Metoda elementów skończonych do lokalizacji środka oporu zębów szczęki

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.