodontics%22%5BJournal%5D)">Mechanics of tooth movement.</a> American Journal of Orthodontics. 85 (4), 294-307 (1984).</li>
<li>Christiansen, R. L., Burstone, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Centers+of+rotation+within+the+periodontal+space%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Orthodontics%22%5BJournal%5D)">Centers of rotation within the periodontal space.</a> American Journal of Orthodontics. 55 (4), 353-369 (1969).</li>
<li>Tanne, K., Nagataki, T., Inoue, Y., Sakuda, M., Burstone, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Patterns+of+initial+tooth+displacements+associated+with+various+root+lengths+and+alveolar+bone+heights%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Orthodontics+and+Dentofacial+Orthopedics%22%5BJournal%5D)">Patterns of initial tooth displacements associated with various root lengths and alveolar bone heights.</a> American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 100 (1), 66-71 (1991).</li>
<li>Burstone, C. J., Pryputniewicz, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Holographic+determination+of+centers+of+rotation+produced+by+orthodontic+forces%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Orthodontics%22%5BJournal%5D)">Holographic determination of centers of rotation produced by orthodontic forces.</a> American Journal of Orthodontics. 77 (4), 396-409 (1980).</li>
<li>Dermaut, L. R., Kleutghen, J. P., De Clerck, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+determination+of+the+Cres+of+the+upper+first+molar+in+a+macerated%2C+dry+human+skull+submitted+to+horizontal+headgear+traction%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Orthodontics+and+Dentofacial+Orthopedics%22%5BJournal%5D)">Experimental determination of the Cres of the upper first molar in a macerated, dry human skull submitted to horizontal headgear traction.</a> American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 90 (1), 29-36 (1986).</li>
<li>Tanne, K., Sakuda, M., Burstone, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+finite+element+analysis+for+stress+in+the+periodontal+tissue+by+orthodontic+forces%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Orthodontics+and+Dentofacial+Orthopedics%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional finite element analysis for stress in the periodontal tissue by orthodontic forces.</a> American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 92 (6), 499-505 (1987).</li>
<li>Meyer, B. N., Chen, J., Katona, T. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Does+the+Cres+depend+on+the+direction+of+tooth+movement%3F%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Orthodontics+and+Dentofacial+Orthopedics%22%5BJournal%5D)">Does the Cres depend on the direction of tooth movement?</a> American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 137 (3), 354-361 (2010).</li>
<li>Kojima, Y., Fukui, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+finite+element+simulation+of+initial+movement%2C+orthodontic+movement%2C+and+the+centre+of+resistance+of+the+maxillary+teeth+connected+with+an+archwire%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Orthodontics%22%5BJournal%5D)">A finite element simulation of initial movement, orthodontic movement, and the centre of resistance of the maxillary teeth connected with an archwire.</a> European Journal of Orthodontics. 36 (3), 255-261 (2014).</li>
<li>Reimann, S., Keilig, L., Jäger, A., Bourauel, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biomechanical+finite-element+investigation+of+the+position+of+the+centre+of+resistance+of+the+upper+incisors%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Orthodontics%22%5BJournal%5D)">Biomechanical finite-element investigation of the position of the centre of resistance of the upper incisors.</a> European Journal of Orthodontics. 29 (3), 219-224 (2007).</li>
<li>Viecilli, R. F., Budiman, A., Burstone, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Axes+of+resistance+for+tooth+movement%3A+Does+the+Cres+exist+in+3-dimensional+space%3F%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Orthodontics+and+Dentofacial+Orthopedics%22%5BJournal%5D)">Axes of resistance for tooth movement: Does the Cres exist in 3-dimensional space?</a> American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 143 (2), 163-172 (2013).</li>
<li>Ammar, H. H., Ngan, P., Crout, R. J., Mucino, V. H., Mukdadi, O. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+modeling+and+finite+element+analysis+in+treatment+planning+for+orthodontic+tooth+movement%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Orthodontics+and+Dentofacial+Orthopedics%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional modeling and finite element analysis in treatment planning for orthodontic tooth movement.</a> American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 139 (1), 59-71 (2011).</li>
<li>Sia, S., Koga, Y., Yoshida, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Determining+the+center+of+resistance+of+maxillary+anterior+teeth+subjected+to+retraction+forces+in+sliding+mechanics.+An+in+vivo+study%5BTitle%5D)+AND+%22Angle+Orthodontics%22%5BJournal%5D)">Determining the center of resistance of maxillary anterior teeth subjected to retraction forces in sliding mechanics. An in vivo study.</a> Angle Orthodontics. 77 (6), 999-1003 (2007).</li>
<li>Cattaneo, P. M., Dalstra, M., Melsen, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Moment-to-force+ratio%2C+center+of+rotation%2C+and+force+level%3A+a+finite+element+study+predicting+their+interdependency+for+simulated+orthodontic+loading+regimens%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Orthodontics+and+Dentofacial+Orthopedics%22%5BJournal%5D)">Moment-to-force ratio, center of rotation, and force level: a finite element study predicting their interdependency for simulated orthodontic loading regimens.</a> American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 133 (5), 681-689 (2008).</li>
<li>Tominaga, J. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+play+between+bracket+and+archwire+on+anterior+tooth+movement+in+sliding+mechanics%3A+A+three-dimensional+finite+element+study%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Dental+Biomechanics%22%5BJournal%5D)">Effect of play between bracket and archwire on anterior tooth movement in sliding mechanics: A three-dimensional finite element study.</a> Journal of Dental Biomechanics. 3, 1758736012461269(2012).</li>
<li>Cai, Y., Yang, X., He, B., Yao, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Finite+element+method+analysis+of+the+periodontal+ligament+in+mandibular+canine+movement+with+transparent+tooth+correction+treatment%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Oral+Health%22%5BJournal%5D)">Finite element method analysis of the periodontal ligament in mandibular canine movement with transparent tooth correction treatment.</a> BMC Oral Health. 15 (106), (2015).</li>
<li>Pauwels, R., Araki, K., Siewerdsen, J. H., Thongvigitmanee, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Technical+aspects+of+dental+CBCT%3A+state+of+the+art%5BTitle%5D)+AND+%22Dentomaxillofacial+Radiology%22%5BJournal%5D)">Technical aspects of dental CBCT: state of the art.</a> Dentomaxillofacial Radiology. 44 (1), 20140224(2015).</li>
<li>Farah, J. W., Craig, R. G., Sikarskie, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoelastic+and+finite+element+stress+analysis+of+a+restored+axisymmetric+first+molar%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomechanics%22%5BJournal%5D)">Photoelastic and finite element stress analysis of a restored axisymmetric first molar.</a> Journal of Biomechanics. 6 (5), 511-520 (1973).</li>
<li>van Driel, W. D., van Leeuwen, E. J., Von den Hoff, J. W., Maltha, J. C., Kuijpers-Jagtman, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Time-dependent+mechanical+behavior+of+the+periodontal+ligament%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+Institution+of+Mechanical+Engineers%2C+Part+H%3A+Journal+of+Engineering+in+Medicine%22%5BJournal%5D)">Time-dependent mechanical behavior of the periodontal ligament.</a> Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part H: Journal of Engineering in Medicine. 214 (5), 497-504 (2000).</li>
<li>Bourauel, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simulation+of+orthodontic+tooth+movements.+A+comparison+of+numerical+models%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Orofacial+Orthopedics%22%5BJournal%5D)">Simulation of orthodontic tooth movements. A comparison of numerical models.</a> Journal of Orofacial Orthopedics. 60 (2), 136-151 (1999).</li>
<li>Schneider, J., Geiger, M., Sander, F. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Numerical+experiments+on+longtime+orthodontic+tooth+movement%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Orthodontics+and+Dentofacial+Orthopedics%22%5BJournal%5D)">Numerical experiments on longtime orthodontic tooth movement.</a> American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 121 (3), 257-265 (2002).</li>
<li>Ten Cate, A. R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aTen+Cate%2C+AR+%22Oral+histology%2C+development%2C+structure+and+function+%285th+ed%29%22">Oral histology, development, structure and function (5th ed)</a>. , St. Louis Mosby. (1998).</li>
<li>McCormack, S. W., Witzel, U., Watson, P. J., Fagan, M. J., Gröning, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Biomechanical+Function+of+Periodontal+Ligament+Fibres+in+Orthodontic+Tooth+Movement%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">The Biomechanical Function of Periodontal Ligament Fibres in Orthodontic Tooth Movement.</a> PLoS One. 9 (7), e102387(2014).</li>
<li>Huang, H., Tang, W., Yan, B., Wu, B., Cao, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+responses+of+the+periodontal+ligament+based+on+an+exponential+hyperelastic+model%3A+a+combined+experimental+and+finite+element+method%5BTitle%5D)+AND+%22Computer+Methods+in+Biomechanics+and+Biomedical+Engineering%22%5BJournal%5D)">Mechanical responses of the periodontal ligament based on an exponential hyperelastic model: a combined experimental and finite element method.</a> Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering. 19 (2), 188-198 (2016).</li>
<li>Yang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+device+for+measuring+density+of+jaw+bones%5BTitle%5D)+AND+%22Dentomaxillofacial+Radiology%22%5BJournal%5D)">A new device for measuring density of jaw bones.</a> Dentomaxillofacial Radiology. 31 (5), 313-316 (2002).</li>
<li>Gradl, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mass+density+measurement+of+mineralized+tissue+with+grating-based+X-ray+phase+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Mass density measurement of mineralized tissue with grating-based X-ray phase tomography.</a> PLoS One. 11 (12), e01677979(2016).</li>
<li>Jiang, F., Kula, K., Chen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Estimating+the+location+of+the+center+of+resistance+of+canines%5BTitle%5D)+AND+%22Angle+Orthodontics%22%5BJournal%5D)">Estimating the location of the center of resistance of canines.</a> Angle Orthodontics. 86 (3), 365-371 (2016).</li>
<li>Nyashin, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Center+of+resistance+and+center+of+rotation+of+a+tooth%3A+experimental+determination%2C+computer+simulation+and+the+effect+of+tissue+nonlinearity%5BTitle%5D)+AND+%22Computer+Methods+in+Biomechanics+and+Biomedical+Engineering%22%5BJournal%5D)">Center of resistance and center of rotation of a tooth: experimental determination, computer simulation and the effect of tissue nonlinearity.</a> Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering. 19, 229-239 (2016).</li>
<li>Toms, S. R., Eberhardt, A. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+nonlinear+finite+element+analysis+of+the+periodontal+ligament+under+orthodontic+tooth+loading%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Orthodontics+and+Dentofacial+Orthopedics%22%5BJournal%5D)">A nonlinear finite element analysis of the periodontal ligament under orthodontic tooth loading.</a> American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 123 (6), 657-665 (2003).</li>
<li>Osipenko, M. A., Nyashin, M. Y., Nyashin, Y. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Centre+of+resistance+and+centre+of+rotation+of+a+tooth%3A+the+definitions%2C+conditions+of+existence%2C+properties%5BTitle%5D)+AND+%22Russian+Journal+of+Biomechanics%22%5BJournal%5D)">Centre of resistance and centre of rotation of a tooth: the definitions, conditions of existence, properties.</a> Russian Journal of Biomechanics. 3 (1), 5-15 (1999).</li>
<li>Dathe, H., Nägerl, H., Dietmar, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+caveat+concerning+center+of+resistance%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Dental+Biomechanics%22%5BJournal%5D)">A caveat concerning center of resistance.</a> Journal of Dental Biomechanics. 4, 1758736013499770(2013).</li>
<li>Hohmann, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+different+modeling+strategies+for+the+periodontal+ligament+on+finite+element+simulation+results%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Orthodontics+and+Dentofacial+Orthopedics%22%5BJournal%5D)">Influence of different modeling strategies for the periodontal ligament on finite element simulation results.</a> American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 139 (6), 775-783 (2011).</li>
</ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

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 CRES. Para el clínico, un mapa claro y directo delRES 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...

El centro de resistencia (CRES)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 CRES, la traducción del diente en la dirección de la línea de acción de la fuerza ocurre1,2. La posición del CRES 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 CRES es similar al centro de masa de un cuerpo libre. En la manipulación de aparatos, la mayoría de los ortodoncistas consideran la relación del vector de fuerza con elC RES de un diente o un grupo de dientes. De hecho, si un objeto mostrará vuelco o movimiento corporal cuando se someta a una sola fuerza está determinado principalmente por la ubicación del CRES del objeto y la distancia entre el vector de fuerza y elReSC . Si esto se puede predecir con precisión, los resultados del tratamiento mejorarán considerablemente. Por lo tanto, una estimación precisa de CRES puede mejorar en gran medida la eficiencia del movimiento del diente de ortodoncia.
Durante décadas, el campo de la ortodoncia ha estado revisando la investigación sobre la ubicación de la CRES de un diente dado, segmento, o arco1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12. Sin embargo, estos estudios han sido limitados en su enfoque de muchas maneras. La mayoría de los estudios han determinado elRES C para sólo unos pocos dientes, dejando fuera la mayoría. Por ejemplo, el incisivo central maxilar y el segmento del incisivo maxilar se han evaluado ampliamente. Por otro lado, sólo hay unos pocos estudios sobre el canino maxilar y el primer molar y ninguno para los dientes restantes. Además, muchos de estos estudios han determinado la ubicación delRES C basado en datos anatómicos genéricos para dientes, mediciones de radiografías bidimensionales (2D) y cálculos en dibujos 2D8. Además, parte de la literatura actual utiliza modelos genéricos o escaneos tridimensionales (3D) de modelos dentiformes en lugar de datos humanos4,8. A medida que la ortodoncia cambia a la tecnología 3D para planificar el movimiento dental, es crucial revisar este concepto para desarrollar una comprensión científica 3D del movimiento dental.
Con los avances tecnológicos que se traducen en una mayor potencia computacional y capacidades de modelado, la capacidad de crear y estudiar modelos más complejos ha aumentado. La introducción del escaneo de tomografía computarizada y el escaneo de tomografía computarizada de haz de cono (CBCT) tiene modelos de empuje y cálculos del mundo 2D en 3D. Los aumentos simultáneos en la potencia informática y la complejidad del software han permitido a los investigadores utilizar radiografías 3D para extraer modelos anatómicos precisos para su uso en software avanzado para segmentar los dientes, hueso, ligamento periodontal (PDL), y varias otras estructuras7,,8,,9,,10,13,,14,15. Estas estructuras segmentadas se pueden convertir en una malla virtual para su uso en software de ingeniería para calcular la respuesta de un sistema cuando se le aplica una fuerza o desplazamiento determinado.
Este estudio propone una metodología específica y replicable que puede utilizarse para examinar los sistemas hipotéticos de fuerza ortodonte aplicados a modelos derivados de imágenes CBCT de pacientes vivos. Al utilizar esta metodología, los investigadores pueden estimar elC RES de varios dientes y tener en cuenta la morfología biológica de las estructuras dentales, como la anatomía dental, el número de raíces y su orientación en el espacio 3D, la distribución de masa y la estructura de los accesorios periodontales. En la Figura 1se muestra un esquema general de este proceso. Esto es para orientar al lector al proceso lógico involucrado en la generación de modelos de dientes 3D para localizar elRESC .

<table><tbody><tr><td>3-matic software</td><td>Materialise, Lovaina, Bélgica.</td><td></td><td>Limpieza y mallado</td></tr><tr><td>del software Abaqus/CAE, versión 2017</td><td>Dassault Syst&egrave; mes Simulia Corp., Johnston, Rhode Island, Estados Unidos.</td><td></td><td>Software de imitación de análisis de elementos finitos</td></tr><tr><td>, versión 17.0</td><td>Materialise, Lovaina, Bélgica.</td><td></td><td>Segmentación de dientes y hueso</td></tr></tbody></table>

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

A Finite Element Approach for Locating the Center of Resistance of Maxillary Teeth

El centro de resistencia (CRES)se considera como el punto de referencia fundamental para el movimiento de dientes predecible. Los métodos utilizados para estimar elC 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 elReS 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 delRES 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 elC RES de dientes maxilares. Las imágenes de volumen CBCT fueron manipuladas para extraer estructuras biológicas tridimensionales (3D) relevantes para determinar elC 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 elRESC . Este estudio es el primer paso en la predicción precisa del movimiento dental.

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...

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 CRES de todos los dientes maxilares.

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

The center of resistance (CRES) is regarded as the fundamental reference point for predictable tooth movement. The methods used to estimate the CRES of ...

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.

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Research

Investigación

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Biology

Biología

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