Modèle d’analyse par éléments finis pour l’évaluation des modèles d’expansion à partir d’une expansion palatine rapide assistée chirurgicalement

Summary

Un ensemble de nouveaux modèles d’éléments finis d’expansion palatine rapide assistée chirurgicalement (SARPE) qui pourraient effectuer une quantité cliniquement requise d’activation de l’expanseur avec différents angles d’ostéotomie buccale a été créé pour une analyse plus approfondie des modèles d’expansion des hémimaxillaires dans les trois dimensions.

Abstract

L’expansion palatine rapide assistée chirurgicalement (SARPE) a été introduite pour libérer la résistance osseuse afin de faciliter l’expansion squelettique chez les patients squelettiquement matures. Cependant, une expansion asymétrique entre les côtés gauche et droit a été rapportée chez 7,52 % de tous les patients atteints de SARPE, dont 12,90 % ont dû subir une deuxième intervention chirurgicale pour la correction. Les étiologies conduisant à l’expansion asymétrique restent floues. L’analyse par éléments finis a été utilisée pour évaluer la contrainte associée à la SARPE dans les structures maxillo-faciales. Cependant, comme une collision de l’os au niveau des sites d’ostéotomie LeFort I ne se produit qu’après un certain degré d’expansion, la plupart des modèles existants ne représentent pas vraiment la distribution de la force, étant donné que la quantité d’expansion de ces modèles existants dépasse rarement 1 mm. Par conséquent, il est nécessaire de créer un nouveau modèle d’éléments finis de SARPE qui pourrait effectuer une quantité cliniquement requise d’activation de l’expanseur pour une analyse plus approfondie des modèles d’expansion des hémimaxillaires dans les trois dimensions. Un modèle de crâne tridimensionnel (3D) issu de la tomodensitométrie à faisceau conique (CBCT) a été importé dans Mimics et converti en entités mathématiques pour segmenter le complexe maxillaire, les premières prémolaires maxillaires et les premières molaires maxillaires. Ces structures ont été transférées dans Geomagic pour le lissage de surface et la création d’os spongieux et de ligaments parodontaux. La moitié droite du complexe maxillaire a ensuite été conservée et mise en miroir pour créer un modèle parfaitement symétrique dans SolidWorks. Un expanseur Haas a été construit et bagué aux premières prémolaires maxillaires et aux premières molaires. Une analyse par éléments finis de diverses combinaisons d’ostéotomies buccales à différents angles avec un dégagement de 1 mm a été réalisée dans Ansys. Un essai de convergence a été effectué jusqu’à ce que la quantité souhaitée de dilatation des deux côtés (au moins 6 mm au total) soit atteinte. Cette étude jette les bases de l’évaluation de l’influence de l’angulation de l’ostéotomie buccale sur les modèles d’expansion de la SARPE.

Introduction

L’expansion palatine rapide assistée chirurgicalement (SARPE) est une technique couramment utilisée pour l’expansion transversale de la structure osseuse maxillaire et de l’arcade dentaire chez les patients squelettiquement matures¹. La chirurgie implique une ostéotomie LeFort I, une corticotomie mi-palatine et, éventuellement, la libération de la fissure ptérygoïde-maxillaire². Cependant, des schémas d’expansion indésirables de SARPE, tels qu’une expansion inégale entre les hémimaxillaires gauche et droit³ et un basculement/rotation buccale de l’apophyse dento-alvéolaire⁴,....

Protocol

Cette étude a utilisé une image CBCT préexistante, anonymisée et pré-traitement d’un patient atteint de SARPE dans le cadre des plans de traitement. L’étude a été menée conformément à la Déclaration d’Helsinki et approuvée par l’Institutional Review Board (protocole #853608).

1. Acquisition d’échantillons et segmentation des dents

1. Acquérir une image CBCT humaine de la tête dans une position naturelle de la tête qui comprend le complexe maxillaire du patient, y compris l’os basal maxillaire, l’os alvéolaire maxillaire et la dentition maxillaire.
2. Importez les fichiers CBCT Digital Imaging and Communication....

Results

Le modèle de démonstration a utilisé l’image CBCT d’une femme de 47 ans présentant une déficience maxillaire. Dans le modèle généré, la structure anatomique de la cavité nasale, du sinus maxillaire et de l’espace ligamentaire parodontal pour les dents ancrées à l’expansion (première prémolaire et première molaire) est préservée (Figure 1).

Pour simuler l’intervention chirurgicale avec précision, la cloison nasale, les parois latérales de la cavité nasale et la fis.......

Discussion

La direction de l’ostéotomie buccale dans SARPE peut être soit une coupe horizontale à partir de l’ouverture nasale avant de descendre dans la zone du contrefort maxillaire, soit une coupe en rampe du bord piriforme vers le contrefort correspondant à la première molaire maxillaire, comme décrit par Betts². Quoi qu’il en soit, l’ostéotomie s’étend bien en dessous de l’apophyse zygomatique du maxillaire. Cependant, la plupart des études FEA actuelles sur SARPE utilisent une coupe horizontale s’étend.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Ansys	Ansys	Version 2019	Ansys est un logiciel d’analyse par éléments finis qui peut résoudre des modèles complexes basés sur des équations différentielles. Les résultats d’expansion de différents angles d’ostéotomie buccale ont été analysés à l’aide de ce logiciel.
Geomagic Studio	3D Systems	Version 10	Geomagic Studio est un logiciel de rétro-ingénierie capable de générer des modèles numériques basés sur des points de balayage physiques. Cette étude a permis de construire de l’os spongieux et des ligaments parodontaux grâce à ce logiciel.
Mimics	Materialise	Version 16	Mimics est un logiciel d’ingénierie médicale basé sur des images 3D qui convertit efficacement les images CT en un modèle 3D. Cette étude a reconstruit un complexe maxillaire à partir des images DICOM du patient.
SolidWorks	Dassault Systè ; SolidWorks		est un logiciel de conception assistée par ordinateur permettant aux concepteurs et ingénieurs de créer des modèles 3D. Un expandeur Haas a été conçu et dessiné à l’aide de ce logiciel dans cette étude.