Uma abordagem de elemento finito para localizar o Centro de Resistência dos Dentes Maxilais

Agora, esta é a primeira vez que um trabalho foi feito que apresenta um guia passo-a-passo sobre como descobrir o centro da resistência. E isso é muito importante porque qualquer pesquisa que pretenda construir sobre ela não precisa agora voltar para a prancheta de desenho, tipo de reinventar a roda novamente, e depois seguir em frente. E tira uma enorme quantidade de fardo de qualquer pesquisa que pretenda construir sobre este conceito de centro de resistência.

Este método passo a passo capacitará a comunidade científica a obter uma localização 3D do centro de massa para um dente ou um conjunto de dentes de forma padronizada. Esta técnica pode ser aplicada tanto maxilar quanto dentição mandibular. Seria interessante aplicar este conceito a um movimento dentário complexo similar com montagem multi-suporte.

Para segmentação dos dentes e ossos, carregue os arquivos DICOM brutos da imagem de tomografia computadorizada do feixe de cone em um programa de software de imagem médica apropriado, e corte a imagem para incluir apenas os dentes e ossos de interesse. Clique com o botão direito do mouse na guia para Máscara e crie uma nova máscara para a imagem. Clique na ferramenta Várias fatias e selecione a exibição axial, coronal ou sagittal.

Destaque manualmente algumas das fatias conforme necessário e selecione a ferramenta Interpolate para preencher o volume das fatias ignoradas. Em seguida, clique em Aplicar e clique com o botão direito do mouse na máscara para gerar o volume 3D para o dente. Quando um volume 3D tiver sido gerado para cada dente de interesse, selecione todos os dentes 3D e clique com o botão direito do mouse para selecionar Suavização.

Para segmentar os ossos, clique com o botão direito do mouse na guia para Máscara e crie uma nova máscara para a imagem. Para preencher os grandes orifícios visíveis na máscara, clique na ferramenta Crescimento da Região Dinâmica. Em seguida, clique com o botão direito do mouse na máscara para gerar o volume 3D para o osso.

Para limpeza e malha das imagens, abra um programa de software de otimização de dados apropriado e cole nos objetos 3D selecionados. Para os dentes duplicados no grupo um, clique no Módulo curva e na opção Criar curva, e desenhe manualmente uma curva em torno da junção de cementoenamel para todos os dentes duplicados. Duplicar os objetos 3D do grupo um para gerar os objetos para o grupo dois e, na caixa Árvore de Objeto, clique em Objeto.

Da lista Surface, exclua a superfície da coroa para cada objeto no grupo dois e clique em Design Module e Hollow para aplicar os parâmetros desejados. No grupo um, da caixa Árvore de Objetos, clique em Objeto e exclua a superfície raiz de cada objeto de grupo. Selecione a opção Preencher orifício Normal e clique em Adicionar contorno e aplicar.

Todo o espaço será preenchido. Selecione o Módulo de Design e o Deslocamento Local e selecione toda a superfície da coroa. Verifique o design e as opções de distância de deslocamento e diminuição da distância e clique em Aplicar.

No Módulo Remesh, crie montagem não-coletora, entidade principal e maxila da árvore de objetos e selecione entidade de interseção para todos os objetos. Em seguida, divida a montagem não-coletora. Divida o conjunto não múltiplo mais duas vezes usando uma entidade intersetorial como todos os objetos do grupo um e todos os objetos do grupo dois e clique em Aplicar após cada divisão.

Clique em Adaptive Remesh e selecione todas as entidades intersetoriais e clique em Aplicar. Em seguida, clique em Split Non-Manifold Assembly. Clique em Criar montagem não-coletora, entidade principal e objeto individual do grupo dois da árvore de objeto e selecione Entidade Interseccionária e selecione Respectivo objeto correspondente ao tipo de dente.

Clique em Adaptive Remesh e selecione a Entidade Intersetorial. Em seguida, clique em Criar conjunto não-múltiplo. Para gerar uma largura uniforme de 0,2 milímetros do ligamento periodontal utilizando a técnica não-coletora, é fundamental seguir a mesma ordem para as entidades principais e intersetoriais como demonstrado.

Quando cada dente tiver sido processado como demonstrado, clique em Criar malha de volume e selecione os parâmetros de malha. Em Ábaco, clique em Arquivo e Executar script e selecione Model_setup_Part1.py. Clique em Simulação, Peças, Maxila e Superfícies.

Digite o nome da superfície e selecione a região da superfície, selecione Por Ângulo e defina 15 como o ângulo. Clique em Simulação e Peças e selecione UL1 e Superfícies. Nomeie a superfície UL1.

Em Selecionar a região da superfície, selecione Individualmente, selecione o dente na tela e clique em Fazer. Quando todas as superfícies dentárias tiverem sido processadas, clique em Modelos, Simulação e Peças e selecione UL1_PDL e Superfícies. Diga o nome da superfície UL1_PDL_Inner.

Em Selecione a Região da Superfície, selecione Por Ângulo e digite 15 como o ângulo. Selecione UL1_PDL e Superfícies e nomeie a superfície UL1_PDL_Outer. Em Selecionar a região da superfície, selecione Por Ângulo e defina 15 como o ângulo.

Quando todos os ligamentos periodontais tiverem sido processados, clique em File and Run Script e selecione Model_setup_Part2.py. Clique em Simulação e BCs. Digite BC Tudo para o nome e defina a etapa como inicial.

Clique em Simulação, Montagem, Conjuntos e nomeie o conjunto U1_y_force. Selecione um nó no centro da coroa na superfície da fivela do incisivo central superior e, em Selecione os nódulos para o Conjunto, selecione Individualmente. Em seguida, clique em Conjuntos e Criar conjunto e nomeie o conjunto U1_z_force.

Para configurar o modelo, clique em Arquivo e Executar script e selecione Model_setup_Part3.py. Em seguida, clique em Arquivo e Executar script e selecione Functions.py. Para processar o modelo, clique em Arquivo e Executar script e selecione Job_submission.py.

Na caixa de diálogo Suprimir Tudo, digite os lados dos dentes com base nas restrições e clique em Ok. Na caixa de diálogo De envio de trabalho, digite Y para executar a análise para o dente ou dentes especificados e clique em Ok. Em seguida, na caixa de diálogo Directions for Analysis, digite Y para especificar o aplicativo de força e clique em Ok.

Para estimar o centro de resistência, selecione Arquivo, Script de execução e Bulk_process.py. Na caixa de diálogo Analisar vários trabalhos, digite Y para o dente ou dentes especificados e clique em Ok. Na caixa de diálogo Directions for Analysis, digite Y para especificar o aplicativo force e clique em Ok.

Na caixa de diálogo Obter entrada, digite o número dentário específico conforme descrito nas instâncias nomeadas e clique em Ok. Em seguida, verifique as coordenadas para o Force About Point e Localização Estimada na caixa de comando. Para verificar a segmentação e o delineamento manual como demonstrado, um primeiro molar maxilar foi extraído de um crânio seco e uma imagem de tomografia computadorizada de feixe de cone foi tirada.

A malha foi então realizada. Não foram observadas diferenças significativas nas medidas lineares e volumétricas feitas no modelo de elemento finito do dente e do dente real, conforme medido em laboratório. Para verificar a validade do algoritmo definido pelo usuário na determinação do centro de resistência de um objeto, um modelo simplificado de um feixe envolto dentro de uma bainha pode ser usado nos estágios iniciais da criação do script.

Seguindo o algoritmo definido e seus cálculos, o centro de resistência do feixe modelo pode ser previsto. Aqui, podem ser observadas as propriedades materiais atribuídas às estruturas. Diferenças na modelagem das propriedades materiais do ligamento periodontal e do osso podem afetar a localização final do centro de resistência de um dente.

Para padronizar os vetores de força e localizar a posição do centro de resistência, um sistema de coordenadas cartesiano pode ser construído pelas orientações X, Y e Z, conforme indicado. O ponto R específico para cada dente é definido como o centro geométrico na superfície da fivela da coroa e é escolhido para aproximar o local mais próximo em que um operador pode colocar um suporte para aplicar forças ortodônticas. Nesta análise representativa, os locais do centro de resistência obtidos ao longo da coordenada X quando um sistema de força foi aplicado ao longo das coordenadas Y e Z foram diferentes, mas as diferenças médias foram pequenas.

As análises de elementos finitos podem ser muito tediosas para novos usuários. Tenha cuidado para ser paciente e metódico nas primeiras vezes que você executar as etapas de pré-processamento. Então essa pesquisa é uma pesquisa de fundação.

Algumas das aplicações disso podem ser prever o movimento dentário, que é muito, muito crucial para as empresas que trabalham no campo dos alinhadores. Pode ser usado para descobrir o centro de resistência de muitos dentes, segmentos de dentes, etc, os efeitos colaterais que são gerados durante o movimento dos dentes, e muito, muito importante talvez em descobrir como acelerar o movimento dos dentes.