Modello di analisi agli elementi finiti per la valutazione dei modelli di espansione da espansione palatale rapida assistita chirurgicamente

Sommario

Per un'ulteriore analisi dei modelli di espansione palatale rapida assistita chirurgicamente assistita (SARPE) in grado di eseguire una quantità clinicamente richiesta di attivazione dell'espansore con vari angoli di osteotomia buccale, è stata creata una serie di nuovi modelli a elementi finiti di espansione delle emimascelle in tutte e tre le dimensioni.

Abstract

L'espansione palatale rapida assistita chirurgicamente (SARPE) è stata introdotta per rilasciare la resistenza ossea e facilitare l'espansione scheletrica nei pazienti scheletricamente maturi. Tuttavia, l'espansione asimmetrica tra il lato sinistro e quello destro è stata riportata nel 7,52% di tutti i pazienti con SARPE, di cui il 12,90% ha dovuto subire un secondo intervento chirurgico per la correzione. Le eziologie che portano all'espansione asimmetrica rimangono poco chiare. L'analisi agli elementi finiti è stata utilizzata per valutare lo stress associato a SARPE nelle strutture maxillo-facciali. Tuttavia, poiché una collisione dell'osso nei siti di osteotomia di LeFort I si verifica solo dopo una certa quantità di espansione, la maggior parte dei modelli esistenti non rappresenta veramente la distribuzione della forza, dato che la quantità di espansione di questi modelli esistenti raramente supera 1 mm. Pertanto, è necessario creare un nuovo modello ad elementi finiti di SARPE che possa eseguire una quantità clinicamente richiesta di attivazione dell'espansore per un'ulteriore analisi dei modelli di espansione delle emimascelle in tutte e tre le dimensioni. Un modello tridimensionale (3D) del cranio della tomografia computerizzata a fascio conico (CBCT) è stato importato in Mimics e convertito in entità matematiche per segmentare il complesso mascellare, i primi premolari mascellari e i primi molari mascellari. Queste strutture sono state trasferite in Geomagic per la levigatura della superficie e la creazione di osso spongioso e legamento parodontale. La metà destra del complesso mascellare è stata quindi mantenuta e specchiata per creare un modello perfettamente simmetrico in SolidWorks. È stato costruito un espansore Haas e fasciato ai primi premolari mascellari e ai primi molari. L'analisi agli elementi finiti di varie combinazioni di osteotomie buccali a diversi angoli con gioco di 1 mm è stata eseguita in Ansys. È stato condotto un test di convergenza fino a raggiungere la quantità desiderata di espansione su entrambi i lati (almeno 6 mm in totale). Questo studio pone le basi per valutare come l'angolazione dell'osteotomia buccale influenzi i modelli di espansione di SARPE.

Introduzione

L'espansione palatale rapida chirurgicamente assistita (SARPE) è una tecnica comunemente usata per espandere trasversalmente la struttura ossea mascellare e l'arcata dentale in pazienti scheletricamente maturi¹. L'intervento prevede un'osteotomia di LeFort I, una corticotomia medio-palatale e, facoltativamente, il rilascio della fessura pterigoideo-mascellare². Tuttavia, sono stati riportati modelli di espansione indesiderati da SARPE, come l'espansione irregolare tra emimascelle sinistra e destra³ e il ribaltamento/rotazione buccale del processo dentoalveolare⁴, che potreb....

Protocollo

Questo studio ha utilizzato un'immagine CBCT preesistente, de-identificata, pre-trattamento di un paziente che aveva SARPE come parte dei piani di trattamento. Lo studio è stato condotto in conformità con la Dichiarazione di Helsinki e approvato dall'Institutional Review Board (protocollo #853608).

1. Acquisizione del campione e segmentazione dei denti

1. Acquisire un'immagine CBCT umana della testa in una posizione naturale della testa che includa il complesso mascellare del paziente, compreso l'osso basale mascellare, l'osso alveolare mascellare e la dentatura mascellare.
2. Importare i file DICOM (CBCT Digi....

Risultati

Il modello dimostrativo ha utilizzato l'immagine CBCT di una donna di 47 anni con deficit mascellare. Nel modello generato, la struttura anatomica della cavità nasale, del seno mascellare e lo spazio del legamento parodontale per i denti ancorati all'espansore (primo premolare e primo molare) sono preservati (Figura 1).

Per simulare accuratamente la procedura chirurgica, il setto nasale, le pareti laterali della cavità nasale e la fessura pterigomascellare sono st.......

Discussione

La direzione dell'osteotomia buccale in SARPE può essere un taglio orizzontale dall'apertura nasale prima di scendere nell'area del contrafforte mascellare o un taglio a rampa dal bordo piriforme verso il contrafforte corrispondente al primo molare mascellare, come descritto da Betts². In entrambi i casi, l'osteotomia si estende ben al di sotto del processo zigomatico del mascellare. Tuttavia, la maggior parte degli attuali studi FEA su SARPE utilizzano un taglio orizzontale che si estende posteri.......

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
Ansys	Ansys	Versione 2019	Ansys è un software per l'analisi degli elementi finiti in grado di risolvere modelli complicati basati su equazioni differenziali. I risultati dell'espansione di diversi angoli di osteotomia buccale sono stati analizzati attraverso questo software.
Geomagic Studio	3D Systems	Versione 10	Geomagic Studio è un software per il reverse engineering in grado di generare modelli digitali basati su punti di scansione fisici. Questo studio ha costruito osso spongioso e legamenti parodontali attraverso questo software.
Mimics	Materialise	versione 16	Mimics è un software di ingegneria medicale 3D basato su immagini che converte in modo efficiente le immagini TC in un modello 3D. Questo studio ha ricostruito un complesso mascellare attraverso le immagini DICOM del paziente.
Sistema SolidWorks	Dassault mes	Versione 2018	SolidWorks è un software di progettazione assistita da computer per progettisti e ingegneri per creare modelli 3D. In questo studio è stato progettato e disegnato un espansore Haas attraverso questo software.