Name: Une approche d’élément fini pour localiser le centre de résistance des dents maxillaires (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-04-08T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 50 s
Description: Découvrez une méthode par éléments finis pour localiser le centre de résistance des dents maxillaires à partir d'images CBCT. Cette approche standardisée facilite la recherche orthodontique et les applications cliniques.

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

<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>

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

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<...

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.

<table><tbody><tr><td>3-matic software</td><td>Materialise, Louvain, Belgique.</td><td></td><td>Nettoyage et maillage du</td></tr><tr><td>logiciel Abaqus/CAE, version 2017</td><td>Dassault Syst&egrave ; mes Simulia Corp., Johnston, RI, États-Unis.</td><td></td><td>Logiciel d’analyse par éléments finis</td></tr><tr><td>Mimics, version 17.0</td><td>Materialise, Louvain, Belgique.</td><td></td><td>Segmentation des dents et de l’os</td></tr></tbody></table>

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

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

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.

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...

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.

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

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

C’est la première fois qu’un travail est fait qui présente un guide étape par étape sur la façon de comprendre le centre de la résistance. Et c’est vraiment important parce que toute recherche qui a l’intention de construire sur elle n’a pas à revenir maintenant à la planche à dessin, sorte de réinventer la roue à nouveau, puis aller de l’avant. Et il enlève une énorme quantité de fardeau à toute recherche qui a l’intention de construire sur ce concept de centre de résistance.Cette méthode étape par étape permettra à la communauté scientifique d’obtenir un emplacement 3D du centre de masse pour une dent ou un ensemble de dents d’une manière normalisée. Cette technique peut être appliquée à la fois maxillaire ainsi que la dentition mandibulaire. Il serait intéressant d’appliquer ce concept à des mouvements dentaires complexes similaires avec assemblage multi-supports.Pour la segmentation des dents et des os, chargez les fichiers DICOM bruts de l’image de tomographie calculée par faisceau de cône dans un logiciel d’imagerie médicale approprié, et recadrer l’image pour inclure seulement les dents et les os d’intérêt. Cliquez à droite sur l’onglet Masque, et créez un nouveau masque pour l’image. Cliquez sur l’outil Modification de tranches multiples et sélectionnez la vue axiale, coronale ou sagittale.Mettez en évidence manuellement certaines des tranches au besoin et sélectionnez l’outil Interpolate pour remplir le volume des tranches sautées. Cliquez ensuite Appliquer, et cliquez à droite sur le masque pour générer le volume 3D pour la dent. Lorsqu’un volume 3D a été généré pour chaque dent d’intérêt, sélectionnez toutes les dents 3D et cliquez à droite pour sélectionner Lissage.Pour segmenter les os, cliquez à droite sur l’onglet masque et créez un nouveau masque pour l’image. Pour combler les grands trous visibles dans le masque, cliquez sur l’outil Croissance de la région dynamique. Puis cliquez à droite sur le masque pour générer le volume 3D pour l’os.Pour le nettoyage et le maillage des images, ouvrez un logiciel d’optimisation des données approprié et coller dans les objets 3D sélectionnés. Pour les dents dupliquées dans le groupe un, cliquez sur le module courbe et l’option Créer la courbe, et dessinez manuellement une courbe autour de la jonction de cementoenamel pour toutes les dents dupliquées. Dupliquez les objets 3D du groupe un pour générer les objets pour le groupe deux, et dans la boîte object tree, cliquez sur Objet.De la liste Surface, supprimez la surface de la couronne pour chaque objet du groupe deux, et cliquez sur Module de conception et Creux pour appliquer les paramètres souhaités. Dans le groupe un, à partir de la boîte de l’arbre objet, cliquez sur Objet et supprimez la surface de racine pour chaque groupe d’un objet. Sélectionnez l’option Fill Hole Normal et cliquez sur ajouter le contour et appliquer.Tout l’espace sera rempli. Sélectionnez le module de conception et le offset local, et sélectionnez toute la surface de la couronne. Vérifiez la conception et les options de distance offset et de distance décroissante, et cliquez sur Appliquer.Dans le module Remesh, créez l’assemblage non multiple, l’entité principale et Maxilla à partir de l’arbre objet et sélectionnez l’entité qui se croise pour tous les objets. Ensuite, divisez l’assemblage non multiple. Divisez l’assemblage non multiple deux fois de plus à l’aide d’une entité qui se croise comme tous les objets du groupe un et tous les objets du groupe deux et cliquez sur Appliquer après chaque fractionnement.Cliquez sur Remesh adaptatif et sélectionnez toutes les entités qui se croisent et cliquez sur Appliquer. Cliquez ensuite sur Split Non-Manifold Assembly. Cliquez sur Créer un assemblage non multiple, une entité principale et un objet individuel à partir du groupe deux de l’arbre objet et sélectionnez Entité de croisement et sélectionnez Objet respectif correspondant au type de dent.Cliquez sur Remesh adaptatif et sélectionnez l’entité qui se croise. Cliquez ensuite sur Créer l’assemblage non-collecteur. Pour générer une largeur uniforme de 0,2 millimètre du ligament parodontal en utilisant la technique non-multiple, il est essentiel de suivre le même ordre pour les entités principales et se croisant comme démontré.Lorsque chaque dent a été traitée comme démontré, cliquez sur Créer la maille de volume et sélectionnez les paramètres de maille. Dans Abacus, cliquez sur Fichier et Exécuter script et sélectionnez Model_setup_Part1.py. Cliquez sur Simulation, Pièces, Maxillaire et Surfaces.Entrez le nom de surface et sélectionnez sous Sélectionnez la région de la Surface, sélectionnez Par angle et définissez 15 comme angle. Cliquez sur Simulation et Pièces et sélectionnez UL1 et Surfaces. Nommez la surface UL1.Sous Sélectionnez la région de la Surface, sélectionnez individuellement, sélectionnez la dent à l’écran et cliquez sur Done. Lorsque toutes les surfaces dentaires ont été traitées, cliquez sur Modèles, Simulation et Pièces et sélectionnez UL1_PDL et Surfaces. Nommez la surface UL1_PDL_Inner.Sous Sélectionnez la Région de la Surface, sélectionnez Par angle et entrez 15 comme angle. Sélectionnez UL1_PDL surfaces et nommez la surface UL1_PDL_Outer. Sous Sélectionnez la Région de la Surface, sélectionnez Par angle et définissez 15 comme angle.Lorsque tous les ligaments parodontaux ont été traités, cliquez sur Fichier et Exécuter script et sélectionnez Model_setup_Part2.py. Cliquez sur Simulation et BCs. Entrez BC All pour le nom et définissez l’étape comme initiale.Cliquez sur Simulation, Assemblage, Ensembles et nommez l’ensemble U1_y_force. Sélectionnez un nœud au centre de la couronne sur la surface de boucle de l’incisive centrale supérieure et sélectionnez les nœuds pour l’ensemble, sélectionnez individuellement. Cliquez ensuite sur Ensembles et Créez Set et nommez l’ensemble U1_z_force.Pour configurer le modèle, cliquez sur Fichier et Exécuter script et sélectionnez Model_setup_Part3.py. Cliquez ensuite sur Fichier et Exécuter script et sélectionnez Functions.py. Pour traiter le modèle, cliquez sur Fichier et Exécuter script et sélectionnez Job_submission.py.Dans la boîte suppress all dialog, entrez sur les côtés des dents en fonction des contraintes et cliquez sur Ok. Dans la boîte de dialogue de soumission d’emploi, entrez Y pour exécuter l’analyse de la dent ou des dents spécifiées et cliquez sur Ok. Ensuite, dans la boîte de dialogue Directions for Analysis, entrez Y pour spécifier l’application de force et cliquez sur Ok.Pour estimer le centre de résistance, sélectionnez Fichier, Script exécuté et Bulk_process.py. Dans la boîte de dialogue Analyze Multiple Jobs, entrez Y pour la dent ou les dents spécifiées et cliquez sur Ok. Dans la boîte de dialogue Directions for Analysis, entrez Y pour l’application de force spécifique et cliquez sur Ok.Dans la boîte de dialogue Get Input, entrez le numéro de dent spécifique tel qu’il est décrit dans les instances nommées et cliquez sur Ok. Vérifiez ensuite les coordonnées de la Force à propos du point et de l’emplacement estimé dans la boîte de commandement. Pour vérifier la segmentation et la mise en évidence manuelle comme démontré, une première molaire maxillaire a été extraite d’un crâne sec et une image calculée de tomographie de faisceau de cône a été prise.Meshing a ensuite été exécuté. Aucune différence significative dans les mesures linéaires et volumétriques effectuées sur le modèle d’élément fini de la dent et de la dent réelle mesurée en laboratoire n’a été observée. Pour vérifier la validité de l’algorithme défini par l’utilisateur pour déterminer le centre de résistance d’un objet, un modèle simplifié d’un faisceau enfermé dans une gaine peut être utilisé dans les premières étapes de la création du script.En suivant l’algorithme défini et ses calculs, le centre de résistance du faisceau modèle peut être prédit. Ici, les propriétés matérielles attribuées aux structures peuvent être observées. Les différences dans la modélisation des propriétés matérielles du ligament parodontal et de l’os peuvent affecter l’emplacement final du centre de résistance d’une dent.Pour normaliser les vecteurs de force et localiser la position du centre de résistance, un système de coordonnées cartésiens peut être construit par les orientations X, Y et Z comme indiqué. Le point R spécifique pour chaque dent est défini comme le centre géométrique sur la surface de la boucle de la couronne et est choisi pour se rapprocher de l’endroit le plus proche où un opérateur peut placer un support pour appliquer des forces orthodontiques. Dans cette analyse représentative, les emplacements du centre de résistance obtenus le long de la coordonnée X lorsqu’un système de force a été appliqué le long des coordonnées Y et Z étaient différents, mais les différences moyennes étaient faibles.Les analyses d’éléments finis peuvent être très fastidieuses pour les nouveaux utilisateurs. Prenez soin d’être patient et méthodique les premières fois que vous effectuez les étapes de pré-traitement. Cette recherche est donc une recherche fondamentale.Certaines des applications de ceci peuvent être prévoir le mouvement de dent, qui est très, très crucial pour des compagnies qui travaillent dans le domaine des gouttières. Il peut être utilisé pour comprendre le centre de résistance de nombreuses dents, segments de dents, et cetera, les effets secondaires qui sont générés pendant le mouvement des dents, et très, très important peut-être pour comprendre comment accélérer le mouvement des dents.

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