外科的支援による急速口蓋拡大からの膨張パターンを評価するための有限要素解析モデル

要約

頬骨切り術のさまざまな角度で臨床的に必要な量の拡張剤の活性化を実行できる外科的支援急速口蓋拡張(SARPE)の新しい有限要素モデルのセットが作成され、半上顎骨の拡張パターンを3次元すべてでさらに分析しました。

要約

骨格が成熟した患者の骨格拡張を促進するために、骨の抵抗を解放するために外科的補助急速口蓋拡張 (SARPE) が導入されました。しかし、左側と右側の間の非対称な拡張は、すべてのSARPE患者の7.52%で報告されており、そのうち12.90%は矯正のために2回目の手術を受けなければなりませんでした。非対称拡大につながる病因は不明のままです。有限要素解析は、顎顔面構造におけるSARPEに関連する応力を評価するために使用されています。しかし、LeFort I骨切り部位での骨の衝突は、ある程度の膨張後にのみ発生するため、これらの既存モデルの膨張量が1mmを超えることはめったにないことを考えると、既存のモデルのほとんどは力の分布を真に表していません。したがって、半上顎骨の3次元すべての膨張パターンをさらに分析するために、臨床的に必要な量のエキスパンダー活性化を実行できるSARPEの新しい有限要素モデルを作成する必要があります。コーンビームコンピュータ断層撮影法(CBCT)の3次元(3D)頭蓋骨モデルをMimicsにインポートし、上顎複合体、上顎第一小臼歯、上顎第一大臼歯をセグメント化するために数学的実体に変換しました。これらの構造は、表面の平滑化と海綿骨および歯根膜の作成のためにGeomagicに転送されました。その後、上顎複合体の右半分を保持してミラーリングし、SolidWorksで完全に対称なモデルを作成しました。Haasエキスパンダーが構築され、上顎第一小臼歯と第一大臼歯にバンド状にバンド状に付けられました。1mmのクリアランスを持つさまざまな角度での頬骨切り術のさまざまな組み合わせの有限要素解析をAnsysで実行しました。両側で所望の膨張量(合計で少なくとも6mm)が得られるまで収束試験を実施しました。この研究は、頬骨切り術の角度がSARPEの拡張パターンにどのように影響するかを評価するための基礎を築きます。

概要

外科的補助急速口蓋拡張術(SARPE)は、骨格的に成熟した患者の上顎骨構造と歯列弓を横方向に拡張するために一般的に使用される技術です¹。手術には、LeFort I骨切り術、中口蓋皮質切除術、およびオプションで翼状突起上顎裂の解放^{が含まれます2。}しかし、左右の半上顎骨の不均一な拡大³や歯槽突起の頬側転倒/回転⁴など、SARPEによる望ましくない拡大パターンが報告されており、SARPEの失敗につながる可能性があり、場合によっては矯正のために追加の手術が必要になることさえ^{あります5。}以前の研究では、上顎周囲骨切り術の変動がSARPE後の拡張パターンに重要な役割を果たす可能性があることが示されています^2,3、Le Fort I骨切り術部位での骨ブロック間の衝突は、半上顎骨の横方向の拡張の不均一な抵抗力に寄与し、歯槽突起が拡大する間、切り口の下の歯槽縁が内側に移動する半上顎骨の回転に寄与する可能性があります^3。4.したがって、さまざまな骨切り術の方向、特に頬側骨切り術がSA....

プロトコル

この研究では、治療計画の一環として、SARPEを受けた患者の既存の匿名化された治療前のCBCT画像を利用しました。この研究はヘルシンキ宣言に従って実施され、治験審査委員会(プロトコル#853608)によって承認されました。

1. サンプル採取と歯のセグメンテーション

1. 上顎基底骨、上顎歯槽骨、上顎歯列など、患者の上顎複合体を含む自然な頭部位置での頭部のヒトCBCT画像を取得します。
2. CBCT Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM) ファイルを Mimics ソフトウェアにインポートします。
   1. 新しいプロジェクトを作成 (Ctrl + N) し、すべての DICOM 画像を選択して、[次へ] と [変換] をクリックします。
   2. モデルの方向(A:前方、P:後方、T:上、B:下、L:左、R:右)を定義し、[ OK]をクリックします。
3. ファイルを上顎複合体、上顎第一小臼歯、上顎第一大臼歯に分割します。
   1. しきい値(Thresholding)をクリックし、ボーンをセグメント化する適切なしきい....

ディスカッション

SARPEにおける頬側骨切り術の方向は、上顎バットレス領域でステップダウンする前に鼻の開口部から水平にカットするか、Betts²で説明されているように、梨状縁から上顎第一大臼歯に対応するバットレスに向かって傾斜したカットのいずれかです。いずれにせよ、骨切り術は上顎の頬骨突起のかなり下に伸びています。しかし、SARPEに関する現在のFEA研究の.......

資料

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.