Modello di analisi agli elementi finiti per la valutazione dei modelli di espansione da espansione palatale rapida assistita chirurgicamente

Riepilogo

Per un'ulteriore analisi dei modelli di espansione palatale rapida assistita chirurgicamente assistita (SARPE) in grado di eseguire una quantità clinicamente richiesta di attivazione dell'espansore con vari angoli di osteotomia buccale, è stata creata una serie di nuovi modelli a elementi finiti di espansione delle emimascelle in tutte e tre le dimensioni.

Abstract

L'espansione palatale rapida assistita chirurgicamente (SARPE) è stata introdotta per rilasciare la resistenza ossea e facilitare l'espansione scheletrica nei pazienti scheletricamente maturi. Tuttavia, l'espansione asimmetrica tra il lato sinistro e quello destro è stata riportata nel 7,52% di tutti i pazienti con SARPE, di cui il 12,90% ha dovuto subire un secondo intervento chirurgico per la correzione. Le eziologie che portano all'espansione asimmetrica rimangono poco chiare. L'analisi agli elementi finiti è stata utilizzata per valutare lo stress associato a SARPE nelle strutture maxillo-facciali. Tuttavia, poiché una collisione dell'osso nei siti di osteotomia di LeFort I si verifica solo dopo una certa quantità di espansione, la maggior parte dei modelli esistenti non rappresenta veramente la distribuzione della forza, dato che la quantità di espansione di questi modelli esistenti raramente supera 1 mm. Pertanto, è necessario creare un nuovo modello ad elementi finiti di SARPE che possa eseguire una quantità clinicamente richiesta di attivazione dell'espansore per un'ulteriore analisi dei modelli di espansione delle emimascelle in tutte e tre le dimensioni. Un modello tridimensionale (3D) del cranio della tomografia computerizzata a fascio conico (CBCT) è stato importato in Mimics e convertito in entità matematiche per segmentare il complesso mascellare, i primi premolari mascellari e i primi molari mascellari. Queste strutture sono state trasferite in Geomagic per la levigatura della superficie e la creazione di osso spongioso e legamento parodontale. La metà destra del complesso mascellare è stata quindi mantenuta e specchiata per creare un modello perfettamente simmetrico in SolidWorks. È stato costruito un espansore Haas e fasciato ai primi premolari mascellari e ai primi molari. L'analisi agli elementi finiti di varie combinazioni di osteotomie buccali a diversi angoli con gioco di 1 mm è stata eseguita in Ansys. È stato condotto un test di convergenza fino a raggiungere la quantità desiderata di espansione su entrambi i lati (almeno 6 mm in totale). Questo studio pone le basi per valutare come l'angolazione dell'osteotomia buccale influenzi i modelli di espansione di SARPE.

Introduzione

L'espansione palatale rapida chirurgicamente assistita (SARPE) è una tecnica comunemente usata per espandere trasversalmente la struttura ossea mascellare e l'arcata dentale in pazienti scheletricamente maturi¹. L'intervento prevede un'osteotomia di LeFort I, una corticotomia medio-palatale e, facoltativamente, il rilascio della fessura pterigoideo-mascellare². Tuttavia, sono stati riportati modelli di espansione indesiderati da SARPE, come l'espansione irregolare tra emimascelle sinistra e destra³ e il ribaltamento/rotazione buccale del processo dentoalveolare⁴, che potreb....

Protocollo

Questo studio ha utilizzato un'immagine CBCT preesistente, de-identificata, pre-trattamento di un paziente che aveva SARPE come parte dei piani di trattamento. Lo studio è stato condotto in conformità con la Dichiarazione di Helsinki e approvato dall'Institutional Review Board (protocollo #853608).

1. Acquisizione del campione e segmentazione dei denti

1. Acquisire un'immagine CBCT umana della testa in una posizione naturale della testa che includa il complesso mascellare del paziente, compreso l'osso basale mascellare, l'osso alveolare mascellare e la dentatura mascellare.
2. Importare i file DICOM (CBCT Digi....

Discussione

La direzione dell'osteotomia buccale in SARPE può essere un taglio orizzontale dall'apertura nasale prima di scendere nell'area del contrafforte mascellare o un taglio a rampa dal bordo piriforme verso il contrafforte corrispondente al primo molare mascellare, come descritto da Betts². In entrambi i casi, l'osteotomia si estende ben al di sotto del processo zigomatico del mascellare. Tuttavia, la maggior parte degli attuali studi FEA su SARPE utilizzano un taglio orizzontale che si estende poster.......

Materiali

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.