Name: Model Analizy Elementów Skończonych do oceny wzorców ekspansji z chirurgicznie wspomaganej szybkiej ekspansji podniebiennej (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-10-20T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 16 s
Description: Poznaj metodę analizy elementów skończonych do symulacji chirurgicznie wspomaganej szybkiej ekspansji podniebiennej. Model FEA pozwala badać wzorce ekspansji szczęki w trzech wymiarach i poprawiać wyniki kliniczne.

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

To badanie było wspierane przez American Association of Orthodontists Foundation (AAOF) Orthodontic Faculty Development Fellowship Award (dla C.L.), American Association of Orthodontists (AAO) Full-Time Faculty Fellowship Award (dla C.L.), University of Pennsylvania School of Dental Medicine Joseph and Josephine Rabinowitz Award for Excellence in Research (dla C.L.), J. Henry O'Hern Jr. Pilot Grant z Departamentu Ortodoncji, University of Pennsylvania School of Dental Medicine (dla C.L.) oraz International Orthodontic Foundation Young Research Grant (dla C.L.).

Analysis of Expansion Patterns from SARPE Using Finite Element Models

<ol><li>Mommaerts, M. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transpalatal+distraction+as+a+method+of+maxillary+expansion%5BTitle%5D)+AND+%22British+Journal+of+Oral+and+Maxillofacial+Surgery%22%5BJournal%5D)">Transpalatal distraction as a method of maxillary expansion.</a> British Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. 37 (4), 268-272 (1999).</li>
<li>Betts, N. J., Vanarsdall, R. L., Barber, H. D., Higgins-Barber, K., Fonseca, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diagnosis+and+treatment+of+transverse+maxillary+deficiency%5BTitle%5D)+AND+%22The+International+Journal+of+Adult+Orthodontics+and+Orthognathic+Surgery%22%5BJournal%5D)">Diagnosis and treatment of transverse maxillary deficiency.</a> The International Journal of Adult Orthodontics and Orthognathic Surgery. 10 (2), 75-96 (1995).</li>
<li>Lin, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Asymmetric+maxillary+expansion+introduced+by+surgically+assisted+rapid+palatal+expansion%3A+A+systematic+review%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Oral+and+Maxillofacial+Surgery%22%5BJournal%5D)">Asymmetric maxillary expansion introduced by surgically assisted rapid palatal expansion: A systematic review.</a> Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. 80 (12), 1902-1911 (2022).</li>
<li>Chamberland, S., Proffit, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Short-term+and+long-term+stability+of+surgically+assisted+rapid+palatal+expansion+revisited%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Orthodontics+and+Dentofacial+Orthopedics%22%5BJournal%5D)">Short-term and long-term stability of surgically assisted rapid palatal expansion revisited.</a> American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 139 (6), 815-822 (2011).</li>
<li>Verlinden, C. R., Gooris, P. G., Becking, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Complications+in+transpalatal+distraction+osteogenesis%3A+a+retrospective+clinical+study%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Oral+and+Maxillofacial+Surgery%22%5BJournal%5D)">Complications in transpalatal distraction osteogenesis: a retrospective clinical study.</a> Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. 69 (3), 899-905 (2011).</li>
<li>de Assis, D. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Finite+element+analysis+of+stress+distribution+in+anchor+teeth+in+surgically+assisted+rapid+palatal+expansion%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Oral+and+Maxillofacial+Surgery%22%5BJournal%5D)">Finite element analysis of stress distribution in anchor teeth in surgically assisted rapid palatal expansion.</a> International Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. 42 (9), 1093-1099 (2013).</li>
<li>Han, U. A., Kim, Y., Park, J. U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+finite+element+analysis+of+stress+distribution+and+displacement+of+the+maxilla+following+surgically+assisted+rapid+maxillary+expansion%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cranio-Maxillofacial+Surgery%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional finite element analysis of stress distribution and displacement of the maxilla following surgically assisted rapid maxillary expansion.</a> Journal of Cranio-Maxillofacial Surgery. 37 (3), 145-154 (2009).</li>
<li>Lee, S. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+bone-borne+rapid+maxillary+expanders+with+and+without+surgical+assistance+on+the+craniofacial+structures+using+finite+element+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Orthodontics+and+Dentofacial+Orthopedics%22%5BJournal%5D)">Effect of bone-borne rapid maxillary expanders with and without surgical assistance on the craniofacial structures using finite element analysis.</a> American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 145 (5), 638-648 (2014).</li>
<li>Möhlhenrich, S. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simulation+of+three+surgical+techniques+combined+with+two+different+bone-borne+forces+for+surgically+assisted+rapid+palatal+expansion+of+the+maxillofacial+complex%3A+a+finite+element+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Oral+and+Maxillofacial+Surgery%22%5BJournal%5D)">Simulation of three surgical techniques combined with two different bone-borne forces for surgically assisted rapid palatal expansion of the maxillofacial complex: a finite element analysis.</a> International Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. 46 (10), 1306-1314 (2017).</li>
<li>Nowak, R., Olejnik, A., Gerber, H., Frątczak, R., Zawiślak, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+tooth-+and+bone-borne+appliances+on+the+stress+distributions+and+displacement+patterns+in+the+facial+skeleton+in+surgically+assisted+rapid+maxillary+expansion-A+finite+element+analysis+%28FEA%29+study%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+%28Basel%29%22%5BJournal%5D)">Comparison of tooth- and bone-borne appliances on the stress distributions and displacement patterns in the facial skeleton in surgically assisted rapid maxillary expansion-A finite element analysis (FEA) study.</a> Materials (Basel). 14 (5), 1152(2021).</li>
<li>Shi, Y., Zhu, C. N., Xie, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Displacement+and+stress+distribution+of+the+maxilla+under+different+surgical+conditions+in+three+typical+models+with+bone-borne+distraction%3A+a+three-dimensional+finite+element+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Orofacial+Orthopedics%2FFortschritte+der+Kieferorthopadie%22%5BJournal%5D)">Displacement and stress distribution of the maxilla under different surgical conditions in three typical models with bone-borne distraction: a three-dimensional finite element analysis.</a> Journal of Orofacial Orthopedics/Fortschritte der Kieferorthopadie. 81 (6), 385-395 (2020).</li>
<li>Tomazi, F. H. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Hyrax+appliance+with+tooth+anchorage+variations+in+surgically+assisted+rapid+maxillary+expansion%3A+a+finite+element+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Oral+and+Maxillofacial+Surgery%22%5BJournal%5D)">The Hyrax appliance with tooth anchorage variations in surgically assisted rapid maxillary expansion: a finite element analysis.</a> Oral and Maxillofacial Surgery. , (2022).</li>
<li>Trivedi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Finite+element+analysis%3A+A+boon+to+dentistry%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Oral+Biology+and+Craniofacial+Research%22%5BJournal%5D)">Finite element analysis: A boon to dentistry.</a> Journal of Oral Biology and Craniofacial Research. 4 (3), 200-203 (2014).</li>
<li>Sankar, S. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+comparison+of+different+osteotomy+techniques+with+and+without+pterygomaxillary+disjunction+in+surgically+assisted+maxillary+expansion+utilizing+modified+hybrid+rapid+maxillary+expansion+device+with+posterior+implants%3A+A+finite+element+study%5BTitle%5D)+AND+%22National+Journal+of+Maxillofacial+Surgery%22%5BJournal%5D)">A comparison of different osteotomy techniques with and without pterygomaxillary disjunction in surgically assisted maxillary expansion utilizing modified hybrid rapid maxillary expansion device with posterior implants: A finite element study.</a> National Journal of Maxillofacial Surgery. 12 (2), 171-180 (2021).</li>
<li>Han, U. A., Kim, Y., Park, J. U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+finite+element+analysis+of+stress+distribution+and+displacement+of+the+maxilla+following+surgically+assisted+rapid+maxillary+expansion%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Craniomaxillofacial+Surgery%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional finite element analysis of stress distribution and displacement of the maxilla following surgically assisted rapid maxillary expansion.</a> Journal of Craniomaxillofacial Surgery. 37 (3), 145-154 (2009).</li>
<li>Esen, A., Soganci, E., Dolanmaz, E., Dolanmaz, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+stress+by+finite+element+analysis+of+the+midface+and+skull+base+at+the+time+of+midpalatal+osteotomy+in+models+with+or+without+pterygomaxillary+dysjunction%5BTitle%5D)+AND+%22British+Journal+of+Oral+%26+Maxillofacial+Surgery%22%5BJournal%5D)">Evaluation of stress by finite element analysis of the midface and skull base at the time of midpalatal osteotomy in models with or without pterygomaxillary dysjunction.</a> British Journal of Oral & Maxillofacial Surgery. 56 (3), 177-181 (2018).</li>
<li>Huzni, S., Oktianda, F., Fonna, S., Rahiem, F., Angriani, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+use+of+frictional+and+bonded+contact+models+in+finite+element+analysis+for+internal+fixation+of+tibia+fracture%5BTitle%5D)+AND+%22Frattura+ed+Integrit%C3%A0+Strutturale%22%5BJournal%5D)">The use of frictional and bonded contact models in finite element analysis for internal fixation of tibia fracture.</a> Frattura ed Integrità Strutturale. 61, 130-139 (2022).</li>
<li>Holmes, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Closing+the+gap%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Closing the gap.</a> Nature. 550 (7677), S194-S195 (2017).</li>
<li>Lombardo, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+the+stiffness+characteristics+of+rapid+palatal+expander+screws%5BTitle%5D)+AND+%22Progress+in+Orthodontics%22%5BJournal%5D)">Evaluation of the stiffness characteristics of rapid palatal expander screws.</a> Progress in Orthodontics. 17 (1), 36(2016).</li>
<li>Zandi, M., Miresmaeili, A., Heidari, A., Lamei, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+necessity+of+pterygomaxillary+disjunction+in+surgically+assisted+rapid+maxillary+expansion%3A+A+short-term%2C+double-blind%2C+historical+controlled+clinical+trial%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cranio-Maxillofacial+Surgery%22%5BJournal%5D)">The necessity of pterygomaxillary disjunction in surgically assisted rapid maxillary expansion: A short-term, double-blind, historical controlled clinical trial.</a> Journal of Cranio-Maxillofacial Surgery. 44 (9), 1181-1186 (2016).</li>
<li>Möhlhenrich, S. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+effects+of+pterygomaxillary+disconnection+during+surgically+assisted+rapid+palatal+expansion%3A+a+cadaveric+study%5BTitle%5D)+AND+%22Oral+Surgery%2C+Oral+Medicine%2C+Oral+Pathology%2C+and+Oral+Radiology%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional effects of pterygomaxillary disconnection during surgically assisted rapid palatal expansion: a cadaveric study.</a> Oral Surgery, Oral Medicine, Oral Pathology, and Oral Radiology. 121 (6), 602-608 (2016).</li>
</ol>

Autorzy deklarują brak konfliktu interesów.

Kierunek osteotomii policzkowej w SARPE może być albo poziomym cięciem od otworu nosowego przed zejściem w dół w obszarze podpory szczęki, albo stopniowym cięciem od krawędzi gruszkowatej w kierunku przypory odpowiadającej pierwszemu trzonowi szczęki, jak opisano w Betts2. Tak czy inaczej, osteotomia rozciąga się znacznie poniżej wyrostka jarzmowego szczęki. Jednak większość obecnych badań MES nad SARPE wykorzystuje poziome cięcie rozciągające się do tyłu na tym samym poziomie co krawędź gruszkowa...

Chirurgicznie wspomagana szybka ekspansja podniebienia (SARPE) jest powszechnie stosowaną techniką poprzecznego rozszerzania struktury kostnej szczęki i łuku zębowego u pacjentów dojrzałych szkieletowo1. Operacja obejmuje osteotomię LeFort I, kortykotomię śródpodniebienną i opcjonalnie uwolnienie szczeliny skrzydłowo-szczękowej2. Zgłaszano jednak niepożądane wzorce ekspansji z SARPE, takie jak nierównomierne rozszerzanie się między lewą i prawą półszczęką3 i przechylenie/rotacja policzków wyrostka zębowo-zębodołowego4, które mogą prowadzić do niepowodzenia SARPE, a czasami nawet wymagać dodatkowych operacji w celu korekcji5. Wcześniejsze badania wykazały, że zmienność osteotomii okołoszczękowej może odgrywać znaczącą rolę w wzorcu ekspansji po SARPE2,3, ponieważ zderzenia między blokami kostnymi w miejscach osteotomii Le Fort I mogą przyczyniać się do nierównomiernej siły oporu bocznej ekspansji półszczęki i rotacji półszczęki z krawędziami wyrostka zębodołowego poniżej cięcia poruszającymi się do wewnątrz, podczas gdy wyrostek zębowo-zębodołowy rozszerza się3,4. W związku z tym istnieje potrzeba zbadania wpływu różnych kierunków osteotomii, zwłaszcza osteotomii policzkowej, na wzorce ekspansji po SARPE.
Kilka modeli analizy metodą elementów skończonych (MES) zostało skonfigurowanych do oceny rozkładu sił podczas SARPE. Jednak wielkość rozszerzenia ustawiona w tych modelach jest ograniczona do 1 mm, co jest znacznie poniżej wymaganej wartości klinicznej6,7,8,9,10,11,12. Niewystarczająca ekspansja w modelach MES może prowadzić do błędnych przewidywań wyników po SARPE. Mówiąc dokładniej, zderzenie między kośćmi w miejscu osteotomii, zgłoszone przez Chamberland i Proffit4, może nie zostać wykazane, jeśli ekspander nie jest odpowiednio obrócony, co może nie odzwierciedlać prawdziwej rzeczywistości klinicznej. Ze względu na ograniczoną ilość rozszerzeń wbudowanych w poprzednie modele, oceny wyników tych modeli koncentrowały się na analizie naprężeń. Jednak analiza naprężeń MES w stomatologii jest zwykle przeprowadzana pod obciążeniem statycznym, a właściwości mechaniczne materiałów są określone jako izotropowe i liniowo elastyczne, co dodatkowo ogranicza kliniczne znaczenie badań MES13.
Ponadto, większość tych badań nie brała pod uwagę grubości narzędzia chirurgicznego w miejscu osteotomii6,7,8,10,11,12, często ustawiając tarcie na zero przy cięciach w ramach warunków brzegowych. Jednak to ustawienie nadmiernie upraszcza kontakty między tkankami twardymi i miękkimi. Może to znacząco wpłynąć na rozkład siły i wynikający z tego wzorzec rozszerzania się półszczęki.
Niemniej jednak, żadna dostępna literatura nie badała wpływu osteotomii na asymetrię post-SARPE za pomocą modeli analizy elementów skończonych (MES). We wszystkich obecnych badaniach wykorzystano modele z <symetrycznymi wzorcami osteotomii sup class="xref">6,7,8,9,10,11,12,14, które nie odzwierciedlają realiów praktyki klinicznej, w której osteotomie mogą różnić się po obu stronach czaszki. Brak literatury badającej wpływ osteotomii asymetrycznej na asymetrię po SARPE stanowi istotną lukę w wiedzy, którą należy się zająć.
Dlatego celem tego badania jest opracowanie nowego modelu SARPE MES, który może naprawdę naśladować warunki kliniczne, w tym wielkość ekspansji i przerwę w osteotomii, oraz zbadać wzorce ekspansji półszczęki we wszystkich trzech wymiarach za pomocą różnych wzorów osteotomii. Takie podejście dostarczyłoby cennych informacji na temat mechaniki leżącej u podstaw wzorców ekspansji po SARPE i posłużyłoby jako użyteczne narzędzie dla klinicystów w planowaniu i wykonywaniu procedur SARPE.

<table><tbody><tr><td>Ansys</td><td>Ansys</td><td>Version 2019</td><td>Ansys to oprogramowanie do analizy elementów skończonych, które może rozwiązywać skomplikowane modele oparte na równaniach różniczkowych. Wyniki ekspansji różnych kątów osteotomii policzkowej zostały przeanalizowane za pomocą tego oprogramowania.</td></tr><tr><td>Geomagic Studio</td><td>3D</td><td>Systems Version 10</td><td>Geomagic Studio to oprogramowanie do inżynierii odwrotnej, które może generować modele cyfrowe na podstawie fizycznych punktów skanowania. W tym badaniu zbudowano kość gąbczastą i więzadła przyzębia za pomocą tego oprogramowania.</td></tr><tr><td>Mimics</td><td>Materialise</td><td>Version 16</td><td>Mimics to medyczne oprogramowanie inżynierskie oparte na obrazach 3D, które skutecznie konwertuje obrazy CT na model 3D. W tym badaniu zrekonstruowano kompleks szczękowy na podstawie obrazów DICOM pacjenta.</td></tr><tr><td>SolidWorks</td><td>Dassault Syst&egrave; MES</td><td>Wersja 2018</td><td>SolidWorks to oprogramowanie do projektowania wspomaganego komputerowo dla projektantów i inżynierów do tworzenia modeli 3D. W tym badaniu zaprojektowano i narysowano ekspander Haas za pomocą tego oprogramowania.</td></tr></tbody></table>

model analizy elementów skończonych do oceny wzorców ekspansji z chirurgicznie wspomaganej szybkiej ekspansji podniebiennej

Finite Element Analysis Model for Assessing Expansion Patterns from Surgically Assisted Rapid Palatal Expansion

Surgically assisted rapid palatal expansion (SARPE) został wprowadzony w celu uwolnienia oporu kostnego i ułatwienia ekspansji szkieletu u dojrzałych szkieletowo pacjentów. Jednak asymetryczne rozszerzanie się między lewą i prawą stroną odnotowano u 7,52% wszystkich pacjentów z SARPE, z czego 12,90% musiało przejść drugą operację w celu korekcji. Etiologie prowadzące do asymetrycznej ekspansji pozostają niejasne. Analiza metodą elementów skończonych została wykorzystana do oceny naprężeń związanych z SARPE w strukturach szczękowo-twarzowych. Jednakże, ponieważ zderzenie kości w miejscach osteotomii LeFort I następuje dopiero po pewnym stopniu rozszerzenia, większość istniejących modeli nie odzwierciedla w pełni rozkładu siły, biorąc pod uwagę, że wielkość rozszerzalności tych istniejących modeli rzadko przekracza 1 mm. W związku z tym istnieje potrzeba stworzenia nowatorskiego modelu elementów skończonych SARPE, który mógłby wykonać klinicznie wymaganą ilość aktywacji ekspandera w celu dalszej analizy wzorców rozszerzania się półszczęki we wszystkich trzech wymiarach. Trójwymiarowy (3D) model czaszki z tomografii komputerowej wiązki stożkowej (CBCT) został zaimportowany do Mimics i przekształcony w jednostki matematyczne w celu segmentacji kompleksu szczękowego, pierwszych przedtrzonowców szczęki i pierwszych zębów trzonowych szczęki. Struktury te zostały przeniesione do Geomagic w celu wygładzenia powierzchni i stworzenia kości gąbczastej i więzadeł przyzębia. Prawa połowa kompleksu szczękowego została następnie zachowana i odbita lustrzanie, aby stworzyć idealnie symetryczny model w SolidWorks. Skonstruowano ekspander Haas, który został przytwierdzony do pierwszych przedtrzonowców i pierwszych trzonowców szczęki. W Ansys przeprowadzono analizę metodą elementów skończonych różnych kombinacji osteotomii policzkowej pod różnymi kątami z odstępem 1 mm. Przeprowadzono próbę zbieżności do momentu uzyskania pożądanej wielkości rozszerzalności po obu stronach (łącznie co najmniej 6 mm). Badanie to stanowi podstawę do oceny, w jaki sposób kątowanie osteotomii policzkowej wpływa na wzorce ekspansji SARPE.

W modelu demonstracyjnym wykorzystano obraz CBCT 47-letniej kobiety z niedorozwojem szczęki. W wygenerowanym modelu zachowano strukturę anatomiczną jamy nosowej, zatoki szczękowej oraz przestrzeni więzadła ozębnego dla zębów zakotwiczenia aparatu rozszerzającego (pierwszego przedtrzonowca i pierwszej trzonowca) (Rysunek 1).
Aby dokładnie zasymulować procedurę chirurgiczną, we wszystkich symulacjach przegroda nosowa, ściany boczne jamy nosowej oraz szczelina skrzyd...

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

Surgically assisted rapid palatal expansion (SARPE) was introduced to release bony resistance to facilitate skeletal expansion in skeletally mature ...

SARPE jest powszechnie stosowany do rozszerzania szczęki u pacjentów dojrzałych szkieletowo. Zgłaszano jednak asymetryczną ekspansję o nieznanej etiologii. Badanie to ma na celu opracowanie nowatorskiego modelu MES SARPE, który może naprawdę naśladować warunki kliniczne, a także zbadanie wzorców ekspansji połowiczki we wszystkich trzech wymiarach.Analiza metodą elementów skończonych jest stosowana w stomatologii i bioinżynierii, aby umożliwić symulację operacji in vitro, takich jak SARPE. W tym badaniu wykorzystano cztery programy do skonfigurowania modelu MES i przewidywania wzorca ekspansji. Najtrudniejszą częścią, którą łączy większość wcześniejszych badań, jest symulacja sił w miejscu gojenia się rany na powierzchni osteotomii.Aby to osiągnąć, w naszym badaniu pilotażowym ustawiono sprężyny, które są uważane za nowatorski projekt dla SARPE MES. Ten ujednolicony model elementów skupił się na wzorcu ekspansji, tworząc bardziej realistyczną symulację SARPE poprzez tworzenie luk w osteotomii i włączenie doświadczenia. Ma on znaczny potencjał jako narzędzie kliniczne do budowania marki i kierowania procedurami SARPE.Nasza interdyscyplinarna grupa będzie pilnie pracować nad opracowaniem najnowocześniejszych modeli 3D, które mogą dostarczyć cennych informacji na temat spersonalizowanych strategii leczenia w celu analizy i poprawy ortognatycznej techniki chirurgicznej poprzez wykorzystanie podejścia wspomaganego inżynierią oraz w celu poprawy komunikacji i współpracy między ortodontami a chirurgami szczękowo-twarzowymi za pomocą systemu obrazowania 3D wspomaganego inżynierią. Aby rozpocząć, uruchom oprogramowanie SolidWorks, aby utworzyć płaszczyznę o grubości jednego milimetra od otworu gruszkowatego w kierunku grzbietu infrajarzmowego. Teraz otwórz menu Wstaw, a następnie kliknij opcje Geometria odniesienia i płaszczyzna.Na płaszczyźnie osteotomii wybierz trzy punkty charakterystyczne i kliknij przycisk OK, aby utworzyć płaszczyznę O1. Przejdź ponownie do płaszczyzny, klikając opcję Wstaw i odnośnik geometrii. Tym razem wybierz płaszczyznę osteotomii i ustaw odległość przesunięcia o jeden milimetr.Kliknij przycisk OK, aby utworzyć dolną płaszczyznę cięcia oznaczoną O2. Teraz przejdź do opcji Podziel, wybierając Wstaw, a następnie Funkcje i wybierz płaszczyzny O1 i O2 w Narzędziach do przycinania. Wybierz obiekty docelowe i naciśnij przycisk Wytnij bryły, aby utworzyć podgląd cięcia. Następnie zaznacz pola wyboru w sekcji Ciała wynikowe i naciśnij OK, aby oddzielić kompleks szczękowy.Następnie kliknij na ciało między płaszczyznami O1 i O2. Kliknij prawym przyciskiem myszy i naciśnij Delete w sekcji Treść. Aby wyeksportować modele z różnymi kątami osteotomii policzkowej, najpierw kliknij Plik, następnie Zapisz jako i wybierz Parasolid XT z listy typów plików.Na koniec kliknij przycisk Zapisz, aby wyeksportować modele do oprogramowania do analizy metodą elementów skończonych. W zademonstrowanej analizie wykorzystano obraz tomografii komputerowej wiązki stożkowej 47-letniej kobiety z niewydolnością szczęki w celu wygenerowania modelu. W celu dokładnej symulacji chirurgicznej oddzielono przegrodę nosową, boczne ściany jamy nosowej i szczelinę skrzydłowo-szczękową.Aby rozpocząć, uruchom oprogramowanie Ansys, aby zaimportować parametry materiałowe modelu zespolonego szczęki do oprogramowania. Następnie kliknij i przeciągnij element Statyczna konstrukcja w przyborniku, aby utworzyć obszar roboczy analizy. Kliknij dwukrotnie Dane inżynierskie, a następnie Liniowa sprężystość w obszarze Przybornik i ustaw moduł Younga oraz współczynnik Poissona dla wszystkich materiałów w Właściwościach.Teraz kliknij dwukrotnie Geometria, a następnie Plik. Następnie wybierz opcję Importuj zewnętrzny plik geometrii i kliknij przycisk Generuj, aby zaimportować złożony model szczęki. Następnie kliknij Utwórz, a następnie Boolean i wygeneruj więzadło korowe i przyzębia z kością gąbczastą i zębami.Aby skonfigurować model analizy metodą elementów skończonych, kliknij dwukrotnie model, a następnie wybierz opcję Geometria, aby określić właściwości materiału dla każdej części. Następnie kliknij prawym przyciskiem myszy Siatka i naciśnij Generuj siatkę, aby zbudować elementy modelu. Teraz kliknij Połączenia i przypisz miękką lub małą część w Obiektach kontaktowych oraz sztywną lub dużą część w Obiektach docelowych.Następnie przypisz typ kontaktu i współczynnik tarcia w Definicji. Następnie kliknij prawym przyciskiem myszy pozycję Połączenia i wybierz polecenie Wstaw. Następnie naciśnij Sprężyna, aby połączyć górną i dolną część płaszczyzny osteotomii.Ustaw sprężyny na długość jednego milimetra ze stałą sprężystości k ustawioną na 60 niutonów na milimetr. Umieść jedną sprężynę w każdym węźle siatki. Po ustawieniu klinicznie akceptowalnej siły wzdłuż osi x, kliknij prawym przyciskiem myszy opcję Statyczna konstrukcja.Naciśnij Insert, a następnie Fixed Support (Stała podpora), aby ustawić strukturę na płaszczyźnie podniebiennej jako nieruchomą. Aby przyłożyć siłę do płyty akrylowej z dala od linii nośnika, kliknij Static Structural, a następnie Insert i ustaw siłę na 150 niutonów. Następnie kliknij prawym przyciskiem myszy Rozwiązanie, a następnie Wstaw, Deformacja i Suma, aby monitorować deformację rozszerzalności.Na koniec, aby przeprowadzić test zbieżności, wybierz Rozwiąż na paskach narzędzi i poczekaj, aż poziom zbieżności siły osiągnie kryterium siły. Następnie kliknij Informacje o rozwiązaniu, a następnie Całkowite odkształcenie, aby wyświetlić wyniki rozszerzenia. W zademonstrowanym modelu wykorzystano obraz tomografii komputerowej wiązki stożkowej 47-letniej kobiety z niewydolnością szczęki w celu stworzenia modelu.W celu dokładnej symulacji chirurgicznej oddzielono przegrodę morską, boczne ściany jamy nosowej i szczelinę skrzydłowo-szczękową. Wstępny test przeprowadzony zarówno po lewej, jak i prawej stronie modelu z symetrycznymi cięciami o zerowym stopniu wykazał, że siła 150 niutonów powodowała ponad osiem milimetrów rozszerzalności. Dodatkowo zbudowano różne kąty, aby naśladować różne stany kliniczne.Prawe i lewe rozszerzenia były widoczne jako kolorowa mapa przed i po modelach szczęki.

finite-element-analysis-model-for-assessing-expansion-patterns-from

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioinżynieria

Ten protokół wykorzystuje stereo z wieloma widokami do generowania trójwymiarowych (3D) modeli z nieskalibrowanych sekwencji zdjęć, dzięki czemu jest przystępny cenowo i można go dostosować do warunków chirurgicznych. Mapy odkształceń między modelami 3D są określane ilościowo za pomocą kinematyki izogeometrycznej opartej na splajnach, która ułatwia odwzorowanie gładkich powierzchni na grubych oczkach o tej samej parametryzacji.

Kwantyfikacja odkształcenia w świńskim modelu rozszerzania się skóry przy użyciu kinematyki stereoskopowej i izogeometrycznej Multi-View

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

Ten protokół przedstawia ustandaryzowany model myszy do rozszerzania szwów oraz metodę wizualizacji 3D do badania mechanobiologicznych zmian szwu i przebudowy kości pod wpływem siły rozciągającej.

Technika wizualizacji 3D do przebudowy kości w mysim modelu rozszerzania szwów

Ten protokół opisuje rozwój, ekspansję i obrazowanie in vivo komórek NK pochodzących z hESC i iPSC.

Rozwój, ekspansja i monitorowanie in vivo ludzkich komórek NK z ludzkich embrionalnych komórek macierzystych (hESC) i indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych (iPSC)

Opisujemy protokół destabilizacji modelu łąkotki przyśrodkowej (DMM) u myszy, skuteczne narzędzie do badań nad chorobą zwyrodnieniową stawów (OA). Ponadto wykazaliśmy, że niedobór progranuliny może nasilać rozwój i progresję choroby zwyrodnieniowej stawów przy użyciu tego modelu, co wskazuje, że progranulina odgrywa ochronną rolę w patogenezie choroby zwyrodnieniowej stawów.

Stworzenie chirurgicznie indukowanego modelu u myszy w celu zbadania ochronnej roli progranuliny w chorobie zwyrodnieniowej stawów

Obecne badanie zaleca metodologię symulacji sprzężonego eksperymentu z elementami skończonymi, aby uzyskać jednoosiową dynamiczną reakcję mechaniczną miękkich biomateriałów (mózg, wątroba, ścięgna, tłuszcz, itp.). Wieloosiowe wyniki eksperymentalne, które powstały z powodu wybrzuszenia próbki uzyskanego z testów prętów ciśnieniowych Split-Hopkinson, zostały przekształcone w jednoosiowe rzeczywiste zachowanie naprężenie-odkształcenie podczas symulacji poprzez iteracyjną optymalizację analizy...

Sprzężona eksperymentalna metodologia modelowania metodą elementów skończonych do oceny reakcji mechanicznej miękkich biomateriałów przy dużej szybkości odkształcania

Do przyszłych zastosowań jako łatka do naprawy częściowych zerwań więzadła krzyżowego przedniego (ACL), ludzkie komórki pochodzące z ACL zostały wyizolowane z tkanki uzyskanej podczas procedur rekonstrukcyjnych, namnażone in vitro i wyhodowane na rusztowaniach inżynierii tkankowej. Następnie przeprowadzono adhezję komórkową i morfologię, aby potwierdzić biokompatybilność na powierzchni rusztowania.

Chirurgiczne pobieranie, izolacja i ekspansja in vitro ludzkich komórek pochodzących z więzadła krzyżowego przedniego do zastosowań w inżynierii tkankowej

Opisano nowatorskie podejście do budowy elektronicznego języka (eT), które znacznie upraszcza projektowanie i produkcję materiałów detekcyjnych, a także pozwala eT generować ciągłe profile ewolucji i krajobrazy dla próbek w cieczy. Uzyskany eT jest skuteczny w powszechnej analizie białek, takiej jak dyskryminacja.

Elektroniczny język generujący ciągłe wzorce rozpoznawania do analizy białek

Regulacja składników odżywczych za pomocą ciągłego karmienia dostosowanego do wzrostu poprawia tempo wzrostu sferoid komórek ssaków w porównaniu do przerywanego karmienia partiami dla kultur w bioreaktorach z mieszaną zawiesiną.  Niniejsze badanie demonstruje metody wymagane do ustalenia prostych kultur karmionych o skorygowanej dawce.

Regulacja składników odżywczych poprzez ciągłe karmienie w celu ekspansji komórek ssaków w sferoidach na dużą skalę

Proponujemy protokół do badania transportu naładowanych i nienaładowanych cząsteczek przez chrząstkę stawową za pomocą niedawno opracowanych metod eksperymentalnych i numerycznych.

Eksperymentalny protokół elementów skończonych do badania transportu neutralnych i naładowanych substancji rozpuszczonych przez chrząstkę stawową

Poznaj metodę analizy elementów skończonych do symulacji chirurgicznie wspomaganej szybkiej ekspansji podniebiennej. Model FEA pozwala badać wzorce ekspansji szczęki w trzech wymiarach i poprawiać wyniki kliniczne.

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

Przeglądaj więcej filmów