Un approccio a elementi finiti per localizzare il centro di resistenza dei denti mascellari

Ora, questa è la prima volta che viene fatto un lavoro che presenta una guida passo-passo su come capire il centro di resistenza. E questo è molto importante perché qualsiasi ricerca che intenda costruire su di essa non deve ora tornare al tavolo da disegno, reinventare di nuovo la ruota, e poi andare avanti. E toglie un'enorme quantità di peso a qualsiasi ricerca che intenda costruire su questo concetto di centro di resistenza.

Questo metodo passo-passo consentirà alla comunità scientifica di ottenere una posizione 3D del centro di massa per un dente o un insieme di denti in modo standardizzato. Questa tecnica può essere applicata sia la dentizione mascellare che mandibolare. Sarebbe interessante applicare questo concetto a un movimento dei denti complesso simile con l'assemblaggio multi staffa.

Per la segmentazione dei denti e delle ossa, caricare i file DICOM grezzi dell'immagine tomografica computerizzata del fascio di coni in un programma software di imaging medico appropriato e ritagliare l'immagine in modo da includere solo i denti e le ossa di interesse. Fare clic con il pulsante destro del mouse sulla scheda Maschera e creare una nuova maschera per l'immagine. Fate clic sullo strumento Modifica sezione multipla (Multiple Slice Edit) e selezionate la vista assiale, coronale o sagittale.

Evidenziare manualmente alcune sezioni in base alle esigenze e selezionare lo strumento Interpola per riempire il volume per le sezioni saltate. Quindi fare clic su Applica e fare clic con il pulsante destro del mouse sulla maschera per generare il volume 3D per il dente. Quando è stato generato un volume 3D per ogni dente di interesse, selezionare tutti i denti 3D e fare clic con il pulsante destro del mouse per selezionare Levigatura.

Per segmentare le ossa, fare clic con il pulsante destro del mouse sulla scheda maschera e creare una nuova maschera per l'immagine. Per riempire i fori di grandi dimensioni visibili nella maschera, fate clic sull'utensile Crescita dinamica regione (Dynamic Region Growing). Quindi fai clic con il pulsante destro del mouse sulla maschera per generare il volume 3D per l'osso.

Per la pulizia e la meshing delle immagini, aprire un programma software di ottimizzazione dei dati appropriato e incollare gli oggetti 3D selezionati. Per i denti duplicati nel primo gruppo, fate clic sul modulo curva e sull'opzione Crea curva (Create Curve) e disegnate manualmente una curva attorno alla giunzione cementoenamel per tutti i denti duplicati. Duplicare gli oggetti 3D dal primo gruppo per generare gli oggetti per il secondo gruppo e nella casella Albero oggetti fare clic su Oggetto.

Nell'elenco Superficie (Surface), eliminate la superficie della corona per ogni oggetto del secondo gruppo e fate clic su Modulo progettazione (Design Module) e Cavo (Hollow) per applicare i parametri desiderati. Nel primo gruppo, nella casella Albero oggetti, fare clic su Oggetto ed eliminare la superficie radice per ogni gruppo di un oggetto. Selezionate l'opzione Riempi foro normale (Fill Hole Normal) e fate clic su Aggiungi contorno (Add Contour) e Applica (Apply).

L'intero spazio verrà riempito. Selezionate il modulo di progettazione e l'offset locale e selezionate l'intera superficie della corona. Selezionate Progettazione (Design) e Distanza offset (Offset Distance) e Distanza decresta (Diminishing Distance) e fate clic su Applica (Apply).

Nel modulo Remesh, Create Non-Manifold Assembly, Main Entity e Maxilla dall'albero degli oggetti e selezionate l'entità intersecante per tutti gli oggetti. Quindi dividere l'assieme non-varietà. Dividete l'assieme non-manifold altre due volte utilizzando un'entità intersecante come tutti gli oggetti del gruppo uno e tutti gli oggetti del gruppo due e fate clic su Applica dopo ogni divisione.

Fate clic su Remesh adattivo (Adaptive Remesh) e selezionate tutte le entità intersecanti e fate clic su Applica (Apply). Quindi fate clic su Dividi assieme non varietà (Split Non-Manifold Assembly). Fate clic su Crea assieme non varietà (Create Non-Manifold Assembly), Entità principale (Main Entity) e Singolo oggetto (Individual Object) dal secondo gruppo dall'albero degli oggetti e selezionate Entità intersecante (Intersecting Entity) e selezionate Rispettivo oggetto corrispondente al tipo di dente.

Fate clic su Remesh adattivo (Adaptive Remesh) e selezionate l'entità intersecante. Quindi fate clic su Crea assieme non varietà (Create Non-Manifold Assembly). Per generare una larghezza uniforme di 0,2 millimetri del legamento parodontale utilizzando la tecnica della non varietà, è fondamentale seguire lo stesso ordine per le entità principali e intersecanti come dimostrato.

Una volta elaborato ogni dente, fate clic su Crea mesh volume (Create Volume Mesh) e selezionate i parametri della mesh. In Abacus fare clic su File ed esegui script e selezionare Model_setup_Part1.py. Fate clic su Simulazione (Simulation), Parti (Parts), Mascella (Maxilla) e Superfici (Surfaces).

Immettete il nome della superficie e in Selezionate la regione della superficie, selezionate Per angolo (By Angle) e impostate 15 come angolo. Fate clic su Simulazione (Simulation) e parti (Parts) e selezionate UL1 e Superfici (Surfaces). Denominare la superficie UL1.

In Selezionare la regione della superficie selezionare Singolarmente, selezionare il dente sullo schermo e fare clic su Fatto. Dopo aver elaborato tutte le superfici del dente, fate clic su Modelli (Models), Simulazione (Simulation) e Parti (Parts) e selezionate UL1_PDL e superfici. Denominare la UL1_PDL_Inner.

In Selezionare la regione della superficie, selezionate Per angolo (By Angle) e immettete 15 come angolo. Selezionate UL1_PDL e superfici e denominate la superficie UL1_PDL_Outer. In Selezionare la regione della superficie, selezionate Per angolo (By Angle) e impostate 15 come angolo.

Dopo aver elaborato tutti i legamenti parodontali, fare clic su File ed Esegui script e selezionare Model_setup_Part2.py. Fare clic su Simulazione e BC. Immettere BC All come nome e impostare il passaggio come iniziale.

Fate clic su Simulazione (Simulation), Assemblaggio (Assembly), Insiemi (Sets) e denominate il U1_y_force. Selezionate un nodo al centro della corona sulla superficie della fibbia dell'incisivo centrale superiore e in Selezionare i nodi per l'insieme, selezionate Singolarmente. Quindi fare clic su Imposta e Crea insieme e assegnare un nome all'U1_z_force.

Per configurare il modello, fate clic su File ed Esegui script (Run Script) e selezionate Model_setup_Part3.py. Quindi fare clic su File ed esegui script e selezionare Functions.py. Per elaborare il modello, fate clic su File ed Esegui script (Run Script) e selezionate Job_submission.py.

Nella finestra di dialogo Sopprimi tutto (Suppress All), immettete i lati dei denti in base ai vincoli e fate clic su Ok (Okay). Nella finestra di dialogo Invio processo immettere Y per eseguire l'analisi per il dente o i denti specificati e fare clic su Ok. Quindi, nella finestra di dialogo Indicazioni per l'analisi, immettete Y per specificare l'applicazione di forza e fate clic su Ok (Okay).

Per stimare il centro di resistenza, selezionare File, Esegui script e Bulk_process.py. Nella finestra di dialogo Analizza processi multipli immettere Y per il dente o i denti specificati e fare clic su Ok. Nella finestra di dialogo Indicazioni per l'analisi immettere Y per specificare l'applicazione di forza e fare clic su Ok.

Nella finestra di dialogo Ottieni input immettere il numero di denti specifico come indicato nelle istanze denominate e fare clic su Ok. Selezionare quindi le coordinate per forzare il punto e la posizione stimata nella casella Comando. Per verificare la segmentazione e la delineazione manuale come dimostrato, un primo molare mascellare è stato estratto da un cranio secco ed è stata scattata un'immagine tomografica computerizzata del fascio di cono.

Il meshing è stato quindi eseguito. Non sono state osservate differenze significative nelle misurazioni lineari e volumetriche effettuate sul modello a elementi finiti del dente e del dente reale misurato in laboratorio. Per verificare la validità dell'algoritmo definito dall'utente nel determinare il centro di resistenza di un oggetto, è possibile utilizzare un modello semplificato di un fascio racchiuso all'interno di una trave nelle fasi iniziali della creazione dello script.

Seguendo l'algoritmo definito e i suoi calcoli, è possibile prevedere il centro di resistenza del fascio del modello. Qui, le proprietà del materiale assegnate alle strutture possono essere osservate. Le differenze nella modellazione delle proprietà del materiale del legamento parodontale e dell'osso possono influenzare la posizione finale del centro di resistenza di un dente.

Per standardizzare i vettori di forza e localizzare la posizione del centro di resistenza, un sistema di coordinate cartesiano può essere costruito dagli orientamenti X, Y e Z come indicato. Il punto R specifico per ogni dente è definito come il centro geometrico sulla superficie della fibbia della corona e viene scelto per approssimare la posizione più vicina in cui un operatore potrebbe posizionare una staffa per applicare forze ortodontiche. In questa analisi rappresentativa, le posizioni del centro di resistenza ottenute lungo la coordinata X quando un sistema di forza è stato applicato lungo le coordinate Y e Z erano diverse, ma le differenze medie erano piccole.

Le analisi degli elementi finiti possono essere molto noiose per i nuovi utenti. Fai attenzione ad essere paziente e metodico le prime volte che esegui le fasi di pre-elaborazione. Quindi questa ricerca è una ricerca di base.

Alcune delle applicazioni di questo possono essere la previsione del movimento dei denti, che è molto, molto cruciale per le aziende che lavorano nel campo degli allineatori. Può essere usato per capire il centro di resistenza di molti denti, segmenti di denti, eccetera, gli effetti collaterali che vengono generati durante il movimento dei denti e molto, molto importante forse per capire come accelerare il movimento dei denti.