Method Article

Модель анализа методом конечных элементов для оценки паттернов расширения при хирургическом быстром расширении неба

DOI:

10.3791/65700

⸱

October 20th, 2023

 ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Orthodontics, School of Dental Medicine, University of Pennsylvania, 2Department of Biomedical Engineering, College of Engineering, National Cheng Kung University, 3Department of Oral and Maxillofacial Surgery/Pharmacology, School of Dental Medicine, University of Pennsylvania

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Для дальнейшего анализа паттернов расширения полушарий во всех трех измерениях был создан набор новых конечно-элементных моделей хирургически ассистированного быстрого расширения неба (SARPE), которые могут выполнять клинически необходимую активацию экспандера с различными углами буккальной остеотомии.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Хирургически ассистированное быстрое расширение неба (SARPE) было введено для снижения костной резистентности и облегчения расширения скелета у пациентов со зрелым скелетом. Тем не менее, асимметричное расширение между левой и правой сторонами было зарегистрировано у 7,52% всех пациентов с SARPE, из которых 12,90% пришлось пройти повторную операцию для коррекции. Этиология, приводящая к асимметричному расширению, остается неясной. Для оценки напряжений, связанных с SARPE в челюстно-лицевых структурах, был использован анализ методом конечных элементов. Однако, поскольку столкновение кости в местах остеотомии LeFort I происходит только после определенного расширения, большинство существующих моделей не отражают истинного распределения силы, учитывая, что величина расширения этих существующих моделей редко превышает 1 мм. Таким образом, существует необходимость в создании новой конечно-элементной модели SARPE, которая могла бы выполнять клинически необходимое количество экспандерной активации для дальнейшего анализа паттернов расширения полушарий во всех трех измерениях. Трехмерная (3D) модель черепа, полученная с помощью конусно-лучевой компьютерной томографии (КЛКТ), была импортирована в Mimics и преобразована в математические сущности для сегментации верхнечелюстного комплекса, верхнечелюстных первых премоляров и верхнечелюстных первых моляров. Эти структуры были перенесены в Geomagic для сглаживания поверхности и создания губчатой кости и периодонтальной связки. Затем правая половина верхнечелюстного комплекса была сохранена и зеркально отражена для создания идеально симметричной модели в SolidWorks. Был сконструирован эспандер Хааса, который был прикреплен к первым премолярам и первым молярам верхней челюсти. Конечно-элементный анализ различных комбинаций буккальных остеотомий под разными углами с клиренсом 1 мм выполнен в Ansys. Испытание на сходимость проводилось до тех пор, пока не была достигнута желаемая величина расширения с обеих сторон (всего не менее 6 мм). Это исследование закладывает основу для оценки того, как угол буккальной остеотомии влияет на паттерны расширения SARPE.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Хирургическое быстрое расширение неба (SARPE) является широко используемым методом поперечного расширения костной структуры верхней челюсти и зубной дуги у пациентов со зрелым скелетом1. Операция включает в себя остеотомию по методу Лефорта I, средненебную кортикотомию и, при необходимости, освобождение крыловидно-верхнечелюстной щели2. Тем не менее, сообщалось о нежелательных моделях расширения, вызванных SARPE, таких как неравномерное расширение между левым и правымполушариями 3 и буккальное наклонение/ротация зубочелюстного отростка4, что может привести к отторжению SARPE, а иногда даже к необходимости дополнительных операций для коррекции5. Предыдущие исследования показали, что вариабельность околоверхнечелюстных остеотомий может играть значительную роль в паттерне расширения после SARPE2,3, поскольку столкновения между костными блоками в местах остеотомии Ле Фор I могут способствовать неравномерному сопротивлению латерального расширения получелюстей и вращению получелюстей, при этом альвеолярные края под разрезом смещаются внутрь, в то время как зубочелюстной отросток расширяется 3, 4. См. Таким образом, существует необходимость в исследовании влияния различных направлений остеотомии, особенно буккальной остеотомии, на паттерны расширения после SARPE.

Для оценки распределения сил во время SARPE было создано несколько моделей анализа методом конечных элементов (FEA). Тем не менее, величина расширения, установленная в этих моделях, ограничена до 1 мм, что намного ниже требуемой клинической величины 6,7,8,9,10,11,12. Неадекватное расширение моделей МКЭ может привести к ошибочным прогнозам результатов после SARPE. В частности, столкновение между костями в месте остеотомии, о котором сообщают Чемберленд и Proffit4, не может быть продемонстрировано, если экспандер не повернут адекватно, что может не отражать истинную клиническую реальность. В связи с ограниченным расширением, заложенным в предыдущих моделях, оценка результатов этих моделей была сосредоточена на анализе напряжений. Однако стресс-анализ МКЭ в стоматологии обычно проводится при статическом нагружении, при этом механические свойства материалов устанавливаются как изотропные и линейно-упругие, что еще больше ограничивает клиническую значимость исследований МКЭ13.

Кроме того, в большинстве этих исследований не учитывалась толщина хирургического инструмента в месте остеотомии 6,7,8,10,11,12, что часто сводило трение к нулю в местах разрезов как часть граничных условий. Однако эта настройка чрезмерно упрощает контакты между твердыми и мягкими тканями. Это может существенно повлиять на распределение силы и, как следствие, на характер расширения полушарий.

Тем не менее, в доступной литературе не изучалось влияние остеотомии на асимметрию после SARPE с использованием моделей анализа методом конечных элементов (FEA). Во всех современных исследованиях использовались модели с симметричными паттернами остеотомии 6,7,8,9,10,11,12,14, которые не отражают реалий клинической практики, где остеотомии могут отличаться на каждой стороне черепа. Отсутствие литературы, изучающей влияние асимметричной остеотомии на асимметрию после SARPE, представляет собой значительный пробел в знаниях, который необходимо устранить.

Таким образом, целью данного исследования является разработка новой модели МКЭ SARPE, которая может по-настоящему имитировать клинические условия, включая величину расширения и остеотомический разрыв, а также исследовать паттерны расширения полушарий во всех трех измерениях с различными конструкциями остеотомии. Такой подход позволил бы получить ценную информацию о механизмах, лежащих в основе паттернов расширения после SARPE, и послужил бы полезным инструментом для клиницистов при планировании и проведении процедур SARPE.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

В этом исследовании использовалось ранее существовавшее, обезличенное изображение КЛКТ пациента, у которого был SARPE в рамках плана лечения. Исследование проводилось в соответствии с Хельсинкской декларацией и одобрено Институциональным наблюдательным советом (протокол #853608).

1. Отбор образцов и сегментация зубов

  1. Получить КЛКТ-изображение головы человека в естественном положении головы, которое включает верхнечелюстной комплекс пациента, включая верхнечелюстную базальную кость, верхнечелюстную альвеолярную кость и верхнечелюстной зубной ряд.
  2. Импортируйте файлы ДМКТ для цифровой визуализации и коммуникаций в медицине (DICOM) в программное обеспечение Mimics.
    1. Создайте новый проект (Ctrl + N), выделите все изображения DICOM и нажмите кнопку Далее и Преобразовать.
    2. Задайте направление модели (A: спереди, P: сзади, T: сверху, B: снизу, L: влево, R: вправо) и нажмите кнопку OK.
  3. Разделите пилку на верхнечелюстной комплекс, верхнечелюстные первые премоляры и верхнечелюстные первые моляры.
    1. Щелкните Пороговое значение, выберите подходящий порог для сегментации костей и нажмите кнопку Применить.
    2. Создайте новые маски и нажмите кнопку Редактировать маски, используя Рисование и стирание , чтобы сегментировать верхнечелюстной комплекс пациента, верхнечелюстные первые премоляры и верхнечелюстные первые моляры.
  4. Экспортируйте цели в виде файлов стереолитографии (STL).
    1. Щелкните правой кнопкой мыши по маскам и выберите Вычислить 3D, чтобы создать 3D-объекты .
    2. Щелкните правой кнопкой мыши по 3D-объектам, выберите STL+, выберите требуемые объекты и нажмите Add and Finish, чтобы создать файлы STL.

2. Сглаживание поверхности и создание губчатой кости и пространства периодонтальной связки

  1. Импортируйте файлы STL в программу Geomagic.
    1. Нажмите «Файл» > «Открыть», выберите файлы STL и нажмите «Открыть».
    2. Выберите «Миллиметры» для всплывающего окна «Данные в единицах измерения» и нажмите кнопку «ОК».
  2. Сглаживает поверхность верхнечелюстного комплекса, верхнечелюстных первых премоляров и верхнечелюстных первых моляров.
    1. Щелкните Полигоны > Удалить шипы, щелкните и перетащите уровень сглаживания рядом с Низким, нажмите Применить и ОК.
    2. Щелкните Полигоны > Расслабить полигоны, щелкните и перетащите уровень сглаживания рядом с Мин, нажмите Применить и ОК.
    3. Щелкните Полигоны > Восстановить пересечения, выберите Relax/Clean в окне Режим, нажмите Применить и OK.
  3. Преобразуйте поверхность модели в непрерывную и замкнутую область.
    1. Щелкните и перетащите острую поверхность, а затем нажмите клавишу Delete, чтобы создать отверстие.
    2. Щелкните Полигоны > Заполнить отверстия, используйте команды Насыпь, Частичная заливка, Создать мосты в окне Метод заполнения, нажмите кнопку Применить и ОК.
  4. Преобразуйте 2D-поверхность в твердотельную 3D-модель и экспортируйте ее в виде файла системы автоматизированного проектирования (САПР).
    1. Нажмите кнопку «Редактировать» > «Этап» > «Фаза фигуры», выберите «Редактировать контуры», чтобы нарисовать контуры поверхности, затем нажмите кнопку «ОК».
    2. Щелкните Нарисовать компоновку патчей (Draw Patch Layout) и нарисуйте четырехугольные сетки, чтобы покрыть все поверхности, затем нажмите кнопку ОК.
    3. Щёлкните по кнопке Построить сетки (Construct Grids), задайте правильное разрешение (Resolution) и нажмите кнопку OK ( OK ), чтобы создать более тонкую сетку.
    4. Нажмите кнопку " Подогнать поверхности", нажмите кнопку "Применить" и кнопку " ОК" , чтобы построить 3D-твердотельную модель.
    5. Нажмите кнопку Файл > Сохранить как, чтобы экспортировать 3D-модель и сохранить ее в файле IGES (с именем Maxilla).
  5. Создать губчатую кость путем уменьшения объема верхнечелюстного комплекса на 1 мм от щечно-альвеолярной поверхности. Создайте пространство периодонтальной связки, расширив контур корешков на 0,2 мм.
    1. Щелкните " Фаза полигона", выберите " Удалить " в окне " Контурные линии ", выберите " Сохранить " в окне "Компоновка патчей ", затем нажмите кнопку "ОК" , чтобы преобразовать 3D-твердотельную модель в 2D-поверхность.
    2. Щелкните «Многоугольники» > «Смещение», введите -1 мм и 0,2 мм на панели «Расстояние» для губчатой кости и периодонтальной связки, затем нажмите «Применить» и «ОК».
    3. Нажмите кнопку Edit > Phase > Shape Phase, выберите Restore Patch Layout и нажмите OK.
    4. Щёлкните по кнопке Построить сетки (Construct Grids), задайте правильное разрешение (Resolution) и нажмите кнопку OK ( OK ), чтобы создать более тонкую сетку.
    5. Нажмите кнопку " Подогнать поверхности", нажмите кнопку "Применить" и кнопку " ОК" , чтобы построить 3D-твердотельную модель.
    6. Нажмите кнопку Файл > Сохранить как, чтобы экспортировать 3D-модель и сохранить ее в файлах IGES (с именами CB и PL).

3. Постройте анатомическую симметричную модель верхней челюсти

  1. Импортируйте файлы САПР в SolidWorks.
    1. Нажмите кнопку Файл > открыть, выберите файл Maxilla и нажмите кнопку Открыть, чтобы импортировать файл CAD.
    2. Нажмите кнопку " Файл" > "Сохранить ", чтобы сохранить файл в формате " Деталь" .
  2. Постройте губчатую кость ниже небной плоскости (ПП).
    1. Нажмите кнопку " Вставить деталь"> выберите файл CB и нажмите кнопку " Открыть" , чтобы импортировать файл САПР.
    2. Нажмите кнопку " Вставить > опорную геометрию > плоскости", выберите три характерные точки на небной плоскости и нажмите кнопку "ОК" , чтобы создать секущую плоскость.
    3. Щелкните Вставить > элементы > Разделить, выберите нёбную плоскость в инструментах "Обрезка" и нажмите кнопку "Вырезать деталь ", чтобы создать предварительный просмотр разреза.
    4. Отметьте галочками Результирующие тела и нажмите кнопку ОК , чтобы отделить губчатую кость.
    5. Щёлкните по губчатой кости над нёбной плоскостью, щёлкните правой кнопкой мыши и нажмите Delete в разделе Body .
  3. Постройте периодонтальную связку верхнечелюстных первых премоляров и верхнечелюстных первых моляров.
    1. Нажмите кнопку " Вставить деталь"> выберите файл PL и нажмите кнопку "Открыть" , чтобы импортировать файл САПР.
    2. Щелкните Вставить > объекты > Пересечение и выберите Maxilla and PL в окне Выборки .
    3. Выберите «Создать оба» в окне «Выборки», выберите часть периодонтальной связки в списке областей, затем нажмите кнопку «ОК», чтобы создать связку.
  4. Выполняют средненебную плоскость разреза от переднего носового отростка (ВНС) до заднего носового отростка (ПНС) и сохраняют правую половину верхнечелюстного комплекса.
    1. Нажмите кнопку " Вставить > опорную геометрию > плоскости", выберите три характерные точки на среднепалатальной плоскости и нажмите кнопку "ОК" , чтобы создать секущую плоскость.
    2. Щелкните " Вставить > элементы" > "Разделить", выберите небную плоскость в инструментах "Обрезка" и нажмите кнопку "Вырезать деталь ", чтобы создать предварительный просмотр выреза.
    3. Отметьте галочками в разделе Результирующие тела (Result Bodies) и нажмите кнопку ОК , чтобы отделить верхнечелюстной комплекс.
    4. Щёлкните по левой половине верхнечелюстного комплекса, щелкните правой кнопкой мыши и нажмите Delete в разделе Body .
  5. Отзеркалите правую половину верхнечелюстного комплекса и создайте идентичную левую половину.
    1. Нажмите кнопку "Вставить" > "Узор/Зеркальное отражение" > "Зеркальное отражение" и выберите средненебную плоскость в поле "Зеркальная грань/плоскость".
    2. Выделите всю правую половину верхнечелюстного комплекса в окне Тела для зеркального отражения и нажмите кнопку ОК , чтобы создать левую половину верхнечелюстного комплекса.

4. Создайте экспандер Haas и бандаж для первых премоляров верхней челюсти и первых моляров

  1. Постройте премолярную полосу и молярную ленту.
    1. Нажмите кнопку " Вставить деталь"> выберите файл PL и нажмите кнопку "Открыть ", чтобы импортировать файл САПР.
    2. Щелкните Вставить > объекты > Разделить, выберите зубья в файле PL и установите Равномерное масштабирование 1.05. Нажмите кнопку ОК, чтобы создать полосы толщиной 0,5 мм.
    3. Нажмите кнопку "Вставить > опорную геометрию > плоскости", выберите три характерные точки на окклюзионной плоскости и нажмите кнопку " ОК" , чтобы создать опорную плоскость.
    4. Нажмите кнопку "Вставить > опорной геометрии > плоскости", выберите окклюзионную плоскость и задайте расстояние смещения 1,5 мм. Нажмите кнопку ОК, чтобы создать первую секущую плоскость.
    5. Нажмите кнопку " Вставить > опорной геометрии > плоскости", выберите окклюзионную плоскость и задайте расстояние смещения 4,0 мм. Нажмите кнопку ОК , чтобы создать вторую секущую плоскость.
    6. Нажмите кнопку " Вставить > элементы" > "Разделить" и выберите первую и вторую плоскости в диалоге "Инструменты обрезки " и зубья в диалоге "Целевые тела". Нажмите кнопку " Вырезать тела" , чтобы создать предварительный просмотр вырезки.
    7. Отметьте галочками в окне Результирующие тела (Result Bodies) и нажмите кнопку ОК , чтобы разделить зубья.
    8. Щёлкните по каналу над первой плоскостью и под второй плоскостью, щёлкните правой кнопкой мыши и нажмите Delete в разделе Тело .
  2. Соорудите акриловую пластину.
    1. Нажмите кнопку " Вставить > опорную геометрию > плоскости", выберите три характерные точки на плоскости твердого нёба и нажмите кнопку "ОК" , чтобы создать плоскость эскиза.
    2. Нажмите кнопку " Вставить > эскиз", нарисуйте акриловую пластину, обратитесь к расширителю Haas и нажмите кнопку "Выйти из эскиза".
    3. Нажмите кнопку " Вставить > бобышку/основание > выдавливание", выберите эскиз акриловой пластины, установите значение 5 мм в глубину и нажмите кнопку " ОК".
    4. Нажмите кнопку Insert > Features > Flex и согните акриловую пластину в соответствии с анатомией неба.
    5. Нажмите кнопку "Вставить > элементы" > "Скругление/скругление" и скруглите острые края акриловой пластины радиусом 1 мм.
  3. Соорудите эспандерные рычаги.
    1. Нажмите кнопку " Вставить > опорную геометрию > плоскости", выберите три характерные точки на полосе и нажмите кнопку "ОК" , чтобы создать плоскость эскиза (с именем P1).
    2. Нажмите кнопку " Вставить > эскиз", нарисуйте окружность диаметром 2 мм и нажмите кнопку "Выйти из эскиза " (с именем C1).
    3. Нажмите кнопку " Вставить > опорную геометрию > плоскости", выберите три характерные точки на акриловой пластине и нажмите кнопку "ОК" , чтобы создать плоскость эскиза (с именем P2).
    4. Нажмите кнопку " Вставить > эскиз", нарисуйте круг диаметром 2 мм и нажмите кнопку "Выйти из эскиза " (с именем C2).
    5. Нажмите кнопку " Вставить > опорной геометрии > плоскости", выберите плоскость P2 и задайте расстояние смещения 6 мм. Нажмите кнопку " ОК" для плоскости эскиза.
    6. Нажмите кнопку " Вставить > эскиз", нарисуйте окружность диаметром 2 мм и нажмите кнопку "Выйти из эскиза " (с именем C3).
    7. Нажмите кнопку " Вставить > бобышку/основание > элемент "Лофт" и выберите эскиз C1, C2 и C3 в окне "Профили ".
    8. Выделите канал и акриловую пластину в окне Feature Scope, отметьте Результат слияния в окне Options и нажмите OK.

5. Проектирование остеотомии

  1. Создайте плоскость толщиной 1 мм, эквивалентную диаметру бора, обычно используемого хирургом, от угла грушевидного отверстия (алар) к скуловому гребню (IZC) под разными углами от горизонтальной плоскости.
    1. Нажмите кнопку " Вставить > опорную геометрию > плоскости", выберите три характерные точки на плоскости остеотомии (0°, 10°, 20° или 30° к горизонтальной плоскости) и нажмите кнопку "ОК" , чтобы создать плоскость (с именем O1).
    2. Нажмите кнопку " Вставить > опорной геометрии > плоскости", выберите плоскость остеотомии и задайте расстояние смещения 1,0 мм. Нажмите кнопку " ОК" , чтобы создать нижнюю секущую плоскость (с именем O2).
    3. Нажмите кнопку " Вставить > элементы" > "Разделить", выберите плоскости O1 и O2 в окне "Инструменты обрезки" и нажмите кнопку "Вырезать деталь ", чтобы создать предварительный просмотр выреза.
    4. Отметьте галочками в разделе Результирующие тела (Result Bodies) и нажмите кнопку ОК , чтобы отделить верхнечелюстной комплекс.
    5. Щелкните тело между плоскостями O1 и O2, щелкните правой кнопкой мыши и нажмите клавишу Delete в разделе Тело .
  2. Экспортируйте модели с различными углами буккальной остеотомии в файл детали паратвердотельной модели (X_T) для анализа.
    1. Нажмите кнопку Файл > Сохранить как, а затем выберите Parasolid (x_t) в списке Тип файла.
    2. Нажмите кнопку Сохранить, чтобы экспортировать модели для анализа методом конечных элементов.

6. Анализ методом конечных элементов

  1. Импорт и настройка параметров материала модели верхнечелюстного комплекса в программное обеспечение Ansys.
    1. Щелкните и перетащите Static Structural на панели инструментов , чтобы создать рабочую область анализа.
    2. Дважды щелкните мышью на Инженерных данных и задайте модуль Юнга и коэффициент Пуассона для всех материалов в Свойствах. Свойства материалов различных конструкций12,15,16 приведены в таблице 1.
    3. Дважды щелкните " Геометрия", выберите "Файл" > "Импорт файла внешней геометрии", затем нажмите кнопку "Создать" , чтобы импортировать сложную модель верхней челюсти.
    4. Щелкните Создать логическое значение > и сгенерируйте кортикальную кость и периодонтальную связку по логическому значению с губчатой костью и зубами.
  2. Настройте модель анализа методом конечных элементов.
    1. Дважды щелкните модель и выберите Геометрия , чтобы выбрать свойства материала для каждой детали.
    2. Щелкните правой кнопкой мыши на Mesh и выберите Создать сетку , чтобы построить элементы в модели.
    3. Нажмите кнопку " Соединения" и назначьте мягкую/малую деталь в поле "Контактные тела" и жесткую/большую деталь в поле "Целевые тела".
    4. Назначьте тип контакта и коэффициент трения в поле Определение. Свойства соединений различных деталей17 перечислены в таблице 2.
    5. Щелкните правой кнопкой мыши " Соединения", выберите >"Вставить пружину" , чтобы соединить верхнюю и нижнюю части плоскости остеотомии. Установите пружины длиной 1 мм с постоянной пружины k = 60 Н/мм и поместите по одной пружине в каждый узел сетки.
  3. Установите клинически приемлемое усилие по оси X (перпендикулярно средней линии) на акриловой пластине при различных комбинациях остеотомий.
    1. Щелкните правой кнопкой мыши на кнопке "Статическая структура", выберите "Вставить > неподвижную опору и установите конструкцию в небной плоскости неподвижной.
    2. Щелкните правой кнопкой мыши " Статическая структура", выберите " Вставить > силу" и установите усилие 150 Н, которое будет приложено к акриловой пластине в направлении от медиальной линии.
    3. Щелкните правой кнопкой мыши " Решение" и выберите " Вставить > деформацию > "Всего" , чтобы отслеживать деформацию расширения.
  4. Проводите тест на сходимость до тех пор, пока не будут достигнуты расширения с обеих сторон.
    1. Нажмите кнопку Расчет (Solve) на панелях инструментов и подождите, пока уровень Схождения сил (Force Convergence) не достигнет Критерия Силы (Force Convergence).
    2. Нажмите кнопку " Полная деформация" , чтобы отобразить результаты расширения.
  5. Измерьте смещения анатомических ориентиров во всех трех измерениях в результате расширения. Предложите следующие ориентиры, которые будут использоваться для оценки шаблона расширения:
    Мезиорезальный угол центрального резца верхней челюсти (U1).
    Щечный бугорок кончика первого премоляра верхней челюсти (U4).
    Мезиобуккальный кончик бугорка верхнечелюстного первого моляра (U6).
    Латеронижний угол грушевидного отверстия (алар).
    Подбрюшной гребень (IZC).
    Средняя точка экспандера.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

В демонстрационной модели использовалось изображение КЛКТ 47-летней женщины с верхнечелюстной недостаточностью. В сгенерированной модели сохранено анатомическое строение полости носа, гайморовой пазухи и пространство периодонтальной связки для зубов, закрепленных экспандером (первый премоляр и первый моляр) (рис. 1).

Чтобы точно смоделировать хирургическое вмешательство, носовая перегородка, боковые стенки носовой полости и крылочелюстная щель были отделены от тел...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Направление буккальной остеотомии при SARPE может быть либо горизонтальным разрезом от носового отверстия перед опусканием в области верхнечелюстного контрфорса, либо наклонным разрезом от грушевидного края к контрфорсу, соответствующему первому моляру верхней челюсти, как описано в Betts2. В любом случае, остеотомия проходит значительно ниже скулового отростка верхней челюсти. Тем не менее, в большинстве современных исследований МКЭ по SARPE используется горизонтальный разрез, простирающийся кзад...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Это исследование было поддержано стипендией Фонда Американской ассоциации ортодонтов (AAOF) для развития ортодонтического факультета (для C.L.), Американской ассоциацией ортодонтов (AAO) Full-Time Faculty Fellowship Award (для C.L.), Премией Джозефа и Жозефины Рабинович Школы стоматологической медицины Университета Пенсильвании за выдающиеся достижения в исследованиях (для C.L.), грантом J. Henry O'Hern Jr. Pilot Grant от Департамента ортодонтии, Школа стоматологической медицины Университета Пенсильвании (для C.L.) и Young Research Grant Международного ортодонтического фонда (для C.L.).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
AnsysAnsysVersion 2019Ansys — это программное обеспечение для анализа методом конечных элементов, которое может решать сложные модели на основе дифференциальных уравнений. Результаты расширения различных углов буккальной остеотомии были проанализированы с помощью этого программного обеспечения.
Geomagic Studio3D SystemsVersion 10Geomagic Studio — это программное обеспечение для реверс-инжиниринга, которое может генерировать цифровые модели на основе физических точек сканирования. В этом исследовании с помощью этого программного обеспечения были построены губчатые костные и пародонтальные связки.
MimicsMaterialise Version 16Mimics — это программное обеспечение для инженерии медицинских 3D-изображений, которое эффективно преобразует изображения компьютерной томографии в 3D-модель. В этом исследовании был реконструирован комплекс верхней челюсти с помощью изображений DICOM пациента.
SolidWorksDassault Systè mesVersion 2018SolidWorks — это программное обеспечение для автоматизированного проектирования для дизайнеров и инженеров для создания 3D-моделей. В этом исследовании экспандер Haas был спроектирован и построен с помощью этого программного обеспечения.

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Mommaerts, M. Y. Transpalatal distraction as a method of maxillary expansion. British Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. 37 (4), 268-272 (1999).
  2. Betts, N. J., Vanarsdall, R. L., Barber, H. D., Higgins-Barber, K., Fonseca, R. J. Diagnosis and treatment of transverse maxillary deficiency. The International Journal of Adult Orthodontics and Orthognathic Surgery. 10 (2), 75-96 (1995).
  3. Lin, J. H., et al. Asymmetric maxillary expansion introduced by surgically assisted rapid palatal expansion: A systematic review. Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. 80 (12), 1902-1911 (2022).
  4. Chamberland, S., Proffit, W. R. Short-term and long-term stability of surgically assisted rapid palatal expansion revisited. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 139 (6), 815-822 (2011).
  5. Verlinden, C. R., Gooris, P. G., Becking, A. G. Complications in transpalatal distraction osteogenesis: a retrospective clinical study. Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. 69 (3), 899-905 (2011).
  6. de Assis, D. S., et al. Finite element analysis of stress distribution in anchor teeth in surgically assisted rapid palatal expansion. International Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. 42 (9), 1093-1099 (2013).
  7. Han, U. A., Kim, Y., Park, J. U. Three-dimensional finite element analysis of stress distribution and displacement of the maxilla following surgically assisted rapid maxillary expansion. Journal of Cranio-Maxillofacial Surgery. 37 (3), 145-154 (2009).
  8. Lee, S. C., et al. Effect of bone-borne rapid maxillary expanders with and without surgical assistance on the craniofacial structures using finite element analysis. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 145 (5), 638-648 (2014).
  9. Möhlhenrich, S. C., et al. 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. International Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. 46 (10), 1306-1314 (2017).
  10. Nowak, R., Olejnik, A., Gerber, H., Frątczak, R., Zawiślak, E. 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. Materials (Basel). 14 (5), 1152(2021).
  11. Shi, Y., Zhu, C. N., Xie, Z. 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. Journal of Orofacial Orthopedics/Fortschritte der Kieferorthopadie. 81 (6), 385-395 (2020).
  12. Tomazi, F. H. S., et al. The Hyrax appliance with tooth anchorage variations in surgically assisted rapid maxillary expansion: a finite element analysis. Oral and Maxillofacial Surgery. , (2022).
  13. Trivedi, S. Finite element analysis: A boon to dentistry. Journal of Oral Biology and Craniofacial Research. 4 (3), 200-203 (2014).
  14. Sankar, S. G., et al. 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. National Journal of Maxillofacial Surgery. 12 (2), 171-180 (2021).
  15. Han, U. A., Kim, Y., Park, J. U. Three-dimensional finite element analysis of stress distribution and displacement of the maxilla following surgically assisted rapid maxillary expansion. Journal of Craniomaxillofacial Surgery. 37 (3), 145-154 (2009).
  16. Esen, A., Soganci, E., Dolanmaz, E., Dolanmaz, D. 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. British Journal of Oral & Maxillofacial Surgery. 56 (3), 177-181 (2018).
  17. Huzni, S., Oktianda, F., Fonna, S., Rahiem, F., Angriani, L. The use of frictional and bonded contact models in finite element analysis for internal fixation of tibia fracture. Frattura ed Integrità Strutturale. 61, 130-139 (2022).
  18. Holmes, D. Closing the gap. Nature. 550 (7677), S194-S195 (2017).
  19. Lombardo, L., et al. Evaluation of the stiffness characteristics of rapid palatal expander screws. Progress in Orthodontics. 17 (1), 36(2016).
  20. Zandi, M., Miresmaeili, A., Heidari, A., Lamei, A. The necessity of pterygomaxillary disjunction in surgically assisted rapid maxillary expansion: A short-term, double-blind, historical controlled clinical trial. Journal of Cranio-Maxillofacial Surgery. 44 (9), 1181-1186 (2016).
  21. Möhlhenrich, S. C., et al. Three-dimensional effects of pterygomaxillary disconnection during surgically assisted rapid palatal expansion: a cadaveric study. Oral Surgery, Oral Medicine, Oral Pathology, and Oral Radiology. 121 (6), 602-608 (2016).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Finite Element AnalysisRapid Palatal ExpansionSurgically Assisted ExpansionMaxillary ExpansionBuccal OsteotomyThree Dimensional ModelingCone Beam CTSolidWorks ModelingAnsys SimulationExpansion Pattern Analysis

Related Articles