Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • תוצאות
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

מחקר זה מתאר את הכלים הדרושים לניצול מינון נמוך שלושה מימדים מבוססי קרן חרוט תמונות החולה של לסת ואת השיניים מקסימום כדי להשיג מודלים של אלמנט סופי. מודלים אלה מטופלים משמשים אז כדי לאתר במדויק את ה-C RES של כל השיניים הלסתהגבוהה .

Abstract

מרכז ההתנגדות (CRES) נחשב לנקודת ההתייחסות הבסיסית לתנועת שיניים צפויה. השיטות ששימשו להערכת טווחהשיניים משמשות ממדידות רדיוגרפיות ופיזיות מסורתיות לניתוח מחוץ לתחום של דגמים או דגימות גופה. טכניקות הקשורות ניתוח האלמנט הסופי של סריקות מיקרו-CT במינון גבוה של מודלים ושיניים בודדות הראו הרבה הבטחה, אבל מעט נעשה עם חדש, במינון נמוך, וברזולוציה נמוכה קרן קונוס מחושב ממוחשבת (CBCT) תמונות. כמו כן, את CRES עבור רק כמה שיניים בחירה (כלומר, חותכת מרכזית הלסת המרכזית, כלבים, ו טוחנת הראשונה) תוארו; את השאר התעלמו במידה רבה. יש גם צורך לתאר את המתודולוגיה של קביעת הפרטים CRES בפירוט, כך שיהיה קל לשכפל ולבנות על.

מחקר זה השתמש בתמונות החולה CBCT שגרתית לפיתוח כלים וזרימת עבודה כדי להשיג מודלים של אלמנט סופי לאיתורמדרס C של שיניים מקסימום. The CBCT תמונות הנפח היו מניפולציות כדי לחלץ תלת מימדי (3D) מבנים ביולוגיים רלוונטיים בקביעת CRES של שיניים מקסימום הלסת על ידי פילוח. האובייקטים מקוטע נוקו והומרו שינוי וירטואלי מורכב משולשים (tet4) בעל אורך קצה מירבי של 1 מ"מ עם תוכנה 3matic. המודלים הומרו עוד לרשת נפחי מוצק של הטטרהדרוונים עם אורך קצה מירבי של 1 מ"מ לשימוש בניתוח אלמנט סופי. התוכנה ההנדסית, Abaqus, שימש לעבד מראש את המודלים כדי ליצור הרכבה ולהגדיר מאפייני חומרים, האינטראקציה תנאים, תנאי גבול, ולטעון יישומים. העומסים, כאשר מנותח, מדומה הלחצים והזנים על המערכת, סיוע באיתורבמילC. מחקר זה הוא הצעד הראשון בחיזוי מדויק של תנועת השן.

Introduction

מרכז ההתנגדות (CRES) של שן או קטע של שיניים הוא מקביל למרכז המסה של גוף חופשי. זהו מונח שושאל מתחום המכניקה של גופים נוקשים. כאשר מוחל כוח בודד ב-CRES, תרגום השן לכיוון קו הפעולה של הכוח מתרחש1,2. המיקום של CRES תלוי לא רק על האנטומיה של השן ותכונות אלא גם על סביבתו (למשל, ברצועה חניכיים, העצם שמסביב, שיניים סמוכות). השן היא גוף מרוסן, מה שהופך את CRES שלה דומה למרכז מסה של גוף חופשי. בטיפול במכשירים, רוב האורתוקטורים מחשיבים את מערכת היחסים של וקטור הכוח ל-CRES של השן או לקבוצת שיניים. ואכן, האם האובייקט יציג מפנה או תנועה גופנית כאשר הוגשו לכוח יחיד נקבעת בעיקר על-ידי מיקום ה-Cres של האובייקט והמרחק בין וקטור הכוח לבין ה-cres. אם זה ניתן לחזות במדויק, תוצאות הטיפול יהיה שיפור משמעותי. כך, הערכה מדויקת של CRES יכול מאוד לשפר את היעילות של תנועת שיניים אורתודונטית.

במשך עשורים, השדה האורתודונטי הגיע לידי ביקור מחקר בנוגע למיקוםהג של שן נתונה, קטע, או קשת1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12. עם זאת, מחקרים אלה הוגבלה בגישתם במובנים רבים. רוב המחקרים קבעו אתמגרש ה-C עבור כמה שיניים בלבד, ומשאירים את הרוב. לדוגמה, החותכת המרכזית של הלסת הראשית ופלח חותכת הלסת הראשי הוערכו באופן נרחב למדי. מצד שני, יש רק כמה מחקרים על הכלב הלסת הטוחנת הראשונה ושום דבר עבור השיניים הנותרות. כמו כן, רבים ממחקרים אלה קבעו את המיקום של CRES מבוסס על נתונים אנטומיים גנרי לשיניים, מדידות דו מימדי (2d) צילומי רנטגן, חישובים על ציורים 2d8. בנוסף, חלק מהספרות הנוכחית משתמשת במודלים כלליים או בסריקות תלת-ממדיות (3d) של דגמי שיניים במקום בנתונים אנושיים4,8. כמו אורתודונטיה משתנה לתוך טכנולוגיית תלת-ממד לתכנון תנועת השן, זה חיוני לחזור על קונספט זה כדי לפתח 3D, הבנה מדעית של תנועת השן.

עם החידושים הטכנולוגיים וכתוצאה מכך יכולת חישוב מוגברת ויכולות מידול, היכולת ליצור וללמוד דגמים מורכבים יותר גדל. המבוא של סריקת טומוגרפיה ממוחשבת ו קונוס מחושב קרן (CBCT) סריקה יש מודלים דחף חישובים מהעולם 2D לתוך 3D. מגדילה סימולטני בכוח המחשוב ומורכבות התוכנה הרשו לחוקרים להשתמש רדיוגרפים 3d כדי לחלץ מודלים אנטומיים מדויקים לשימוש בתוכנה מתקדמת כדי פלח את השיניים, עצם, ברצועה חניכיים (PDL), ומבנים אחרים שונים7,8,9,10,13,14,15. ניתן להמיר מבנים מקוטעת אלה לרשת שינוי וירטואלית לשימוש בתוכנות הנדסיות כדי לחשב את תגובת המערכת כאשר מוחל עליו כוח או תזוזה מסוימים.

מחקר זה מציע מתודולוגיה מסוימת, הניתנת לשכפול, אשר ניתן ליישם כדי לבחון מערכות היפותטי כוח אורתודונטי מיושם על מודלים הנגזרים מתמונות CBCT של חולים חיים. ב ניצול מתודולוגיה זו, החוקרים יכולים אז להעריך את CRES של שיניים שונות ולקחת בחשבון את המבנה הביולוגי של מבני שיניים, כגון אנטומיה השן, מספר שורשים האוריינטציה שלהם בחלל 3d, התפלגות המוני, ומבנה של מצורפים חניכיים. מיתאר כללי של תהליך זה מוצג באיור 1. הדבר מכוון את הקורא לתהליך הלוגי המעורב ביצירת דגמי שיניים תלת-ממדיים לאיתור ה-CRES.

Protocol

פטור מוסדי של לוח סקירה התקבל עבור הערכת כרכים CBCT בארכיון החטיבה של אוראלי הרדיולוגיה הפנים מקסימום (IRB No. 17-071S-2).

1. בחירת אמצעי אחסון וקריטריונים

  1. לרכוש תמונה CBCT של הראש והפנים16.
  2. בדוק את התמונה ליישור השן, שיניים חסרות, גודל voxel, שדה תצוגה ואיכות כוללת של התמונה.
  3. ודא שהגודל voxel אינו גדול מ-350 יקרומטר (0.35 מ"מ).

2. פילוח של השיניים והעצמות

  1. טען את קובצי DICOM הגולמיים של תמונת CBCT לתוכנת מחקה לצורך פילוח (איור 2). לחץ על תמונה ≫ פרוייקט חיתוך. חתוך את התמונה כדי לכלול רק את השיניים לסת והלסת המקדימה.
    הערה: שדה התצוגה צריך להיות גדול דיו כדי ללכוד את לסת ואת השיניים הלסת הגדולה. ודאו שהתמונה כוללת את כתרי השן, את החיך הקשה עד לרצפת האף, הסינוסים של הלסת התחתית, משטחי הפנים של השיניים הלסת המקדימה, ואת היקף האחורי של החך הקשה והלסת של מקסימום.
  2. לחץ לחיצה ימנית על הלשונית של המסיכה וצור מסכה חדשה עבור התמונה. שינוי שם המסיכה כ-UL1, UL2, UL7 עבור הצד השמאלי וUR1, UR2,..., UR7 עבור הצד הימני, בהתבסס על שן הריבית.
  3. זיהוי שן העניין בתמונת CBCT עם המסיכה (ראה תצוגות). השתמשו בכלי ' ניקוי מסיכה ' למחיקת המסיכה. ייתכן שהתוכנה אינה מסוגלת להבדיל בין השיניים והעצם מכיוון שהערכים האפורים של השניים דומים.
    הערה: הכלי סף ב-מחקה אינו מסוגל לפלח את השיניים ואת העצם בנפרד. לכן, נדרשת שיטה שונה לפילוח.
  4. לחצו על הכלי ' עריכת פרוסה מרובה ' (Ctrl + M). בחר את התצוגה (צירית, קורונליתאו משונן). סמן באופן ידני (כלומר, צייר) חלק מהפרוסות כפי שנחשבות לנחוצות.
    הערה: סימון פרוסות נוספות מוסיפה פירוט רב יותר למבנה.
  5. לחץ על הכלי אינטרפולציה כדי למלא את אמצעי האחסון עבור הפרוסות שהמערכת דילגה עליהן ולהחיל.
  6. צור את אמצעי האחסון התלת-ממדי של השן על-ידי לחיצה ימנית על המסיכה ובחירת האפשרות לחישוב אמצעי האחסון התלת-ממדי.
  7. חזור על שלבים 2.2-2.6 עבור כל שן של קשת מקסימום הלסת.
  8. בחר את כל השיניים הUL7 בעלת הלסת התלת-ממדית, הUR7. לחץ לחיצה ימנית כדי לבחור החלקה. הגדר את פקטור ההחלקה על 0.4 ואיטראציות על 4.
  9. לפלח עצמות הלסת הימנית לחצו על הלשונית למסיכה. צרו מסיכה חדשה לתמונה.
  10. מהתפריט הנפתח לערכות סף מוגדרות מראש, בחרו ' מותאם אישית'. כוונן את ערך הסף כך שיכלול את עצם הלסת המלאה השלמה. הקפד לבדוק את התיבה חורי מילוי לפני החלת הסף.
    הערה: חורים קטנים של ≤ 1 מ"מ בעצם הקורטיקלית מקובלים, כי הם יכולים להיות מוסרים בקלות בשלבים מאוחרים יותר.
  11. לחצו על כלי הגדילה של האזור הדינמי כדי למלא את החורים הגדולים הגלויים במסיכה. בחרו במסיכת עצם הלסת החדשה כיעד לכלי בנוסף לבחירת התיבה ' שכבה מרובת '. השתמש ב-50 עבור מינימום ו-150 עבור ערכי Max. הקישו על המקש Control תוך כדי לחיצה על האזורים בעצם קורטיקלית שלא היו מודגשים במסיכה.
  12. לחצו לחיצה ימנית על מסכת העצם הלסת השמאלית של הפונקציה ' מסיכה חלקה '. חזור על שלב זה 3 x לקבלת התוצאות הטובות ביותר.
  13. צור את אמצעי האחסון התלת-ממדי של לסת בלחיצה ימנית על המסיכה ובחירת האפשרות לחישוב אמצעי האחסון התלת-ממדי.
  14. בחרו בעצם הלסת התלת-ממדית. לחץ לחיצה ימנית כדי לבחור החלקה. הגדר את פקטור ההחלקה ל-~ 0.4 ואיטראציות על 4.
  15. בחרו בעצם הלסת התלת-ממדית ולחצו לחיצה ימנית כדי לבחור ' גלישה'. הגדר 0.2 מ"מ לפרטים הקטנים ביותר ו -1 מ"מ עבור מרחק הסגירה של הפער. בדוק את האפשרות הגנה על קירות דקים . לחץ על אישור.
  16. שינוי שם העצם הלסת התלת-ממדית "לסת".

3. מנקה ומועך

  1. בחרו בעצמים התלת-ממדיים ובהעתקה (Ctrl + C).
  2. פתחו את התוכנה 3matic והדביקו (Ctrl + V) את העצמים התלת-ממדיים שנבחרו. הם יופיעו בעץ האובייקטים ובאזור העבודה של 3matic כמבנה תלת-ממדי (איור 3).
  3. לחצו על הכרטיסייה ' תיקון ' מסרגל הכלים והשתמשו באפשרות ' חלק '. תחת התיבה פעולות בחר את האובייקטים או היישויות התלת-ממדיים הרצויים והחילו את פרמטרי ברירת המחדל.
  4. לחצו על הכרטיסייה ' סיום ' מסרגל הכלים והשתמשו באפשרות ' החלקה מקומית '. תחת התיבה פעולות בחר את האובייקטים או היישויות התלת-ממדיים הרצויים. השתמש בסמן כדי להחליק באופן ידני את האזורים הרצויים.
  5. . שכפל את השיניים בעץ האובייקטים בחר את כל השיניים, לחץ לחיצה ימנית ובחר באפשרות שכפל.
  6. בחר את כל השיניים המשוכפלת, הקבוצה וששם התיקייה "קבוצה 1". הסט המקורי ישמש כשיניים האחרונות לניתוח.
  7. עבור השיניים המשוכפלת בקבוצה 1, לחץ על מודול העקומה והאפשרות צור עיקול . צייר באופן ידני עקומה סביב צומת cementoenamel (CEJ) עבור כל השיניים המשוכפלת.
  8. בחרו באפשרות ' עקומה ', ' מתאר' ו'גבול ' תחת ' עקומה חלקה '.
  9. הפרד את הכתר ואת משטחי השורש לתוך החלקים שלהם על-ידי בחירת האפשרות משטחים מפוצלים לפי עקומות ולחיצה שמאלית על האובייקט התלת-ממדי כדי לבחור.
  10. צור PDL ממבנה השורש של השן על ידי פיצול השן לשורש ולכתר ב CEJ.
    1. שכפל את העצמים התלת-ממדיים מקבוצה 1 (שנוצרו בשלב 3.6) כקבוצה 2. עבור קבוצה 2, בתיבה עץ האובייקט, לחץ על האובייקט. מרשימת פני השטח מוחקים את משטח הכתר. בצע שלב זה עבור כל האובייקטים בקבוצה 2.
    2. עבור קבוצה 2, לחץ על מודול העיצוב ≫ חלול. החל את הפרמטרים הרצויים (טבלה 1).
    3. לחץ על אשף התיקון ≫ תקן מודול. לחץ על חלקים בודדים, לעדכן, ובצע את הכיוונים הנתון.
    4. חזור על שלב 3.10.3 עבור כל החלקים. שנה את שם כל החלקים בקבוצה 2 כ-"UL1_PDL" ל-"UL7_PDL" ו-"UR1_PDL" ל-"UR7_PDL".
  11. בקבוצה 1, מהתיבה עץ אובייקט, לחץ על האובייקט. מרשימת פני השטח מוחקים את משטח השורש.
  12. בחרו ' מילוי חור רגיל ' ובחרו במתאר. לחץ על קונטור שגוי ולהחיל. . כל השטח יתמלא
  13. בחר את מודול העיצוב > היסט מקומי ובחר את כל משטח הכתר. בדוק את האפשרויות הבאות: כיוון (בחר חיצוני), מרחק היסט (בחר 0.5) ומרחק הפוחתת (בחר 2.0). החל.
  14. חזור על שלב 3.13.
  15. חזור על שלבים 3.11-3.14 עבור כל שן בקשת הלסת השנייה.
  16. שינוי מחדש (איור 3)
    1. לחץ על מודול Remesh ≫ צור הרכבה לא מסעפת ≫ ישות ראשית ≫ Maxilla מתוך עץ האובייקט. בחרו ישות מצטלבים לכל העצמים מ-3.4 (שיניים מקוריות) ובחרו ' החל'.
    2. לחץ על מודול Remesh. פצל את ההרכבה שאינה סעפת.
    3. חזור על שלבים 3.16.1-3.16.2 באמצעות ישות מצטלבים ככל האובייקטים מקבוצה 1 ויישם.
    4. כצעד אופציונלי, רק אם יש צורך בכך, בחר את מודול הסיום ≫ חתוך ≫ ישות ≫ Maxilla. בחר את המבנה העודף (כלומר, רעש) ויישם.
    5. לחץ על אשף התיקון ≫ תקן מודול ≫ Maxilla ≫ עדכן. בצע את ההוראות הניתנות.
    6. חזור על שלב 3.16.1 באמצעות ישות מצטלבים ככל האובייקטים מקבוצה 2 והחלה.
    7. לחץ על מודול remesh ≫ remesh מסתגלת. בחר את כל הישויות המצטלבים מ3.16.6 ויישם.
    8. לחץ על מודול Remesh > הרכבה ללא מניפולטת מפוצלת.
    9. לחץ על מודול Remesh ≫ יצירת הרכבה שאינה מניפולטת > הישות הראשית ≫ אובייקט בודד (PDL) מקבוצה 2 מתוך עץ האובייקט. בחר באפשרות ישות מצטלבים ≫ בחר אובייקט מתאים משלב 3.4 (המתאים לסוג השן זה) והחל.
    10. לחץ על מודול שינוי מחדש ≫ Remesh מסתגלת. בחר את הישות המצטלמאת 3.16.9 ויישם.
    11. לחץ על מודול Remesh > הרכבה מפוצלת ללא סעפת.
    12. חזור על שלבים 3.16.9-3.16.11 עבור כל שן.
  17. לחץ על מודול Remesh ≫ איכות שמירה על הפחתת משולשים. בעץ האובייקטים בחר את כל היישויות (כלומר, שיניים, PDLs ו-Maxilla) ויישם.
  18. לחץ על מודול שינוי מחדש ≫ צור רשת שינוי עוצמה ≫ בחר ישות. בחרו ' פרמטרי רשת שינוי'.
  19. חזור על שלב 3.18 עבור כל היישויות (כלומר, שיניים, PDLs ו-Maxilla).
  20. ייצוא ידני של קבצי הקלט (. inp) מ-3Matic ל-Abaqus (איור 4).

4. ניתוח האלמנט הסופי

הערה: כל הסקריפטים המותאמים אישית פיתון ניתן למצוא קבצים מצורפים משלימים. הם נוצרו באמצעות פונקציית מנהל המאקרו Abaqus.

  1. התקנת עיבוד מקדים
    1. פתח Abaqus ובחר מודל סטנדרטי. לחץ על קובץ > הגדר את ספריית העבודה ≫ בחר מיקום עבור אחסון קבצים.
    2. לחץ על קובץ > הפעלת Script ובחר Model_setup_Part1. py
    3. בספריה מודל ציין את נתיב הקובץ לטעינת קבצי inp ב-Abaqus.
    4. לחץ על מודלים ≫ סימולציה ≫ חלקים ≫ Maxilla > משטחים.
    5. ציין את שם המשטח בתיבת הדו "UL1 _socket".
    6. תחת בחר את אזור המשטח בחירה לפי זווית. הוסף את "15" כזווית.
    7. ודא שכל האזורים של השקע נבחרו. הלחיצה הסתיימה בעת השלמתו.
    8. חזור על שלבים 4.1.4-4.1.7 עבור השקעים הבודדים.
    9. לחץ על מודלים ≫ סימולציה ≫ חלקים. לאחר מכן בחר UL1 > משטחים. נקוב בשמו של פני השטח "UL1".
    10. תחת בחר את אזור המשטח הנבחר עבור "בנפרד". בחר את השן על המסך ולחץ בוצע.
    11. חזור על הצעדים 4.1.9-4.1.10 עבור כל השיניים.
    12. לחץ על מודלים ≫ סימולציה ≫ חלקים. לאחר מכן בחר UL1_PDL > משטחים. נקוב בשם המשטח "UL1_PDL_inner".
    13. תחת בחר את אזור המשטח בחירה לפי זווית. הוסף את "15" כזווית.
      הערה: אם נמצאה שגיאה במהלך ההדמיה הסופית, הפחת את הזווית ובחירה מחודש את פני השטח.
    14. ודא שכל אזור המשטח הפנימי של ה-PDL נבחר. הלחיצה הסתיימה בעת השלמתו.
    15. בחר UL1_PDL > משטחים. נקוב בשם המשטח "UL1_PDL_outer".
    16. תחת בחר את אזור המשטח בחירה לפי זווית. הוסף את "15" כזווית.
      הערה: אם נמצאה שגיאה במהלך ההדמיה הסופית, הפחת את הזווית ובחירה מחודש את פני השטח.
    17. ודא שכל אזור המשטח החיצוני של ה-PDL נבחר. הלחיצה הסתיימה בעת השלמתו.
    18. חזור על שלבים 4.1.13-4.1.19 עבור כל PDLs.
    19. לחץ על הקובץ > הפעלת Script ובחר Model_setup_Part2. py
    20. לחץ על מודלים ≫ סימולציה ≫ BCs. שם BC_allולאחר מכן בחר שלב כהתחלה. תחת קטגוריה, בחר "מכני", ותחת "סוגי שלב נבחר" בחר "הזחה/סיבוב". לחץ על המשך.
    21. תחת בחירת אזורים עבור תנאי הגבול בחר לפי זווית. הוסף את "15" כזווית. בדוק יצירת ערכה. בחר שקעים בודדים עבור 14 השיניים. . העיתונות הסתיימה
      הערה: זה עזר לדמות תנועת שיניים מיידית.
    22. לחץ על מודלים ≫ סימולציה > הרכבה ≫ סטים ≫ צור ערכה. ציין את שם הערכה "U1_y_force".
    23. בחירת הצמתים עבור הערכה בחר בנפרד.
      הערה: כוח אחד מרוכז של ניוטון הוחל על צומת השן שנבחר באופן אקראי בכיוון ה-Y החיובי (הדמיית כוח דיאליזציה) או בכיוון Z החיובי (הדמיית כוח פולשני).
    24. בחר צומת במרכז הכתר על משטח המשטח של החותכת המרכזי העליון (U1) והקש בוצע.
    25. לחץ על סטים ≫ יצירת ערכה. ציין את שם הערכה "U1_z_force".
    26. חזור על שלבים 4.1.23-4.1.24.
    27. חזור על הצעדים 4.1.22-4.1.26 עבור כל השיניים.
      הערה: לפני שקבוצה נוצרת עבור שן מסוימת כמו ב4.1.25, עבור למופע ≫ קורות חיים עבור השן הזאת.
  2. הגדרת מודל
    1. לחץ על מודלים ≫ סימולציה > הרכבה > מופעים. בחר את כל המופעים ולחץ על חדש.
    2. לחץ על כלים > שאילתה ≫ נקודת/צומת. בחר צומת במרכז החותכת המרכזית שנבחרה באופן אקראי ולחץ בוצע.
    3. תחת מרכז הפקודות בתחתית העמוד, העתק את הקואורדינטות X, Y ו-Z של הצומת שנבחר בשלב 4.2.2.
    4. תחת סרגל הכלים האנכי בחר באפשרות תרגם מופע ובחר את ההרכבה כולה (כלומר, כל המופעים) על המסך. . העיתונות הסתיימה
    5. בתיבה ' בחר נקודת התחלה ' עבור התיבת ' וקטור תרגום ', הדבק את הקואורדינטות המועתקות בשלב 4.2.3 או הזן את ערכי X, Y ו-Z. לחץ על Enter.
    6. תחת בחר נקודת קצה עבור וקטור תרגום או להזין X, Y, Z: הזן את הקואורדינטות "0.0", "0.0", ו "0.0". לחץ על Enter.
    7. למיקום של מופע, לחץ על אישור.
    8. לחץ על כלים > שאילתה ≫ נקודת/צומת ובחר צומת ישירות מעל קו האמצע של המרכז חותכות. . הכנס בוצע
    9. תחת מרכז הפקודות בתחתית העמוד, העתק את הקואורדינטות X, Y ו-Z של הצומת שנבחר בשלב 4.2.8.
    10. תחת סרגל הכלים האנכי בחר באפשרות תרגם מופע ובחר את ההרכבה כולה (כלומר, כל המופעים) על המסך. . הכנס בוצע
    11. הדבקת הקואורדינטות המועתקות בתיבה בחר נקודת התחלה עבור וקטור התרגום-או הזן X, Y, Z . לחץ על Enter.
    12. תחת בחר נקודת קצה עבור וקטור התרגום-או הזן X, Y, Z: הכנס את נקודות הציון כפי שהועתקו בשלב 4.2.9. שנה את קואורדינטת ה-X ל-0.0. לחץ על Enter.
    13. למיקום של מופע, לחץ על אישור.
    14. לחץ על הקובץ > הפעלת Script ובחר Model_setup_Part3. py. הוסף או שנה מאפייני חומרים.
    15. לחץ על מודלים ≫ סימולציה ≫ חומרים לחץ על עצם/PDL/שיניים. הוסף מאפיינים ספציפיים לרקמה.
    16. לחץ על הקובץ > הפעלת Script ובחר Functions.py.
  3. עיבוד המודל
    1. לחץ על הקובץ > הפעלת Script ובחר Job_submission. py.
      הערה: מודול המשימה הוא המקום שבו המשתמש מגדיר פעולה אחת או יותר במודל, ומנהל המשימות הוא המקום בו ניתוח מודל מופעל, ההתקדמות מוצגת והשלמה תצוין.
    2. בתיבת הדו שכותרתו ' העלם הכל', הזן את הצדדים (L או R) של השיניים המבוססות על אילוצים (תחת מודלים > ≫ אילוצי הדמיה). לחץ על אישור.
    3. בתיבת הדו שכותרתו ' שליחת משימה ' הזן ' Y ' כדי להפעיל את הניתוח עבור השן/שיניים שצוינו. לחץ על אישור.
    4. בתיבת הדו שכותרתו הנחיות לניתוח הזן "Y" כדי לציין את יישום הכוח. לחץ על אישור.
  4. פוסט עיבוד עבור שערוך במיל ג
    1. בחר באפשרות ' קובץ ' > הפעלת Script > Bulk_process. py.
    2. בתיבת הדו שכותרתו ניתוח משימות מרובות הזן "Y" עבור השן/שיניים שצוינו. לחץ על אישור.
    3. בתיבת הדו שכותרתו הנחיות לניתוח הזן "Y" לציון יישום הכוח. לחץ על אישור.
    4. בתיבת הדו שכותרתו קבל קלט הזן מספר שיניים ספציפי כפי שמתואר באמצעות מופעים (למשל, UL1 או UL5, וכו '). לחץ על אישור.
    5. בדוק את נקודות הציון של הכוח אודות נקודת ומיקום משוער בתיבת הפקודה. אם הם אינם דומים, חזור על שלבים 4.3.1-4.4.4.
      הערה: לאחר משימות עבור כל צעד הופעל, אלגוריתם מוגדר על-ידי המשתמש שנוצר פיתון הופעל בתוך ממשק Abaqus לנתח את מערכת כוח התגובה ורגעים שנוצרו בעקבות היישום טעינת. האלגוריתם מציע באופן אוטומטי מיקום צומת חדש כדי להחיל את העומס כזה שרגע של גודל קרוב לאפס נוצר בתוך מערכת הכוח. פעולה זו ממשיכה להיות בתהליך איטרטיבי, עד שמיקום הצומת היוצר רגע הקרוב ביותר לאפס כאשר מוחל עליו כוח, הוא נמצא או מוערך. האלגוריתם מתואר בפירוט בסעיף ' דיון '.

תוצאות

כדי לאמת פילוח וחלוקה לרמות ידנית כפי שמתואר בסעיף ההליכים (שלב 2), שן טוחנת ראשונה של הלסת הראשית הופק מתוך גולגולת יבשה, ותמונה CBCT צולמה. תוכנת עיבוד ועריכה של תמונות מחקה שימש לחלוקה ידנית של השן כפי שמתואר בשלב 2. לאחר מכן, מאוחר יותר בוצע, מודלים מקוטע נוקו עם תוכנה 3matic, ?...

Discussion

מחקר זה מראה מערכת של כלים כדי ליצור זרימת עבודה עקבית עבור ניתוח אלמנט סופי (שמציעות) של מודלים של שיניים מקסימום נגזר מתמונות CBCT של חולים כדי לקבועבטרסשלהם C. עבור המרפאה, מפה ברורה וישירה של מיל C של השיניים הלסתהגבוהה יהיה כלי קליני יסולא בפז לתכנן תנועות השן ולחזות תופעות לו...

Disclosures

. למחברים אין מה לגלות

Acknowledgements

המחברים רוצים להכיר בפרס על קרן צ'רלס בורסטון על תמיכה בפרויקט.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
3-matic softwareMaterialise, Leuven, Belgium.Cleaning and meshing
Abaqus/CAE software, version 2017Dassault Systèmes Simulia Corp., Johnston, RI, USA.Finite Element Analysis
Mimics software, version 17.0Materialise, Leuven, Belgium.Segmentation of teeth and bone

References

  1. Smith, R. J., Burstone, C. J. Mechanics of tooth movement. American Journal of Orthodontics. 85 (4), 294-307 (1984).
  2. Christiansen, R. L., Burstone, C. J. Centers of rotation within the periodontal space. American Journal of Orthodontics. 55 (4), 353-369 (1969).
  3. Tanne, K., Nagataki, T., Inoue, Y., Sakuda, M., Burstone, C. J. Patterns of initial tooth displacements associated with various root lengths and alveolar bone heights. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 100 (1), 66-71 (1991).
  4. Burstone, C. J., Pryputniewicz, R. J. Holographic determination of centers of rotation produced by orthodontic forces. American Journal of Orthodontics. 77 (4), 396-409 (1980).
  5. Dermaut, L. R., Kleutghen, J. P., De Clerck, H. J. Experimental determination of the Cres of the upper first molar in a macerated, dry human skull submitted to horizontal headgear traction. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 90 (1), 29-36 (1986).
  6. Tanne, K., Sakuda, M., Burstone, C. J. Three-dimensional finite element analysis for stress in the periodontal tissue by orthodontic forces. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 92 (6), 499-505 (1987).
  7. Meyer, B. N., Chen, J., Katona, T. R. Does the Cres depend on the direction of tooth movement?. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 137 (3), 354-361 (2010).
  8. Kojima, Y., Fukui, H. A finite element simulation of initial movement, orthodontic movement, and the centre of resistance of the maxillary teeth connected with an archwire. European Journal of Orthodontics. 36 (3), 255-261 (2014).
  9. Reimann, S., Keilig, L., Jäger, A., Bourauel, C. Biomechanical finite-element investigation of the position of the centre of resistance of the upper incisors. European Journal of Orthodontics. 29 (3), 219-224 (2007).
  10. Viecilli, R. F., Budiman, A., Burstone, C. J. Axes of resistance for tooth movement: Does the Cres exist in 3-dimensional space?. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 143 (2), 163-172 (2013).
  11. Ammar, H. H., Ngan, P., Crout, R. J., Mucino, V. H., Mukdadi, O. M. Three-dimensional modeling and finite element analysis in treatment planning for orthodontic tooth movement. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 139 (1), 59-71 (2011).
  12. Sia, S., Koga, Y., Yoshida, N. Determining the center of resistance of maxillary anterior teeth subjected to retraction forces in sliding mechanics. An in vivo study. Angle Orthodontics. 77 (6), 999-1003 (2007).
  13. Cattaneo, P. M., Dalstra, M., Melsen, B. Moment-to-force ratio, center of rotation, and force level: a finite element study predicting their interdependency for simulated orthodontic loading regimens. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 133 (5), 681-689 (2008).
  14. Tominaga, J. Y., et al. Effect of play between bracket and archwire on anterior tooth movement in sliding mechanics: A three-dimensional finite element study. Journal of Dental Biomechanics. 3, 1758736012461269 (2012).
  15. Cai, Y., Yang, X., He, B., Yao, J. Finite element method analysis of the periodontal ligament in mandibular canine movement with transparent tooth correction treatment. BMC Oral Health. 15 (106), (2015).
  16. Pauwels, R., Araki, K., Siewerdsen, J. H., Thongvigitmanee, S. S. Technical aspects of dental CBCT: state of the art. Dentomaxillofacial Radiology. 44 (1), 20140224 (2015).
  17. Farah, J. W., Craig, R. G., Sikarskie, D. L. Photoelastic and finite element stress analysis of a restored axisymmetric first molar. Journal of Biomechanics. 6 (5), 511-520 (1973).
  18. van Driel, W. D., van Leeuwen, E. J., Von den Hoff, J. W., Maltha, J. C., Kuijpers-Jagtman, A. M. Time-dependent mechanical behavior of the periodontal ligament. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part H: Journal of Engineering in Medicine. 214 (5), 497-504 (2000).
  19. Bourauel, C., et al. Simulation of orthodontic tooth movements. A comparison of numerical models. Journal of Orofacial Orthopedics. 60 (2), 136-151 (1999).
  20. Schneider, J., Geiger, M., Sander, F. G. Numerical experiments on longtime orthodontic tooth movement. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 121 (3), 257-265 (2002).
  21. Ten Cate, A. R. . Oral histology, development, structure and function (5th ed). , (1998).
  22. McCormack, S. W., Witzel, U., Watson, P. J., Fagan, M. J., Gröning, F. The Biomechanical Function of Periodontal Ligament Fibres in Orthodontic Tooth Movement. PLoS One. 9 (7), e102387 (2014).
  23. Huang, H., Tang, W., Yan, B., Wu, B., Cao, D. Mechanical responses of the periodontal ligament based on an exponential hyperelastic model: a combined experimental and finite element method. Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering. 19 (2), 188-198 (2016).
  24. Yang, J. A new device for measuring density of jaw bones. Dentomaxillofacial Radiology. 31 (5), 313-316 (2002).
  25. Gradl, R., et al. Mass density measurement of mineralized tissue with grating-based X-ray phase tomography. PLoS One. 11 (12), e01677979 (2016).
  26. Jiang, F., Kula, K., Chen, J. Estimating the location of the center of resistance of canines. Angle Orthodontics. 86 (3), 365-371 (2016).
  27. Nyashin, Y., et al. Center of resistance and center of rotation of a tooth: experimental determination, computer simulation and the effect of tissue nonlinearity. Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering. 19, 229-239 (2016).
  28. Toms, S. R., Eberhardt, A. W. A nonlinear finite element analysis of the periodontal ligament under orthodontic tooth loading. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 123 (6), 657-665 (2003).
  29. Osipenko, M. A., Nyashin, M. Y., Nyashin, Y. I. Centre of resistance and centre of rotation of a tooth: the definitions, conditions of existence, properties. Russian Journal of Biomechanics. 3 (1), 5-15 (1999).
  30. Dathe, H., Nägerl, H., Dietmar, K. M. A caveat concerning center of resistance. Journal of Dental Biomechanics. 4, 1758736013499770 (2013).
  31. Hohmann, A., et al. Influence of different modeling strategies for the periodontal ligament on finite element simulation results. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 139 (6), 775-783 (2011).

Reprints and Permissions

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

Request Permission

Explore More Articles

1583Matic

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved