Name: Metoda elementów skończonych do lokalizacji środka oporu zębów szczęki (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-04-08T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 50 s
Description: Poznaj metodę elementów skończonych do lokalizacji środka oporu zębów szczęki przy użyciu obrazów CBCT. Ta technika umożliwia standaryzowane modelowanie 3D dla badań ortodontycznych.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Autorzy pragną podziękować Fundacji Charlesa Burstone'a za wsparcie projektu.

<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>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Niniejsze badanie przedstawia zestaw narzędzi do ustanowienia spójnego przepływu pracy dla analizy elementów skończonych (MES) modeli zębów szczęki pochodzących z obrazów CBCT pacjentów w celu określenia ichC RES. Dla klinicysty jasna i prosta mapaC RES zębów szczęki byłaby nieocenionym narzędziem klinicznym do planowania ruchów zębów i przewidywania skutków ubocznych. Metoda elementów skończonych (MES) została wprowadzona do badań biomechanicznych w stomatologii w 1973 roku17</sup...

Środek oporu (CRES) zęba lub segmentu zębów jest analogiczny do środka masy ciała swobodnego. Jest to termin zapożyczony z dziedziny mechaniki ciał sztywnych. Gdy pojedyncza siła jest przykładana do CRES, następuje przesunięcie zęba w kierunku linii działania siły1,2. PołożenieC RES zależy nie tylko od anatomii i właściwości zęba, ale także od jego otoczenia (np. więzadła przyzębia, otaczającej kości, zębów sąsiednich). Ząb jest ciałem skrępowanym, co sprawia, że jego CRES jest podobny do środka masy ciała wolnego. W manipulacji aparatami większość ortodontów bierze pod uwagę związek wektora siły z CRES zęba lub grupy zębów. Rzeczywiście, to, czy obiekt będzie wykazywał przechylenie lub ruch ciała, gdy zostanie poddany działaniu pojedynczej siły, zależy głównie od położenia CRES obiektu i odległości między wektorem siły a CRES. Jeśli uda się to dokładnie przewidzieć, wyniki leczenia ulegną znacznej poprawie. Tak więc dokładne oszacowanie CRES może znacznie zwiększyć efektywność ortodontycznego ruchu zębów.
Przez dziesięciolecia dziedzina ortodoncji powracała do badań dotyczących lokalizacjiC RES danego zęba, segmentu lub łuku1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12. Jednak podejście do tych badań było pod wieloma względami ograniczone. Większość badań określiła CRES tylko dla kilku zębów, pomijając większość. Na przykład siekacz centralny szczęki i segment siekacza szczęki zostały dość szeroko ocenione. Z drugiej strony istnieje tylko kilka badań dotyczących kłów szczęki i pierwszego zęba trzonowego oraz brak badań dotyczących pozostałych zębów. Ponadto wiele z tych badań określiło lokalizacjęC RES na podstawie ogólnych danych anatomicznych dla zębów, pomiarów z dwuwymiarowych (2D) zdjęć rentgenowskich i obliczeń na rysunkach 2D8. Ponadto w części obecnej literatury używa się modeli ogólnych lub trójwymiarowych (3D) skanów modeli zębowych, a nie danych ludzkich4,8. Ponieważ ortodoncja przechodzi na technologię 3D do planowania ruchu zębów, ważne jest, aby ponownie przyjrzeć się tej koncepcji, aby rozwinąć naukowe zrozumienie ruchu zębów w 3D.
Dzięki postępowi technologicznemu, który skutkuje zwiększoną mocą obliczeniową i możliwościami modelowania, zwiększyła się możliwość tworzenia i badania bardziej złożonych modeli. Wprowadzenie tomografii komputerowej i tomografii komputerowej wiązki stożkowej (CBCT) przeniosło modele i obliczenia ze świata 2D do 3D. Jednoczesny wzrost mocy obliczeniowej i złożoności oprogramowania pozwolił naukowcom na wykorzystanie zdjęć rentgenowskich 3D do wyodrębnienia dokładnych modeli anatomicznych do wykorzystania w zaawansowanym oprogramowaniu do segmentacji zębów, kości, więzadeł przyzębia (PDL) i różnych innych struktur7,8,9,10,13,14,15. Te segmentowane struktury mogą być przekształcone w wirtualną siatkę do wykorzystania w oprogramowaniu inżynierskim do obliczenia reakcji systemu na przyłożenie do niego danej siły lub przemieszczenia.
To badanie proponuje specyficzną, powtarzalną metodologię, która może być wykorzystana do zbadania hipotetycznych ortodontycznych układów siły stosowanych na modelach pochodzących z obrazów CBCT żywych pacjentów. Korzystając z tej metodologii, badacze mogą następnie oszacować CRES różnych zębów i wziąć pod uwagę biologiczną morfologię struktur zębowych, takich jak anatomia zębów, liczba korzeni i ich orientacja w przestrzeni 3D, rozkład masy i struktura przyczepów przyzębia. Ogólny zarys tego procesu przedstawiono na rysunku 1. Ma to na celu zorientowanie czytelnika w logicznym procesie związanym z generowaniem modeli zębów 3D w celu zlokalizowania CRES.

<table><tbody><tr><td>Oprogramowanie 3-matic</td><td>Materialise, Leuven, Belgia.</td><td></td><td>Oprogramowanie do czyszczenia i tworzenia siatek</td></tr><tr><td>Abaqus/CAE, wersja 2017</td><td>Dassault Syst&egrave; mes Simulia Corp., Johnston, RI, Stany Zjednoczone.</td><td></td><td>Oprogramowanie do analizy metodą elementów skończonych</td></tr><tr><td>Mimics, wersja 17.0</td><td>Materialise, Leuven, Belgia.</td><td></td><td>Segmentacja zębów i kości</td></tr></tbody></table>

metoda elementów skończonych do lokalizacji środka oporu zębów szczęki

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

Środek oporu (CRES) jest uważany za podstawowy punkt odniesienia dla przewidywalnego ruchu zębów. Metody stosowane do szacowania CRES zębów obejmują zarówno tradycyjne pomiary radiograficzne i fizyczne, jak i analizę in vitro na modelach lub próbkach zwłok. Techniki obejmujące analizę metodą elementów skończonych w wysokodawkowych skanach mikro-CT modeli i pojedynczych zębów okazały się bardzo obiecujące, ale niewiele zrobiono z nowszymi, niskodawkowymi i niskorozdzielczymi obrazami tomografii komputerowej wiązki stożkowej (CBCT). Opisano równieżC RES tylko dla kilku wybranych zębów (tj. siekacza środkowego szczęki, kła i pierwszego zęba trzonowego); Reszta została w dużej mierze zignorowana. Konieczne jest również szczegółowe opisanie metodyki wyznaczania CRES, tak aby stała się ona łatwa do powielania i rozbudowywania.
W tym badaniu wykorzystano rutynowe obrazy pacjentów z CBCT do opracowania narzędzi i przepływu pracy w celu uzyskania modeli elementów skończonych do lokalizacjiC RES zębów szczęki. Obrazy objętościowe CBCT zostały zmanipulowane w celu wyodrębnienia trójwymiarowych (3D) struktur biologicznych istotnych dla określeniaC RES zębów szczęki poprzez segmentację. Segmentowane obiekty zostały oczyszczone i przekształcone w wirtualną siatkę składającą się z trójkątów czworościennych (tet4) o maksymalnej długości krawędzi 1 mm za pomocą oprogramowania 3matic. Modele zostały następnie przekształcone w bryłową siatkę objętościową czworościanów o maksymalnej długości krawędzi 1 mm do wykorzystania w analizie elementów skończonych. Oprogramowanie inżynierskie Abaqus zostało wykorzystane do wstępnego przetworzenia modeli w celu utworzenia zespołu i ustawienia właściwości materiału, warunków interakcji, warunków brzegowych i zastosowań obciążeń. Obciążenia, podczas analizy, symulowały naprężenia i odkształcenia w systemie, pomagając w lokalizacji CRES. Badanie to jest pierwszym krokiem w dokładnym przewidywaniu ruchu zębów.

Aby zweryfikować segmentację i ręczne obrysowywanie opisane w sekcji Procedury (krok 2), z suchej czaszki wyekstrahowano pierwszego zęba trzonowego górnego i wykonano obraz CBCT. Do ręcznego obrysowania zęba, zgodnie z opisem w kroku 2, wykorzystano oprogramowanie do przetwarzania i edycji obrazów Mimics. Następnie wykonano triangulację (meshing), oczyszczono posegmentowane modele za pomocą oprogramowania 3matic, a następnie zaimportowano je do programu Abaqus w celu przeprowadzenia anali...

To badanie przedstawia niezbędne narzędzia do wykorzystania niskodawkowych, trójwymiarowych obrazów zębów szczęki i szczęki pacjenta opartych na wiązce stożków w celu uzyskania modeli elementów skończonych. Te modele pacjenta są następnie wykorzystywane do dokładnego zlokalizowania CRES wszystkich zębów szczęki.

Metoda elementów skończonych do lokalizacji środka oporu zębów szczęki

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

Po raz pierwszy wykonano pracę, która przedstawia przewodnik krok po kroku, jak określić środek oporu. Jest to bardzo ważne, ponieważ żadne badania, które mają na celu wykorzystanie tej zasady, nie muszą teraz wracać do deski kreślarskiej, wymyślać koła na nowo, a następnie iść naprzód. Zdejmuje to ogromny ciężar z wszelkich badań, które mają na celu budowanie na tej koncepcji centrum oporu.Ta metoda krok po kroku umożliwi społeczności naukowej uzyskanie lokalizacji 3D środka masy zęba lub zestawu zębów w ustandaryzowany sposób. Technikę tę można stosować zarówno do uzębienia szczęki, jak i żuchwy. Interesujące byłoby zastosowanie tej koncepcji do podobnie złożonych ruchów zębów z montażem wielozamkowym.W celu segmentacji zębów i kości należy załadować surowe pliki DICOM obrazu tomografii komputerowej wiązki stożkowej do odpowiedniego oprogramowania do obrazowania medycznego i przyciąć obraz tak, aby zawierał tylko zęby i kości będące przedmiotem zainteresowania. Kliknij prawym przyciskiem myszy kartę Maska i utwórz nową maskę dla obrazu. Kliknij narzędzie Edycja wielu plasterków i wybierz widok osiowy, czołowy lub strzałkowy.W razie potrzeby ręcznie zaznacz niektóre plasterki i wybierz narzędzie Interpolacja, aby wypełnić objętość pominiętych plasterków. Następnie kliknij Zastosuj i kliknij prawym przyciskiem myszy maskę, aby wygenerować objętość 3D dla zęba. Po wygenerowaniu objętości 3D dla każdego interesującego zęba, zaznacz wszystkie zęby 3D i kliknij prawym przyciskiem myszy, aby wybrać opcję Wygładzanie.Aby podzielić kości na segmenty, kliknij prawym przyciskiem myszy zakładkę Maska i utwórz nową maskę dla obrazu. Aby wypełnić duże otwory widoczne w masce, kliknij narzędzie Dynamiczne powiększanie regionu. Następnie kliknij prawym przyciskiem myszy maskę, aby wygenerować objętość 3D dla kości.Aby wyczyścić i utworzyć siatkę obrazów, otwórz odpowiedni program do optymalizacji danych i wklej wybrane obiekty 3D. W przypadku zduplikowanych zębów w grupie pierwszej kliknij moduł krzywej i opcję Utwórz krzywą, a następnie ręcznie narysuj krzywą wokół połączenia szkliwa cementowego dla wszystkich zduplikowanych zębów. Zduplikuj obiekty 3D z grupy pierwszej, aby wygenerować obiekty dla grupy drugiej, a następnie w polu Drzewo obiektów kliknij pozycję Obiekt.Z listy Powierzchnia usuń powierzchnię korony dla każdego obiektu w grupie drugiej, a następnie kliknij opcję Moduł projektu i Puste miejsce, aby zastosować żądane parametry. W grupie pierwszej w polu Drzewo obiektu kliknij opcję Obiekt i usuń powierzchnię główną dla każdego obiektu z jednej grupy. Zaznacz opcję Wypełnij otwór normalny, a następnie kliknij przycisk Dodaj kontur i zastosuj.Cała przestrzeń zostanie wypełniona. Wybierz Moduł projektu i Odsunięcie lokalne, a następnie wybierz całą powierzchnię korony. Zaznacz opcje Projekt oraz Odległość odsunięcia i Malejąca odległość, a następnie kliknij przycisk Zastosuj.W module Remesh utwórz zespół nierozmaity, element główny i szczękę z drzewa obiektów i wybierz przecinający się element dla wszystkich obiektów. Następnie podziel zespół bez kolektora. Podziel zespół nierozmaitości jeszcze dwa razy, używając przecinającego się elementu jako wszystkie obiekty z grupy pierwszej i wszystkie obiekty z grupy drugiej, a następnie kliknij przycisk Zastosuj po każdym podziale.Kliknij opcję Adaptacyjne ponowne tworzenie siatki i wybierz wszystkie przecinające się elementy, a następnie kliknij przycisk Zastosuj. Następnie kliknij opcję Podziel zespół bez kolektora. Kliknij Utwórz zespół bez kolektora, element główny i pojedynczy obiekt z grupy drugiej w drzewie obiektów, a następnie wybierz Przecinający się element i wybierz Odpowiedni obiekt odpowiadający typowi zęba.Kliknij opcję Adaptacyjne ponowne tworzenie siatki i wybierz przecinający się element. Następnie kliknij Utwórz zespół bez kolektora. Aby wygenerować jednolitą szerokość więzadła przyzębia o jednolitej szerokości 0,2 milimetra przy użyciu techniki bez rozmaitości, ważne jest, aby postępować zgodnie z tą samą kolejnością dla głównych i przecinających się jednostek, jak pokazano.Gdy każdy ząb zostanie przetworzony zgodnie z pokazano, kliknij Utwórz siatkę objętościową i wybierz parametry siatki. W Abacus kliknij Plik i uruchom skrypt i wybierz Model_setup_Part1.py. Kliknij Symulacja, Części, Szczęka i Powierzchnie.Wprowadź nazwę powierzchni i w obszarze Wybierz region powierzchni wybierz opcję Według kąta i ustaw 15 jako kąt. Kliknij Simulation and Parts (Symulacja i części), a następnie wybierz UL1 i Surfaces (Powierzchnie). Nazwij powierzchnię UL1.W obszarze Wybierz obszar powierzchni wybierz opcję Pojedynczo, wybierz ząb na ekranie i kliknij przycisk Gotowe. Po przetworzeniu wszystkich powierzchni zębów kliknij Modele, Symulacja i Części, a następnie wybierz UL1_PDL i Powierzchnie. Nazwij powierzchnię UL1_PDL_Inner.W obszarze Wybierz obszar powierzchni wybierz opcję Według kąta i wprowadź 15 jako kąt. Wybierz opcje UL1_PDL i Powierzchnie, a następnie nazwij powierzchnię UL1_PDL_Outer. W obszarze Wybierz obszar powierzchni wybierz opcję Według kąta i ustaw 15 jako kąt.Gdy wszystkie więzadła przyzębia zostaną przetworzone, kliknij Plik i Uruchom skrypt i wybierz Model_setup_Part2.py. Kliknij opcję Simulation and BCs. Wprowadź BC All jako nazwę i ustaw krok jako początkowy.Kliknij Symulacja, Złożenie, Zestawy i nazwij zestaw U1_y_force. Wybierz węzeł w środku korony na powierzchni klamry górnego środkowego siekacza, a następnie w polu Wybierz węzły dla zestawu wybierz opcję Pojedynczo. Następnie kliknij Zestawy i Utwórz zestaw i nazwij zestaw U1_z_force.Aby skonfigurować model, kliknij pozycję File and Run Script (Plik i uruchom skrypt), a następnie wybierz opcję Model_setup_Part3.py. Następnie kliknij Plik i uruchom skrypt i wybierz Functions.py. Aby przetworzyć model, kliknij pozycję Plik i uruchom skrypt, a następnie wybierz pozycję Job_submission.py.W oknie dialogowym Pomiń wszystko wprowadź boki zębów na podstawie wiązań i kliknij przycisk OK. W oknie dialogowym Przesyłanie zadania wprowadź wartość Y, aby uruchomić analizę dla określonego zęba lub zębów, a następnie kliknij przycisk OK. Następnie w oknie dialogowym Wskazówki dotyczące analizy wprowadź wartość Y, aby określić zastosowanie siły, a następnie kliknij przycisk OK.Aby oszacować środek oporu, wybierz Plik, Uruchom skrypt i Bulk_process.py. W oknie dialogowym Analizuj wiele zadań wprowadź Y dla określonego zęba lub zębów i kliknij przycisk OK. W oknie dialogowym Wskazówki dotyczące analizy wprowadź Y dla zastosowania siły określającej i kliknij przycisk OK.W oknie dialogowym Pobierz dane wejściowe wprowadź konkretny numer zęba zgodnie z opisem w nazwanych wystąpieniach i kliknij przycisk OK. Następnie sprawdź współrzędne punktu Siła o punkcie i Szacowana lokalizacja w polu Polecenie. Aby zweryfikować segmentację i ręczne obrysowanie, jak pokazano, pobrano pierwszy ząb trzonowy szczęki z suchej czaszki i wykonano obraz tomografii komputerowej wiązki stożkowej.Następnie wykonano tworzenie siatki. Nie zaobserwowano istotnej różnicy w pomiarach liniowych i objętościowych wykonanych na modelu elementów skończonych zęba a rzeczywistym zębie zmierzonym w laboratorium. Aby zweryfikować poprawność algorytmu zdefiniowanego przez użytkownika w określaniu środka oporu obiektu, w początkowych etapach tworzenia skryptu można wykorzystać uproszczony model belki zamkniętej w osłonie.Postępując zgodnie ze zdefiniowanym algorytmem i jego obliczeniami, można przewidzieć środek oporu belki modelowej. W tym miejscu można obserwować właściwości materiału przypisane do konstrukcji. Różnice w modelowaniu właściwości materiału więzadła i kości przyzębia mogą wpływać na ostateczne położenie środka oporu zęba.Aby ustandaryzować wektory sił i określić położenie środka oporu, można skonstruować kartezjański układ współrzędnych za pomocą orientacji X, Y i Z, jak wskazano. Punkt R specyficzny dla każdego zęba jest zdefiniowany jako środek geometryczny na powierzchni klamry korony i jest wybierany w celu przybliżenia najbliższego miejsca, w którym operator może umieścić zamek, aby przyłożyć siły ortodontyczne. W tej reprezentatywnej analizie lokalizacje środka oporu uzyskane wzdłuż współrzędnej X, gdy układ sił został przyłożony wzdłuż współrzędnych Y i Z, były różne, ale średnie różnice były niewielkie.Analizy metodą elementów skończonych mogą być bardzo uciążliwe dla nowych użytkowników. Zadbaj o cierpliwość i metodyczność podczas pierwszych kilku etapów wstępnego przetwarzania. Więc te badania są badaniami podstawowymi.Jednym z zastosowań tej metody może być przewidywanie ruchów zębów, co jest bardzo, bardzo ważne dla firm działających w dziedzinie nakładek. Może być używany do określenia środka oporu wielu zębów, segmentów zębów i tak dalej, skutków ubocznych, które są generowane podczas ruchu zębów i bardzo, bardzo ważne być może w ustaleniu, jak przyspieszyć ruch zębów.

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

Research

JoVE Journal

Biology

Biologia

Przedstawiona tutaj metoda ma na celu skonstruowanie i walidację modelu 3D in vitro zdolnego do pomiaru układu siły generowanego przez różne łuki z łukami w kształcie litery V umieszczonymi między dwoma nawiasami. Dodatkowym celem jest porównanie tego układu sił z różnymi typami łuków oraz z poprzednimi modelami.

System siłowy z pionowymi łukami w kształcie litery V: ocena 3D in vitro elastycznych i sztywnych prostokątnych łuków

Pokazane są metody projektowania chirurgicznego z komputerowym wspomaganiem projektowania/CAD/CAM. Płaszczyzny cięcia są rozdzielane, łączone i pogrubiane, aby łatwo uwidocznić niezbędny transfer kostny. Projekty te można drukować trójwymiarowo i sprawdzać pod kątem dokładności.

Projektowanie szablonów chirurgicznych CAD/CAM do rekonstrukcji szczęki przy użyciu własnego podejścia

Endodoncja prowadzona opisuje wspomagane szablonem podejście do przygotowania ubytków dostępowych. Procedura wymaga tomografii komputerowej wiązki stożkowej i skanowania powierzchni w celu wytworzenia szablonu. Wbudowana tuleja prowadzi wiertło do punktu docelowego. Pozwala to na opracowanie małoinwazyjnych ubytków dostępu endodontycznego w zębach zwapniałych.

Endodoncja sterowana: trójwymiarowe planowanie i wspomagane szablonem przygotowanie ubytków dostępu endodontycznego

Ten manuskrypt przedstawia obszerny protokół do oceny trójwymiarowego (3D) ruchu zębów bocznych szczęki z przezroczystymi nakładkami za pomocą nakładania modelu cyfrowego, nieocenionego narzędzia w ortodoncji i ortopedii zębowo-twarzowej.

Pomiar ruchu zębów tylnych szczęki: ocena modelu z wykorzystaniem nałożenia podniebienia i zębów

Zestaw nowatorskich modeli elementów skończonych chirurgicznie wspomaganej szybkiej ekspansji podniebienia (SARPE), które mogłyby wykonać klinicznie wymaganą ilość aktywacji ekspandera przy różnych kątach osteotomii policzkowej, został stworzony do dalszej analizy wzorców ekspansji półszczęki we wszystkich trzech wymiarach.

Model Analizy Elementów Skończonych do oceny wzorców ekspansji z chirurgicznie wspomaganej szybkiej ekspansji podniebiennej

Tutaj demonstrujemy krok po kroku łatwy do opanowania, ortodontyczny protokół ruchu zębów operowany na mysim modelu szczęki. Dzięki wyraźnemu wyjaśnieniu każdego kroku i wizualnej demonstracji, naukowcy mogą opanować ten model i zastosować go do swoich potrzeb eksperymentalnych za pomocą kilku modyfikacji.

Opracowanie mysiego modelu ortodontycznego szczęki

Odporność roślin na gryzące owady roślinożerne można testować na kilka sposobów. W niniejszym materiale demonstrujemy, jak zaplanować eksperyment z wyborem oraz bez wyboru, wykorzystując roślinę modelową Arabidopsis thaliana, aby zidentyfikować odporność na szkodnika z gatunku Pieris rapae.

Testy z wyborem i bez wyboru w celu zbadania odporności A. thaliana na owady gryzące

Wąsik szczękowy danio pręgowanego jest integumentarnym organem zmysłowym zawierającym pochodne ektodermy, mezodermy i grzebienia nerwowego. Co istotne, u osobników dorosłych wąsik ten potrafi zregenerować się po amputacji proksymalnej. Niniejszy film przedstawia rozwój wąsika szczękowego oraz prezentuje protokół chirurgiczny indukcji regeneracji, a następnie proces pobierania, zatapiania i obrazowania preparatów wąsików.

Metody badania wąsika szczękowego danio pręgowanego

Niniejszy artykuł demonstruje i omawia techniki stosowane do badania wrażliwości na pestycydy oraz wykrywania oporności na pestycydy kontaktowe i systemiczne u szkodników z grupy stawonogów.

Bioanalizy w monitorowaniu oporności na insektycydy

Niniejszy film wyjaśnia mechanizmy odporności rośliny żywicielskiej na roślinożerność oraz demonstruje test bez wyboru (no-choice test), który pozwala oszacować względny wkład antybiozy i tolerancji w odporność gatunków Brachiaria na spittlebugi.

Charakterystyka mechanizmów odporności na roślinożerców: przykład pluskwiaków piankowych na gatunkach Brachiaria

Poznaj metodę elementów skończonych do lokalizacji środka oporu zębów szczęki przy użyciu obrazów CBCT. Ta technika umożliwia standaryzowane modelowanie 3D dla badań ortodontycznych.

Metoda elementów skończonych do lokalizacji środka oporu zębów szczęki

Przeglądaj więcej filmów