Modelo de Análisis de Elementos Finitos para Evaluar los Patrones de Expansión a partir de la Expansión Palatina Rápida Asistida Quirúrgicamente

Resumen

Se creó un conjunto de nuevos modelos de elementos finitos de expansión palatina rápida asistida quirúrgicamente (SARPE) que podrían realizar una cantidad clínicamente requerida de activación del expansor con varios ángulos de osteotomía bucal para un análisis más detallado de los patrones de expansión de los hemimaxilares en las tres dimensiones.

Resumen

Se introdujo la expansión palatina rápida asistida quirúrgicamente (SARPE) para liberar la resistencia ósea y facilitar la expansión esquelética en pacientes esqueléticamente maduros. Sin embargo, se ha descrito una expansión asimétrica entre los lados izquierdo y derecho en el 7,52% de todos los pacientes con SARPE, de los cuales el 12,90% tuvo que someterse a una segunda cirugía para su corrección. Las etiologías que conducen a la expansión asimétrica siguen sin estar claras. El análisis de elementos finitos se ha utilizado para evaluar el estrés asociado con SARPE en las estructuras maxilofaciales. Sin embargo, como una colisión del hueso en los sitios de osteotomía de LeFort I ocurre solo después de una cierta cantidad de expansión, la mayoría de los modelos existentes no representan realmente la distribución de la fuerza, dado que la cantidad de expansión de estos modelos existentes rara vez excede 1 mm. Por lo tanto, existe la necesidad de crear un nuevo modelo de elementos finitos de SARPE que pueda realizar una cantidad clínicamente requerida de activación del expansor para un análisis más detallado de los patrones de expansión de los hemimaxilares en las tres dimensiones. Un modelo de cráneo tridimensional (3D) de tomografía computarizada de haz cónico (CBCT) se importó a Mimics y se convirtió en entidades matemáticas para segmentar el complejo maxilar, los primeros premolares maxilares y los primeros molares maxilares. Estas estructuras se transfirieron a Geomagic para el alisado de la superficie y la creación de huesos esponjosos y ligamentos periodontales. A continuación, se conservó la mitad derecha del complejo maxilar y se reflejó para crear un modelo perfectamente simétrico en SolidWorks. Se construyó un expansor de Haas y se colocó en los primeros premolares y primeros molares maxilares. El análisis de elementos finitos de varias combinaciones de osteotomías bucales en diferentes ángulos con un aclaramiento de 1 mm se realizó en Ansys. Se realizó una prueba de convergencia hasta alcanzar la cantidad deseada de expansión en ambos lados (al menos 6 mm en total). Este estudio sienta las bases para evaluar cómo la angulación de la osteotomía bucal influye en los patrones de expansión de SARPE.

Introducción

La expansión rápida palatina asistida quirúrgicamente (SARPE) es una técnica comúnmente utilizada para la expansión transversal de la estructura ósea maxilar y el arco dental en pacientes esqueléticamente maduros¹. La cirugía consiste en una osteotomía de LeFort I, una corticotomía mediopalatina y, opcionalmente, la liberación de la fisura pterigoideo-maxilar². Sin embargo, se han descrito patrones de expansión no deseados de la SARPE, como la expansión desigual entre los hemimaxilares izquierdo y derecho³ y la inclinación/rotación bucal⁴ de la apófisis dentoalveolar, lo qu....

Protocolo

Este estudio utilizó una imagen CBCT preexistente, no identificada y previa al tratamiento de un paciente que tenía SARPE como parte de los planes de tratamiento. El estudio se realizó de acuerdo con la Declaración de Helsinki y fue aprobado por el Comité de Revisión Institucional (protocolo #853608).

1. Adquisición de muestras y segmentación dental

1. Adquiera una imagen CBCT humana de la cabeza en una posición natural de la cabeza que incluya el complejo maxilar del paciente, incluido el hueso basal maxilar, el hueso alveolar maxilar y la dentición maxilar.
2. Importe los archivos CBCT Digital Imaging and Co....

Discusión

La dirección de la osteotomía bucal en la SARPE puede ser un corte horizontal desde la abertura nasal antes de descender en el área del contrafuerte maxilar o un corte en rampa desde el borde piriforme hacia el contrafuerte correspondiente al primer molar maxilar, como lo describe Betts². De cualquier manera, la osteotomía se extiende muy por debajo de la apófisis cigomática del maxilar. Sin embargo, la mayoría de los estudios actuales de FEA sobre SARPE utilizan un corte horizontal que se .......

Materiales

Name	Company	Catalog Number	Comments
Ansys	Ansys	Version 2019	Ansys is a software for finite element analysis that can solve complicated models based on differential equations. The expansion results of different buccal osteotomy angles were analyzed through this software.
Geomagic Studio	3D Systems	Version 10	Geomagic Studio is a software for reverse engineering that can generate digital models based on physical scanning points. This study built cancellous bone and periodontal ligaments through this software.
Mimics	Materialise	Version 16	Mimics is a medical 3D image-based engineering software that efficiently converts CT images to a 3D model. This study reconstructed a maxilla complex through the patient's DICOM images.
SolidWorks	Dassault Systèmes	Version 2018	SolidWorks is a computer-aided design software for designers and engineers to create 3D models. A Haas expander was designed and drawn through this software in this study.