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Article de méthode

Une approche d’élément fini pour localiser le centre de résistance des dents maxillaires

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DOI :

10.3791/60746

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8 avril 2020

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1Division of Orthodontics, University of Connecticut Health, 2Private Practice, Miami, FL, 3Department of Biomedical Engineering, University of Connecticut, 4Department of Mechanical Engineering, University of Connecticut

Dans cet article

Résumé

Cette étude décrit les outils nécessaires pour utiliser des images patientes à base de faisceau de cônes tridimensionnels à faible dose des dents maxillaires et maxillaires pour obtenir des modèles d’éléments finis. Ces modèles de patients sont ensuite utilisés pour localiser avec précision leC RES de toutes les dents maxillaires.

Résumé

Le centre de résistance (CRES) est considéré comme le point de référence fondamental pour le mouvement prévisible des dents. Les méthodes utilisées pour estimer leC RES des dents vont des mesures radiographiques et physiques traditionnelles à l’analyse in vitro sur des modèles ou des spécimens de cadavre. Les techniques impliquant l’analyse d’éléments finis des balayages micro-CT à haute dose des modèles et des dents simples ont montré beaucoup de promesses, mais peu a été fait avec des images plus récentes, à faible dose, et à basse résolution de faisceau de cône calculée (CBCT) images. En outre, leC RES pour seulement quelques dents sélectionnées (c.-à-d. l’incisive centrale maxillaire, le canin et la première molaire) ont été décrits ; les autres ont été largement ignorés. Il est également nécessaire de décrire la méthodologie de détermination duSIF C en détail, afin qu’il devienne facile à reproduire et à construire.

Cette étude a utilisé des images de patients de routine de LACC pour développer des outils et un flux de travail pour obtenir des modèles d’éléments finis pour localiser leC RES des dents maxillaires. Les images du volume de la CBCT ont été manipulées pour extraire des structures biologiques tridimensionnelles (3D) pertinentes pour déterminer leSIF C des dents maxillaires par segmentation. Les objets segmentés ont été nettoyés et convertis en un maillage virtuel composé de triangles tétraèdre (tet4) ayant une longueur maximale de bord de 1 mm avec un logiciel 3matique. Les modèles ont été convertis en un maillage volumetrique solide de tétraèdres avec une longueur maximale de bord de 1 mm pour une utilisation dans l’analyse d’élément fini. Le logiciel d’ingénierie, Abaqus, a été utilisé pour prétraiter les modèles pour créer un assemblage et définir les propriétés matérielles, les conditions d’interaction, les conditions de limite et les applications de charge. Les charges, lorsqu’elles sont analysées, ont simulé les contraintes et les contraintes sur le système, aidant à localiser le CRES. Cette étude est la première étape dans la prédiction précise du mouvement des dents.

Introduction

Le centre de résistance (CRES)d’une dent ou d’un segment de dents est analogue au centre de masse d’un corps libre. C’est un terme emprunté au domaine de la mécanique des corps rigides. Lorsqu’une seule force est appliquée au CRES,la traduction de la dent dans la direction de la ligne d’action de la force se produit1,2. La position duC RES dépend non seulement de l’anatomie et des propriétés de la dent, mais aussi de son environnement (p. ex., ligament parodontal, os environnant, dents adjacentes). La dent est un corps retenu, ce qui rend sonC RES similaire au centre de masse d’un corps libre. Dans la manipulation des appareils, la plupart des orthodontistes considèrent la relation du vecteur de force avec leC RES d’une dent ou d’un groupe de dents. En effet, la question de savoir si un objet affichera un basculement ou un mouvement corporel lorsqu’il est soumis à une seule force est principalement déterminée par l’emplacement du CRES de l’objet et la distance entre le vecteur de force et le CRES. Si cela peut être prédit avec précision, les résultats du traitement seront grandement améliorés. Ainsi, une estimation précise de CRES peut grandement améliorer l’efficacité du mouvement orthodontique de dent.

Pendant des décennies, le domaine orthodontique a été revisiter la recherche concernant l’emplacement de la CRES d’une dent donnée, segment, ou arc1,2,3,4,,5,6,7,8,9,10,11,12. Cependant, ces études ont été limitées dans leur approche à bien des égards. La plupart des études ont déterminé leC RES pour seulement quelques dents, laissant de côté la majorité. Par exemple, l’incisive centrale maxillaire et le segment de l’incisive maxillaire ont été évalués assez largement. D’autre part, il n’y a que quelques études sur le chien maxillaire et la première molaire et aucune pour les dents restantes. En outre, beaucoup de ces études ont déterminé l’emplacement duC RES basé sur des données anatomiques génériques pour les dents, des mesures à partir de radiographies bidimensionnelles (2D) et des calculs sur les dessins 2D8. En outre, certaines de la littérature actuelle utilise des modèles génériques ou des scans tridimensionnels (3D) des modèles dentiformes plutôt que des données humaines4,8. Comme l’orthodontie se transforme en technologie 3D pour la planification du mouvement des dents, il est crucial de revoir ce concept pour développer une compréhension scientifique 3D du mouvement des dents.

Avec les progrès technologiques qui se traduisent par une augmentation de la puissance de calcul et des capacités de modélisation, la capacité de créer et d’étudier des modèles plus complexes a augmenté. L’introduction de la numérisation de la tomographie calculée et de la tomodensitométrie à faisceau cône (CBCT) a propulsé des modèles et des calculs du monde 2D en 3D. Les augmentations simultanées de la puissance de calcul et de la complexité logicielle ont permis aux chercheurs d’utiliser des radiographies 3D pour extraire des modèles anatomiques précis pour une utilisation dans les logiciels avancés pour segmenter les dents, les os, le ligament parodontal (PDL), et diverses autres structures7,8,9,10,13,14,15. Ces structures segmentées peuvent être converties en maillage virtuel pour une utilisation dans un logiciel d’ingénierie pour calculer la réponse d’un système lorsqu’une force donnée ou un déplacement lui est appliqué.

Cette étude propose une méthodologie spécifique et reproductible qui peut être utilisée pour examiner les systèmes hypothétiques de force orthodontique appliqués sur des modèles dérivés d’images CBCT de patients vivants. En utilisant cette méthodologie, les chercheurs peuvent alors estimer leC RES de diverses dents et prendre en considération la morphologie biologique des structures dentaires, telles que l’anatomie dentaire, le nombre de racines et leur orientation dans l’espace 3D, la distribution de masse, et la structure des attachements parodontaux. Un aperçu général de ce processus est indiqué à la figure 1. Il s’agit d’orienter le lecteur vers le processus logique impliqué dans la génération de modèles de dent 3D pour localiser le CRES.

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Protocole

Une exemption de la commission d’examen institutionnelle a été obtenue pour l’évaluation des volumes de la SRCT archivés dans la Division de radiologie orale et maxillo-faciale (CISR no 17-071S-2).

1. Sélection et critères de volume

  1. Acquérir une image CBCT de la tête et le visage16.
  2. Examinez l’image pour l’alignement des dents, les dents manquantes, la taille du voxel, le champ de vision et la qualité globale de l’image.
  3. Assurez-vous que la taille du voxel n’est pas supérieure à 350 m (0,35 mm).

2. Segmentation des dents et des os

  1. Chargez les fichiers DICOM bruts de l’image CBCT dans le logiciel Mimics pour la segmentation(figure 2). Cliquez sur l’image de l’image . Recadrez l’image pour inclure seulement les dents maxillaires et maxillaires.
    REMARQUE : Le champ de vision devrait être assez grand pour capturer les dents maxillaires et maxillaires. Assurez-vous que l’image comprend les couronnes de dent, le palais dur jusqu’au plancher nasal, les sinus maxillaires, les surfaces faciales des dents maxillaires, et l’étendue postérieure du palais dur et la tubérosité maxillaire.
  2. Cliquez à droite sur l’onglet pour Masque et créez un nouveau masque pour l’image. Renommer le masque comme UL1, UL2, ..., UL7 pour le côté gauche et UR1, UR2, ..., UR7 pour le côté droit, basé sur la dent d’intérêt.
  3. Identifiez la dent d’intérêt sur l’image masquée de CBCT (voir les vues). Utilisez l’outil Masque clair pour effacer le masque. Le logiciel pourrait être incapable de distinguer entre les dents et l’os parce que les valeurs grises des deux sont similaires.
    REMARQUE : L’outil de seuil dans Mimics est incapable de segmenter les dents et les os séparément. Par conséquent, une méthode différente pour la segmentation est nécessaire.
  4. Cliquez sur l’outil Multiple Slice Edit (Ctrl et M). Sélectionnez la vue (Axial, Coronal, ou Sagittal). Mettre en évidence manuellement (c.-à-d., dessiner) certaines tranches jugées nécessaires.
    REMARQUE : Mettre en surbrillance d’autres tranches ajoute plus de détails à la structure.
  5. Cliquez sur l’outil Interpolate pour remplir le volume des tranches sautées et appliquer.
  6. Générer le volume 3D pour la dent en cliquant à droite sur le masque et en sélectionnant l’option de calcul du volume 3D.
  7. Répéter les étapes 2.2-2.6 pour chaque dent de l’arc maxillaire.
  8. Sélectionnez toutes les dents maxillaires 3D, UL7-UR7. Clic droit pour sélectionner Smoothing. Réglez le facteur de lissage à 0,4 et les itérations à 4.
  9. Pour segmenter les os maxillaires à droite cliquez sur l’onglet pour Masque. Créez un nouveau masque pour l’image.
  10. Du menu drop-down pour les ensembles de seuils prédéfinis, sélectionnez Custom. Ajuster la valeur du seuil pour inclure l’os maxillaire complet. Assurez-vous de vérifier la boîte Fill Holes avant d’appliquer le seuil.
    REMARQUE : De petits trous de 1 mm dans l’os cortical sont acceptables, car ils peuvent être enlevés facilement dans les étapes ultérieures.
  11. Cliquez sur l’outil de croissance de la région dynamique pour combler les grands trous visibles dans le masque. Sélectionnez le masque osseux maxillaire comme cible pour l’outil en plus de sélectionner la boîte à couches multiples. Utilisez 50 pour les valeurs Min et 150 pour Max. Maintenez la clé de contrôle en cliquant sur les zones d’os cortical qui n’ont pas été mis en évidence dans le masque.
  12. Cliquez à droite sur le masque osseux maxillaire pour la fonction Masque lisse. Répétez cette étape 3x pour les meilleurs résultats.
  13. Générer le volume 3D pour le maxilla en cliquant à droite sur le masque et en sélectionnant l’option de calcul du volume 3D.
  14. Sélectionnez l’os maxillaire 3D. Cliquez à droite pour sélectionner le lissage. Réglez le facteur de lissage à 0,4 et les itérations à 4.
  15. Sélectionnez l’os maxillaire 3D et le clic droit pour sélectionner Wrap. Réglez 0,2 mm pour le moindre détail et 1 mm pour la distance de fermeture de l’écart. Vérifiez l’option Protéger les murs minces. Appuyez sur Ok.
  16. Renommer l’os maxillaire 3D "Maxilla".

3. Nettoyage et maillage

  1. Sélectionnez les objets 3D et copiez(Ctrl et C).
  2. Ouvrez le logiciel 3matique et collez (Ctrl V) les objets 3D sélectionnés. Ils apparaîtront dans l’arbre objet et la zone de travail 3matique comme structure 3D(figure 3).
  3. Cliquez sur l’onglet Fix à partir de la barre d’outils et utilisez l’option Smooth. Dans la case Opérations, sélectionnez l’objet ou entité 3D souhaité et appliquez les paramètres par défaut.
  4. Cliquez sur l’onglet Finition à partir de la barre d’outils et utilisez l’option local de lissage. Dans le cadre de la boîte d’opérations, sélectionnez l’objet 3D ou les entités souhaités. Utilisez le curseur pour lisser manuellement les régions désirées.
  5. Dupliquer les dents. Sur l’arbre d’objet sélectionnez toutes les dents, clic droit, et sélectionnez Duplicate.
  6. Sélectionnez toutes les dents dupliquées, groupe, et nommez le dossier "groupe 1". L’ensemble original servira de dents finales pour l’analyse.
  7. Pour les dents dupliquées dans le groupe 1, cliquez sur le module courbe et l’option Courbe de création. Dessiner manuellement une courbe autour de la jonction de cimentoenamel (CEJ) pour toutes les dents dupliquées.
  8. Sélectionnez les entités Curve, Contouret Border dans le cadre de l’option Courbe lisse.
  9. Séparez les surfaces de la couronne et de la racine dans leurs propres parties en sélectionnant l’option Surfaces fractionnées par courbes et en cliquant à gauche sur l’objet 3D à sélectionner.
  10. Générer le PDL à partir de la structure racinaire de la dent en fendant la dent en racine et couronne au CEJ.
    1. Dupliquer les objets 3D du groupe 1 (générés dans l’étape 3.6) comme groupe 2. Pour le groupe 2, dans la boîte d’arbre d’objet, cliquez sur l’objet. De la liste de surface supprimer la surface de la couronne. Effectuez cette étape pour tous les objets du groupe 2.
    2. Pour le groupe 2, cliquez sur design Module 'gt; Hollow. Appliquer les paramètres souhaités(tableau 1).
    3. Cliquez sur le module Fix 'gt; Fix Wizard. Cliquez sur les différentes parties, mise à jour et suivez les instructions données.
    4. Répéter l’étape 3.10.3 pour toutes les pièces. Renommer toutes les parties du groupe 2 comme "UL1_PDL" à "UL7_PDL" et "UR1_PDL" à "UR7_PDL".
  11. Dans le groupe 1, à partir de la boîte d’arbre d’objet, cliquez sur l’objet. De la liste de surface supprimer la surface de racine.
  12. Sélectionnez Fill Hole Option Normale et sélectionnez le contour. Cliquez sur Bad Contour et appliquer. Tout l’espace sera rempli.
  13. Sélectionnez le module de conception et sélectionnez la surface entière de la couronne. Vérifiez les options suivantes : Direction (sélectionner externe), Distance de compensation (sélectionner 0,5) et Distance de diminution (sélection 2.0). Appliquer.
  14. Répéter l’étape 3.13.
  15. Répéter les étapes 3.11-3.14 pour chaque dent de l’arc maxillaire.
  16. Remesh (figure 3)
    1. Cliquez sur le module Remesh -gt; Créer Non-Manifold Assemblage -gt; Entité principale -gt; Maxilla de l’arbre objet. Sélectionnez l’entité de croisement pour tous les objets à partir de 3,4 (dents d’origine) et sélectionnez Appliquer.
    2. Cliquez sur le module Remesh. Diviser l’assemblage non multiple.
    3. Répétez les étapes 3.16.1-3.16.2 à l’aide d’une entité qui se croise comme tous les objets du groupe 1 et de l’application.
    4. Comme une étape facultative, seulement si nécessaire, sélectionnez le module de finition 'gt; Trim 'gt; Entity 'gt; Maxilla. Sélectionnez la structure excédentaire (c.-à-d. le bruit) et appliquez.
    5. Cliquez sur le module Fix 'gt; Fix Wizard 'gt; Maxilla 'gt; Mise à jour. Suivez les instructions données.
    6. Répétez l’étape 3.16.1 à l’aide d’une entité qui se croise comme tous les objets du groupe 2 et de l’application.
    7. Cliquez sur le module Remesh 'gt; Adaptive Remesh. Sélectionnez toutes les entités de croisement à partir de 3.16.6 et appliquer.
    8. Cliquez sur le module Remesh 'gt; Split Non-manifold Assembly.
    9. Cliquez sur le module Remesh -gt; Créer l’assemblage non-manifold 'gt; Entité principale 'gt; Objet individuel (PDL) du groupe 2 de l’arbre objet. Sélectionnez Intersecting Entity 'gt; Sélectionnez l’objet respectif de l’étape 3.4 (correspondant à ce type de dent) et appliquez.
    10. Cliquez sur Remesh Module 'gt; Adaptive Remesh. Sélectionnez l’entité de croisement à partir de 3.16.9 et appliquez.
    11. Cliquez sur Remesh Module 'gt; Split Non-manifold Assembly.
    12. Répéter les étapes 3.16.9-3.16.11 pour chaque dent.
  17. Cliquez sur le module Remesh 'gt; Quality Preserving Reduce Triangles. Dans l’arbre d’objet sélectionnez toutes les entités (c.-à-d., dents, PDL, et Maxilla) et appliquer.
  18. Cliquez sur Remesh Module 'gt; Créer Volume Mesh 'gt; Select Entity. Choisissez Mesh Paramètres.
  19. Répétez l’étape 3.18 pour toutes les entités (c.-à-d. les dents, les PPL et Maxilla).
  20. Exportez manuellement les fichiers d’entrée (.inp) de 3Matic à Abaqus(figure 4).

4. Analyse des éléments finis

REMARQUE : Tous les scripts Python personnalisés peuvent être trouvés dans les pièces jointes supplémentaires. Ils ont été générés en utilisant la fonction de gestionnaire macro à Abaqus.

  1. Configuration de prétraitement
    1. Ouvrez Abaqus et sélectionnez Standard Model. Cliquez sur le fichier 'gt; Définir l’annuaire de travail 'gt; Sélectionnez l’emplacement pour le stockage de fichiers.
    2. Cliquez sur Le fichier 'gt; Exécuter script et sélectionner Model_setup_Part1.py
    3. Dans le répertoire modèle spécifier le chemin de fichier pour charger les fichiers .inp sur Abaqus.
    4. Cliquez sur les modèles 'gt; Simulation 'gt; Pièces 'gt; Maxilla 'gt; Surfaces.
    5. Nommez la surface dans la boîte de dialogue "UL1 _socket".
    6. Sous Sélectionnez la région de la Surface choisissez par angle. Ajouter "15" comme angle.
    7. Assurez-vous que toutes les zones de la prise sont sélectionnées. Appuyez sur Fait une fois terminé.
    8. Répétez les étapes 4.1.4-4.1.7 pour les prises individuelles.
    9. Cliquez sur les modèles 'gt; Simulation 'gt; Parts. Ensuite, sélectionnez UL1 'gt; Surfaces. Nommez la surface "UL1".
    10. Dans le cadre de Sélectionnez, la Région de la Surface opte pour « Individuellement ». Sélectionnez la dent sur l’écran et appuyez sur Fait.
    11. Répétez les étapes 4.1.9-4.1.10 pour toutes les dents.
    12. Cliquez sur les modèles 'gt; Simulation 'gt; Parts. Ensuite, sélectionnez UL1_PDL 'gt; Surfaces. Nommez la surface "UL1_PDL_inner".
    13. Sous Sélectionnez la région de la Surface choisissez par angle. Ajouter "15" comme angle.
      REMARQUE : Si une erreur est détectée lors de la simulation finale, réduisez l’angle et réélirez la surface.
    14. Assurez-vous que toute la surface intérieure du PDL est sélectionnée. Appuyez sur Fait une fois terminé.
    15. Sélectionnez UL1_PDL 'gt; Surfaces. Nommez la surface "UL1_PDL_outer".
    16. Sous Sélectionnez la région de la Surface choisissez par angle. Ajouter "15" comme angle.
      REMARQUE : Si une erreur est détectée lors de la simulation finale, réduisez l’angle et réélirez la surface.
    17. Assurez-vous que toute la surface extérieure du PDL est sélectionnée. Appuyez sur Fait une fois terminé.
    18. Répétez les étapes 4.1.13-4.1.19 pour tous les PDL.
    19. Cliquez sur Le fichier 'gt; Script d’exécution et sélectionnez Model_setup_Part2.py
    20. Cliquez sur les modèles 'gt; Simulation 'gt; BCs. Nom BC_all, puis sélectionnez Étape comme Initial. Dans la catégorie, sélectionnez "Mécanique", et sous "Types of Selected Step" sélectionnez "Déplacement/Rotation". Appuyez sur Continuer.
    21. Dans certaines régions pour l’état de limite sélectionnez par angle. Ajouter "15" comme angle. Vérifier Créer l’ensemble. Sélectionnez des prises individuelles pour les 14 dents. Appuyez sur Fait.
      REMARQUE : Cela a aidé à simuler le mouvement instantané des dents.
    22. Cliquez sur les modèles 'gt; Simulation 'gt; Assemblage 'gt; Sets 'gt; Créer l’ensemble. Nommez l’ensemble "U1_y_force".
    23. Dans Sélectionnez les nœuds pour l’ensemble choisir individuellement.
      REMARQUE : Une force concentrée d’un Newton a été appliquée sur un nœud de dent choisi au hasard dans la direction positive de Y (simulant une force de distalisation) ou la direction positive de Z (simulant une force intrusive).
    24. Sélectionnez un nœud au centre de la couronne sur la surface buccale de l’incisive centrale supérieure (U1) et appuyez sur Done.
    25. Cliquez sur les ensembles de créations. Nommez l’ensemble "U1_z_force".
    26. Étapes répétées 4.1.23-4.1.24.
    27. Répétez les étapes 4.1.22-4.1.26 pour toutes les dents.
      REMARQUE: Avant qu’un ensemble est généré pour une dent particulière comme dans 4.1.25, allez à l’instance 'gt; Resume pour cette dent.
  2. Modèle mis en place
    1. Cliquez sur les modèles 'gt; Simulation 'gt; Assemblage 'gt; Instances. Sélectionnez tous les instances et cliquez sur Cv.
    2. Cliquez sur les outils 'gt; Query 'gt; Point/Node. Sélectionnez un nœud au centre d’un incisive centrale sélectionné au hasard et appuyez sur Done.
    3. Sous le centre de commandement au bas de la page, copiez les coordonnées X, Y et Z du nœud sélectionnée à l’étape 4.2.2.
    4. Sous la barre d’outil verticale, sélectionnez Translate Instance et sélectionnez l’ensemble de l’assemblage (c.-à-d. toutes les instances) à l’écran. Appuyez sur Fait.
    5. Dans le Point de départ Select pour la boîte de vecteur de traduction, collez les coordonnées copiées dans l’étape 4.2.3 ou entrez les valeurs X, Y et Z. Cliquez sur Enter.
    6. Sous Sélectionnez un point d’extrémité pour le vecteur de traduction ou entrez X,Y,Z: entrez les coordonnées "0.0", "0.0", et "0.0". Cliquez sur Enter.
    7. Pour position d’instance, appuyez sur Ok.
    8. Cliquez sur Les outils 'gt; Query 'gt; Point/Node et sélectionnez un nœud directement au-dessus de la ligne médiane des incisives du centre. Entrez Fait.
    9. Sous le centre de commandement au bas de la page, copiez les coordonnées X, Y et Z du nœud sélectionnée à l’étape 4.2.8.
    10. Sous la barre d’outil verticale, sélectionnez Translate Instance et sélectionnez l’ensemble de l’assemblage (c.-à-d. toutes les instances) à l’écran. Entrez Fait.
    11. Coller les coordonnées copiées dans le Point de départ Select pour le vecteur de traduction - ou Entrez X, Y, Z boîte. Cliquez sur Enter.
    12. Sous Sélectionnez un point d’extrémité pour le vecteur de traduction - ou entrez X,Y,Z: insérez les coordonnées telles qu’copiées dans l’étape 4.2.9. Changez la coordonnées X à 0,0. Cliquez sur Enter.
    13. Pour position d’instance, appuyez sur Ok.
    14. Cliquez sur Le fichier 'gt; Script d’exécution et sélectionnez Model_setup_Part3.py. Insérer ou modifier les propriétés matérielles.
    15. Cliquez sur les modèles 'gt; Simulation 'gt; Matériaux et cliquez sur Bone/PDL/Tooth. Insérer des propriétés spécifiques aux tissus.
    16. Cliquez sur Le fichier 'gt; Exécuter script et sélectionner Functions.py.
  3. Traitement du modèle
    1. Cliquez sur Le fichier 'gt; Script d’exécution et sélectionnez Job_submission.py.
      REMARQUE : Le module d’emploi est l’endroit où l’utilisateur met en place une ou plusieurs actions sur le modèle, et le gestionnaire d’emploi est l’endroit où l’analyse du modèle est commencée, les progrès sont affichés, et l’achèvement est noté.
    2. Dans la boîte de dialogue intitulée Supprimer tous, entrer sur les côtés (L ou R) des dents en fonction des contraintes (Sous les modèles -gt; Simulation 'gt; Contraintes). Appuyez sur Ok.
    3. Dans la boîte de dialogue intitulée Offre d’emploi entrez « Y » pour exécuter l’analyse pour la dent/dents spécifiée. Appuyez sur Ok.
    4. Dans la boîte de dialogue intitulée Directions pour analyse entrez «Y» pour spécifier l’application de force. Appuyez sur Ok.
  4. Post-traitement pour l’estimation C RES
    1. Choisissez Fichier 'gt; Exécuter Script 'gt; Bulk_process.py.
    2. Dans la boîte de dialogue intitulée Analyze Multiple Jobs entrez «Y» pour la dent spécifiée / dents. Appuyez sur Ok.
    3. Dans la boîte de dialogue intitulée Directions pour analyse entrez «Y» pour spécifier l’application de force. Appuyez sur Ok.
    4. Dans la boîte de dialogue intitulée Get Input, entrez le nombre de dents spécifiques tel que décrit les instances nommées (p. ex., UL1 ou UL5, etc.). Appuyez sur Ok.
    5. Vérifiez les coordonnées de la Force About Point et de l’emplacement estimatif dans la boîte de commandement. S’ils ne sont pas similaires, répétez alors les étapes 4.3.1-4.4.
      REMARQUE : Après que les tâches pour chaque étape ont été exécutées, un algorithme défini par l’utilisateur créé dans Python a été exécuté dans l’interface Abaqus pour analyser le système de force de réaction et les moments suivants créés à la suite de l’application de charge. L’algorithme suggère automatiquement un nouvel emplacement de nœud pour appliquer la charge de telle sorte qu’un moment de magnitude presque zéro est créé dans le système de force. Cela se déroule dans un processus itératif, jusqu’à ce que l’emplacement du nœud qui crée un moment le plus proche de zéro quand une force est appliquée à travers elle est trouvée ou estimée. L’algorithme est décrit en détail dans la section Discussion.

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Résultats

Afin de vérifier la segmentation et la description manuelle décrite dans la section Procédures (étape 2), une première molaire maxillaire a été extraite d’un crâne sec, et une image de CBCT a été prise. Le logiciel de traitement et d’édition d’images Mimics a été utilisé pour décrire manuellement la dent telle que décrite à l’étape 2. Par la suite, le maillage a été effectué, les modèles segmentés ont été nettoyés avec des logiciels 3matiques, et ils ont été importés à Abaqus pour analyse...

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Discussion

Cette étude montre un ensemble d’outils pour établir un flux de travail cohérent pour l’analyse des éléments finis (FEA) de modèles de dents maxillaires dérivées d’images DE CBCT de patients pour déterminer leurC RES. Pour le clinicien, une carte claire et directe duC RES des dents maxillaires serait un outil clinique inestimable pour planifier les mouvements des dents et prévoir les effets secondaires. La méthode d’élément fini (FEM) a été introduite dans la recherche biomécanique dentaire en 1973<...

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Déclarations de divulgation

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Remerciements

Les auteurs souhaitent souligner le prix de la Fondation Charles Burstone pour son soutien au projet.

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
3-matic softwareMaterialise, Louvain, Belgique.Nettoyage et maillage du
logiciel Abaqus/CAE, version 2017Dassault Systè ; mes Simulia Corp., Johnston, RI, États-Unis.Logiciel d’analyse par éléments finis
Mimics, version 17.0Materialise, Louvain, Belgique.Segmentation des dents et de l’os

Références

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