Name: 上顎歯の抵抗の中心を見つけるための有限要素アプローチ (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-04-08T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 50 s
Description: 学ぶ 上顎歯の抵抗中心を有限要素法で特定する計算的手法。CBCT画像から3Dモデルを構築し、歯の移動予測や矯正治療計画に応用可能な標準化された手法を確立する。

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著者らは、このプロジェクトを支援したチャールズ・バーストン財団賞を認めたいと考えています。

<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>

著者らは開示するものは何もない。

この研究は、患者のCBCT画像から派生した上顎歯のモデルの有限要素解析(FEA)の一貫したワークフローを確立するための一連のツールを示し、患者のCRESを決定する。臨床医にとって、上顎歯のCRESの明確で簡単な地図は、歯の動きを計画し、副作用を予測するための非常に貴重な臨床ツールであろう。有限要素法(FEM)は1973年17年に歯科生体力学的研究で導入され、それ以来、歯槽支持構造66、7、8、9、10、11、12の応力およびひずみ場を解析するために適用された。,7,8,9,10,11,12</sup...

歯または歯のセグメントの抵抗の中心(CRES)は、自由な体の質量の中心に類似しています。剛体の力学の分野から借用される用語です。CRESで単一の力が加えられると、力の作用線の方向に歯の移動が11,22で起こる。CRESの位置は、歯の解剖学および特性だけでなく、その環境(例えば、歯周靭帯、周囲の骨、隣接する歯)にも依存する。歯は拘束されたボディであり、CRESは自由な体の塊の中心に似ています。家電製品の操作では、ほとんどの矯正歯科医は、歯または歯のグループのCRESに対する力ベクトルの関係を考慮する。実際、物体が単一の力に投入されたときに転倒または身体運動を表示するかどうかは、主に物体のCRESの位置と力ベクトルとCRESとの距離によって決定される。これを正確に予測できれば、治療結果が大幅に改善されます。したがって、CRESの正確な推定は、歯列矯正歯の運動の効率を大幅に高めることができます。
,何十年もの間、歯列矯正場は、与えられた歯、セグメント、またはアーチ,,,,,,11、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、122,3,4の11,12CRESの位置に関する研究を再検討してきました。5678910しかし、これらの研究は、多くの点で彼らのアプローチに限られています。ほとんどの研究は、CRESをわずか数本の歯で決定し、大部分を除外している。例えば、上顎中央切歯および上顎切歯セグメントは、かなり広範囲に評価されている。一方、上顎のイヌと最初の大臼歯に関する研究はごくわずかであり、残りの歯には何もありません。また、これらの研究の多くは、歯の一般的な解剖学的データ、2次元(2D)X線写真からの測定、および2D図面8の計算に基づいてCRESの位置を決定している。さらに、現在の文献の中には、人間のデータ44,88ではなく、象牙質モデルの一般的なモデルまたは3次元(3D)スキャンを使用しているものもあります。歯列矯正が歯の動きを計画するための3D技術に移行するにつれて、歯の動きの3D科学的理解を開発するためには、この概念を再検討することが重要です。
技術の進歩により、計算能力とモデリング能力が向上し、より複雑なモデルを作成して研究する能力が向上しました。コンピュータ断層撮影スキャンとコーンビームコンピュータ断層撮影(CBCT)スキャンの導入により、2D世界から3Dにモデルと計算を推力しました。コンピューティングパワーとソフトウェアの複雑さの同時増加により、研究者は3D X線写真を使用して、歯、骨、歯周靭帯(PDL)、および他の様々な構造77、8、9、10、13、14、158,9,10,13をセグメント化するための高度なソフトウェアで使用するための正確な解剖学的モデル,14を15抽出することができました。これらのセグメント化された構造は、特定の力または変位が適用された場合にシステムの応答を計算するために、エンジニアリングソフトウェアで使用する仮想メッシュに変換することができます。
本研究は、生きている患者のCBCT画像から得られたモデルに適用される架空の矯正力システムを調べるために利用できる特定の複製可能な方法論を提案する。この方法論を利用して、研究者は様々な歯のCRESを推定し、歯の解剖学、根の数および3D空間におけるそれらの向き、質量分布、歯周の付着物の構造などの歯科構造の生物学的形態を考慮することができる。このプロセスの概要を図 1に示します。これは、CRESを見つけるために 3D 歯モデルの生成に関与する論理的なプロセスに読者を向けるためです。

<table><tbody><tr><td>3-matic software</td><td>Materialise、ルーヴェン、ベルギー。</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Abaqus/CAEソフトウェアのクリーニングとメッシュ作成、バージョン2017</td><td>Dassault Syst&egrave;mes Simulia Corp.、米国ロードアイランド州ジョンストン。</td><td></td><td>Finite Element Analysis</td></tr><tr><td>Mimicsソフトウェア、バージョン17.0</td><td>Materialise、ルーヴェン、ベルギー。</td><td></td><td>歯と骨のセグメンテーション</td></tr></tbody></table>

上顎歯の抵抗の中心を見つけるための有限要素アプローチ

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

抵抗の中心(CRES)は、予測可能な歯の動きのための基本的な基準点とみなされます。歯のCRESを推定するために使用される方法は、従来の放射線および物理的測定からモデルまたは死体標本のインビトロ分析まで多岐にわたります。モデルと単一歯の高用量マイクロCTスキャンの有限要素分析を含む技術は多くの約束を示しているが、新しい低用量で低解像度のコーンビームコンピュータ断層撮影(CBCT)画像ではほとんど行われていない。また、CRESは、いくつかの選択された歯(すなわち、上顎中央切歯、イヌ、および第1モル)に対して記載されている。残りはほとんど無視されています。また、CRESを決定する方法を詳細に記述して、複製や構築が容易になる必要もあります。
本研究では、ツールの開発に日常的なCBCT患者画像を用い、上顎歯のCRESを見つけるための有限要素モデルを取得するワークフローを用いた。CBCTの体積画像を操作して、上顎歯のCRESを分節によって決定する際に関連する3次元(3D)生物学的構造を抽出した。セグメント化されたオブジェクトは、3maticソフトウェアで、最大エッジ長1mmの四面体(tet4)三角形で構成された仮想メッシュに、除去され、変換されました。モデルはさらに有限要素解析で使用するために1mmの最大エッジ長を持つ四面体の固体容積メッシュに変換された。エンジニアリングソフトウェアAbaqusは、モデルを前処理してアセンブリを作成し、材料特性、相互作用条件、境界条件、および負荷アプリケーションを設定するために使用されました。荷重を解析すると、システムの応力と歪みをシミュレートし、CRESを見つけるのに役立つ。この研究は、歯の動きを正確に予測する第一歩です。

手順の項(ステップ2)で説明したセグメンテーションとマニュアルのアウトラインを検証するために、乾いた頭蓋骨から上顎第1モルを抽出し、CBCT画像を撮影した。画像処理および編集ソフトウェア Mimics は、ステップ 2 で説明したように歯を手動でアウトライン化するために使用されました。その後、メッシュ作成が実行され、セグメント化されたモデルは 3matic ソフトウェアでクリーニングされ、分析のために Abaqus にインポートされました。歯のFEモデルと実際の歯の測定で行われた直線測定と体積測定に有意な差は見つかりませんでした (補足文書 4)。
オブジェクトの CRESを決定する際にユーザ定義アルゴリズムの妥当性を検証するために、シース内に包まれたビームの簡易モデルをスクリプト作成の初期段階で使用した(図5A)。</s...

この研究では、有限要素モデルを得るために上顎歯と上顎歯の低用量3次元コーンビームベースの患者画像を利用するために必要なツールを概説する。これらの患者モデルは、すべての上顎歯のCRESを正確に見つけるために使用されます。

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

今、これは抵抗の中心を把握する方法についてのステップバイステップガイドを提示する作業が行われた初めてです。そして、その上に構築しようとする研究は、今振り出しに戻る必要はないので、これは本当に重要です, 再びホイールを再発明の一種, そして、前進.そして、それは抵抗概念のこの中心に構築しようとしている任意の研究から膨大な量の負担を取り除きます。このステップバイステップの方法は、標準化された方法で歯や歯のセットのための質量の中心の3D位置を得るために科学界に力を与えます。この技術は、顎および下顎歯列の両方を適用することができる。この概念をマルチブラケットアセンブリと同様の複雑な歯の動きに適用することは興味深いでしょう。歯と骨のセグメンテーションのために、適切な医療画像ソフトウェアプログラムにコーンビームコンピュータ断層撮影画像の生のDICOMファイルをロードし、目的の歯と骨のみを含むように画像をトリミングします。[マスク]タブを右クリックし、イメージの新しいマスクを作成します。[複数スライス編集]ツールをクリックし、軸、冠状、または矢状のビューを選択します。必要に応じてスライスの一部を手動でハイライト表示し、スキップしたスライスのボリュームを埋める補間ツールを選択します。次に、[適用]をクリックし、マスクを右クリックして歯の3Dボリュームを生成します。目的の歯ごとに 3D ボリュームが生成されたら、すべての 3D 歯を選択し、右クリックしてスムージングを選択します。ボーンを分割するには、[マスク]タブを右クリックし、イメージの新しいマスクを作成します。マスクに表示される大きな穴を埋めるには、[ダイナミック領域成長]ツールをクリックします。次に、マスクを右クリックして、ボーンの 3D ボリュームを生成します。イメージのクリーニングとメッシュ作成を行う場合は、適切なデータ最適化ソフトウェアプログラムを開き、選択した 3D オブジェクトに貼り付けます。グループ 1 の複製された歯の場合は、[カーブ モジュール]と[カーブを作成]オプションをクリックし、複製されたすべての歯のセメントアメーナメル接合部の周りにカーブを手動で描画します。グループ 1 から 3D オブジェクトを複製してグループ 2 のオブジェクトを生成し、[オブジェクト ツリー] ボックスの [オブジェクト] をクリックします。[サーフェス]リストから、グループ 2 の各オブジェクトのクラウン サーフェスを削除し、[デザイン モジュール]および[中空]をクリックして、希望のパラメータを適用します。グループ 1 の [オブジェクト ツリー] ボックスで、[オブジェクト] をクリックし、グループ 1 つのオブジェクトごとにルート サーフェスを削除します。[穴を塗り潰し法]オプションを選択し、[輪郭を追加して適用]をクリックします。スペース全体が埋められます。設計モジュールとローカルオフセットを選択し、クラウンサーフェス全体を選択します。[設計]オプション、[オフセット距離]オプションと[距離の減少]オプションをオンにして、[適用]をクリックします。再メッシュ モジュールで、非多様体アセンブリ、メイン エンティティ、および Maxilla をオブジェクト ツリーから作成し、すべてのオブジェクトの交差エンティティを選択します。次に、非多様体アセンブリを分割します。グループ 1 のオブジェクトとグループ 2 のオブジェクトをすべて使用して、非多様体アセンブリをさらに 2 回分割し、分割するたびに適用(Apply)をクリックします。アダプティブ再メッシュをクリックし、交差するエンティティをすべて選択して[適用]をクリックします。次に、[非多様体アセンブリの分割] をクリックします。オブジェクトツリーからグループ2から非多様体アセンブリ、主エンティティ、個別オブジェクトを作成をクリックし、交差するエンティティを選択して、歯のタイプに対応する各オブジェクトを選択します。アダプティブ再メッシュをクリックし、交差エンティティを選択します。次に、[非多様体アセンブリの作成] をクリックします。非多様体技術を使用して歯周靭帯の0.2ミリメートル幅を均一に生成するには、実証したように、主エンティティと交差エンティティに対して同じ順序に従う必要があります。各歯が示されているように処理されたら、[ボリューム メッシュを作成]をクリックしてメッシュ パラメータを選択します。Abacus で、[ファイルとスクリプトの実行] をクリックし、[Model_setup_Part1.pyを選択します。シミュレーション、部品、上顎、サーフェスをクリックします。サーフェス名を入力し、[サーフェスの領域を選択]で[角度]を選択し、角度として 15 を設定します。[シミュレーションと部品]をクリックし、[UL1]と[サーフェス]を選択します。サーフェスに UL1 という名前を付けます。[サーフェスの領域を選択]で、[個別に]を選択し、画面で歯を選択して[完了]をクリックします。歯面がすべて処理されたら、[モデル]、[シミュレーション]、[パーツ]をクリックして、[UL1_PDLとサーフェス]を選択します。サーフェスに名前を付UL1_PDL_Inner。[サーフェスの領域を選択]で、[角度]を選択し、角度として15と入力します。UL1_PDLとサーフェスを選択し、サーフェスに名前を付UL1_PDL_Outer。[サーフェスの領域を選択]で、[角度]を選択し、角度として 15 を設定します。歯周靭帯をすべて処理したら、[ファイルとスクリプトの実行] をクリックして、[Model_setup_Part2.pyを選択します。[シミュレーション]と[MC]をクリックし、名前として[BC All]と入力し、ステップを初期値に設定します。[シミュレーション]、[アセンブリ]、[セット]をクリックし、セットに名前を付U1_y_force。上部中央切歯のバックルサーフェス上のクラウンの中心にあるノードを選択し、[セットの節点を選択]で個別に選択します。次に、[セットとセットの作成] をクリックして、U1_z_forceセットに名前を付けます。モデルを設定するには、[ファイル] および [スクリプトの実行] をクリックし、[Model_setup_Part3.py] を選択します。次に、[ファイル] と [スクリプトの実行] をクリックし、[Functions.py] を選択します。モデルを処理するには、[ファイル] および [スクリプトの実行] をクリックし、[Job_submission.pyを選択します。[すべて抑制]ダイアログ ボックスで、拘束に基づいて歯の側面を入力し、[はい]をクリックします。[ジョブの送信] ダイアログ ボックスで、Y と入力して、指定した歯または歯の分析を実行し、[はい] をクリックします。次に、[解析の方向]ダイアログ ボックスで、Y と入力して力の適用を指定し、[はい]をクリックします。抵抗の中心を推定するには、[ファイル]、[スクリプトの実行]、および[Bulk_process.py] を選択します。[複数のジョブを解析]ダイアログ ボックスで、指定した歯または歯に Y と入力し、[はい]をクリックします。[解析の方向]ダイアログ ボックスで、指定力の適用に Y と入力し、[はい]をクリックします。[入力の取得] ダイアログ ボックスで、名前付きインスタンスで説明されている特定の歯の番号を入力し、[はい] をクリックします。次に、[コマンド]ボックスで[ポイントのフォース]と[推定位置]の座標を確認します。示されているようにセグメンテーションと手動アウトラインを検証するために、乾燥した頭蓋骨から上顎第一大臼歯を抽出し、コーンビームコンピュータ断層撮影画像を撮影した。次いで、メッシュを行った。歯の有限要素モデルと実際の歯の測定で行われた線形および体積測定に有意な差は認められなかった。オブジェクトの抵抗の中心を決定する際にユーザ定義アルゴリズムの妥当性を検証するために、シース内に包まれたビームの簡略化されたモデルをスクリプト作成の初期段階で使用することができます。定義されたアルゴリズムとその計算に従うことで、モデルビームの抵抗の中心を予測することができます。ここで、構造に割り当てられた材料特性を観察することができる。歯周靭帯と骨の材料特性のモデリングの違いは、歯の抵抗の中心の最終的な位置に影響を与える可能性があります。力ベクトルを標準化し、抵抗の中心の位置を特定するために、X、Y、Z の向きによってデカルト座標系を構築できます。歯ごとに特定の R ポイントは、クラウンのバックルサーフェスの幾何学的中心として定義され、オペレータが歯列矯正力を適用するためにブラケットを配置する最も近い位置に近似するために選択されます。この代表的な解析では、Y座標とZ座標に沿って力系を適用したときにX座標に沿って得られた抵抗の中心の位置は異なっていたが、平均差は小さかった。有限要素解析は、新規ユーザーにとって非常に面倒な場合があります。前処理のステップを実行する最初の数回は、忍耐強く、組織的に注意してください。だから、この研究は基礎研究です。このアプリケーションのいくつかは、歯の動きを予測することができ、これはアライナの分野で働く企業にとって非常に重要です。これは、多くの歯の抵抗の中心を把握するために使用することができます, 歯のセグメント, エトセトラ, 歯の動きの間に生成される副作用, そして非常に, 歯の動きを加速する方法を考え出す際に、おそらく非常に重要.

a-finite-element-approach-for-locating-center-resistance-maxillary

Research

JoVE Journal

Biology

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上顎歯の抵抗の中心を見つけるための有限要素アプローチ

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