Name: Un approccio a elementi finiti per localizzare il centro di resistenza dei denti mascellari (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-04-08T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 50 s
Description: Scopri un metodo agli elementi finiti per localizzare il centro di resistenza dei denti mascellari utilizzando immagini CBCT. Questa guida standardizzata facilita la ricerca ortodontica futura e le applicazioni cliniche.

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Gli autori desiderano riconoscere il Charles Burstone Foundation Award per il sostegno al progetto.

<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>
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<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>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Questo studio mostra una serie di strumenti per stabilire un flusso di lavoro coerente per l'analisi degli elementi finiti (FEA) dei modelli di denti mascellari derivati dalle immagini CBCT dei pazienti per determinare il loro CRES. Per il medico, una mappa chiara e diretta delRES C dei denti mascellare sarebbe uno strumento clinico inestimabile per pianificare i movimenti dei denti e prevedere gli effetti collaterali. Il metodo degli elementi finiti (FEM) è stato introdotto nella ricerca biomeccani...

Il centro di resistenza (CRES) di un dente o di un segmento di denti è analogo al centro di massa di un corpo libero. È un termine preso in prestito dal campo della meccanica dei corpi rigidi. Quando viene applicata una singola forza alRESC , la traslazione del dente nella direzione della linea d'azione della forza avviene1,2. La posizione delRES C dipende non solo dall'anatomia e dalle proprietà del dente, ma anche dal suo ambiente (ad esempio, legamento parodontale, osso circostante, denti adiacenti). Il dente è un corpo sobrio, rendendo il suo CRES simile al centro di massa di un corpo libero. Nella manipolazione degli apparecchi, la maggior parte degli ortodontisti considerano la relazione del vettore di forza con ilRES C di un dente o di un gruppo di denti. Infatti, se un oggetto visualizzerà il ribaltamento o il movimento corporeo quando viene sottoposto a una singola forza è determinato principalmente dalla posizione delRES C dell'oggetto e dalla distanza tra il vettore di forza e ilRESC . Se questo può essere previsto con precisione, i risultati del trattamento saranno notevolmente migliorati. Pertanto, una stima accurata del CRES può migliorare notevolmente l'efficienza del movimento ortodontico dei denti.
Per decenni, il campo ortodontico ha rivisitato la ricerca riguardante la posizione delRES C di un dato dente, segmento, o arco1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12. Tuttavia, questi studi sono stati limitati nel loro approccio in molti modi. La maggior parte degli studi hanno determinato ilRES C solo per pochi denti, tralasciando la maggior parte. Ad esempio, l'incisivo centrale mascellare e il segmento dell'incisivo mascellare sono stati valutati in modo piuttosto estensivo. D'altra parte, ci sono solo pochi studi sul canino mascellare e primo molare e nessuno per i denti rimanenti. Inoltre, molti di questi studi hanno determinato la posizione delC RES sulla base di dati anatomici generici per i denti, misurazioni da radiografie bidimensionali (2D) e calcoli su disegni 2D8. Inoltre, parte della letteratura attuale utilizza modelli generici o scansioni tridimensionali (3D) di modelli dentiformi anziché dati umani4,8. Poiché l'ortodonzia si sposta nella tecnologia 3D per pianificare il movimento dei denti, è fondamentale rivedere questo concetto per sviluppare una comprensione 3D e scientifica del movimento dei denti.
Con i progressi tecnologici che hanno portato ad una maggiore potenza di calcolo e capacità di modellazione, la capacità di creare e studiare modelli più complessi è aumentata. L'introduzione della scansione tomografia computerizzata e della tomografia computerizzata a fascio di coni (CBCT) ha modelli e calcoli di spinta dal mondo 2D al 3D. Aumenti simultanei della potenza di calcolo e della complessità del software hanno permesso ai ricercatori di utilizzare radiografie 3D per estrarre modelli anatomici accurati da utilizzare in software avanzato per segmentare i denti, l'osso, il legamento parodontale (PDL) e varie altre strutture7,8,9,10,13,1414,15. Queste strutture segmentate possono essere convertite in una mesh virtuale da utilizzare nel software di progettazione per calcolare la risposta di un sistema quando viene applicata una determinata forza o spostamento.
Questo studio propone una metodologia specifica e replicabile che può essere utilizzata per esaminare ipotetici sistemi di forza ortodontici applicati su modelli derivati da immagini CBCT di pazienti vivi. Utilizzando questa metodologia, i ricercatori possono quindi stimare ilRES C di vari denti e prendere in considerazione la morfologia biologica delle strutture dentali, come l'anatomia dentale dei denti, il numero di radici e il loro orientamento nello spazio 3D, la distribuzione di massa e la struttura degli attaccamenti parodontali. Una struttura generale di questo processo è illustrata nella Figura 1. Questo per orientare il lettore al processo logico coinvolto nella generazione di modelli di denti 3D per l'individuazione del CRES.

<table><tbody><tr><td>Software 3-matic</td><td>Materialise, Lovanio, Belgio.</td><td></td> Software Abaqus/CAE <td>per la pulizia e la meshing</td></tr><tr><td>, versione 2017</td><td>Dassault Syst&egrave; mes Simulia Corp., Johnston, RI, Stati Uniti.</td><td></td> Software per <td>l'analisi degli elementi finiti</td></tr><tr><td>Mimics, versione 17.0</td><td>Materialise, Lovanio, Belgio.</td><td></td><td>Segmentazione dei denti e dell'osso</td></tr></tbody></table>

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

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

Il centro di resistenza (CRES) è considerato il punto di riferimento fondamentale per il movimento prevedibile dei denti. I metodi utilizzati per stimare ilRES C dei denti vanno dalle tradizionali misurazioni radiografiche e fisiche all'analisi in vitro su modelli o campioni di cadaveri. Le tecniche che prevedono l'analisi finita degli elementi di scansioni micro-CT ad alta dose di modelli e denti singoli hanno mostrato un sacco di promesse, ma poco è stato fatto con immagini più recenti, a basso dosaggio e a bassa risoluzione della tomografia computerizzata a fascio di cono (CBCT). Inoltre, ilRES C solo per pochi denti selezionati (cioè, incisivo centrale mascellare, canino, e primo molare) sono stati descritti; il resto sono stati in gran parte ignorati. È inoltre necessario descrivere la metodologia per determinare ilRES C in dettaglio, in modo che diventi facile da replicare e basarsi.
Questo studio ha utilizzato immagini di routine del paziente CBCT per lo sviluppo di strumenti e un flusso di lavoro per ottenere modelli di elementi finiti per l'individuazione delRES C dei denti mascellari. Le immagini del volume CBCT sono state manipolate per estrarre strutture biologiche tridimensionali (3D) rilevanti nel determinare ilRES C dei denti mascellari per segmentazione. Gli oggetti segmentati sono stati puliti e convertiti in una mesh virtuale costituita da triangoli tetraedrici (tet4) con una lunghezza massima del bordo di 1 mm con software 3matico. I modelli sono stati ulteriormente convertiti in una solida rete volumetrica di tetraedri con una lunghezza massima del bordo di 1 mm per l'uso nell'analisi degli elementi finiti. Il software di progettazione, Abaqus, è stato utilizzato per pre-elaborare i modelli per creare un assieme e impostare le proprietà del materiale, le condizioni di interazione, le condizioni di contorno e caricare le applicazioni. I carichi, una volta analizzati, simulavano le sollecitazioni e le sollecitazioni del sistema, aiutando ad individuare il CRES. Questo studio è il primo passo nella previsione accurata del movimento dei denti.

Al fine di verificare la segmentazione e la struttura manuale come descritto nella sezione Procedure (passaggio 2), un primo molare mascellare è stato estratto da un cranio asciutto ed è stata scattata un'immagine CBCT. Il software di elaborazione e modifica delle immagini Mimics è stato utilizzato per delineare manualmente il dente come descritto nel passaggio 2. Successivamente, è stata eseguita la meshing, i modelli segmentati sono stati puliti con software 3matico e sono stati importa...

Questo studio delinea gli strumenti necessari per l'utilizzo di immagini paziente a base di fascio tridimensionale a basso dosaggio della mascella e dei denti mascellari per ottenere modelli di elementi finiti. Questi modelli di pazienti vengono quindi utilizzati per localizzare con precisione ilRES C di tutti i denti mascellari.

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

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

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.

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