상악 치아의 저항 중심을 찾기위한 유한 요소 접근 법

요약

이 연구는 유한 요소 모델을 얻기 위해 상악과 상악치아의 저용량 3 차원 원뿔 빔 기반 환자 이미지를 활용하는 데 필요한 도구를 간략하게 설명합니다. 이 참을성 있는 모형은 정확하게 모든 상악 치아의 C_RES를 찾아내기 위하여 이용됩니다.

초록

저항의 중심 (C_RES)는예측 가능한 치아 운동을위한 기본 기준점으로 간주됩니다. 치아의 C_RES를 추정하는 데 사용되는 방법은 전통적인 방사선 및 물리적 측정에서 모델 또는 시체 표본에 대한 시험관 내 분석에 이르기까지 다양합니다. 모델과 단일 치아의 고용량 마이크로 CT 스캔의 유한 요소 분석과 관련된 기술은 많은 약속을 보여 주었지만, 새로운 저용량 및 저해상도 콘 빔 컴퓨터 단층 촬영 (CBCT) 이미지로는 거의 수행되지 않았습니다. 또한, 소수의 선택된 치아(즉, 상악중앙 절개, 개 및 제1 대구치)에 대해서만 C_RES가 기술되었다; 나머지는 대부분 무시되었습니다. 또한 C_RES를 보다 자세히 결정하는 방법을 설명하여 복제및 구축이 용이해질 수 있습니다.

이 연구는 도구 개발을 위한 일상적인 CBCT 환자 이미지를 사용하였고, 상악치아의 C_RES를 찾기 위한 유한 요소 모델을 얻기 위한 워크플로우를 사용했습니다. CBCT 볼륨 이미지는 세분화에 의해 상악치아의 C_RES를 결정하는 데 관련된 3차원(3D) 생물학적 구조를 추출하도록 조작하였다. 분할된 오브젝트는 3matic 소프트웨어로 최대 가장자리 길이가 1mm인 사각지대(tet4) 삼각형으로 구성된 가상 메시로 정리및 변환되었습니다. 유한 요소 해석에 사용하기 위해 최대 모서리 길이가 1mm인 테트라헤드론의 솔리드 체적 메시로 모델이 추가로 변환되었습니다. 엔지니어링 소프트웨어인 Abaqus는 모델을 전처리하여 어셈블리를 작성하고 재료 특성, 상호 작용 조건, 경계 조건 및 하중 응용 프로그램을 설정하는 데 사용되었습니다. 하중을 분석할 때 시스템의 응력과 변형을 시뮬레이션하여 C_RES를찾는 데 도움을 주어. 이 연구는 치아 움직임을 정확하게 예측하는 첫 번째 단계입니다.

서문

치아 또는 치아 세그먼트의 저항 중심 (C_RES)은자유 신체의 질량 중심과 유사합니다. 그것은 강체역학의 분야에서 빌린 용어입니다. C_RES에서단일 힘이 가해지면, 힘의 작용 선 방향으로 치아의 번역이^1,,2가발생합니다. C_RES의 위치는 치아의 해부학 및 특성뿐만 아니라 환경 (예 : 치주 인대, 주변 뼈, 인접 치아)에 따라 달라집니다. 치아는 절제된 몸체로, C_RES는 자유 신체의 질량 중심과 유사합니다. 가전 제품의 조작에서 대부분의 치열 교정 의사들은 치아 또는 치아 그룹의 C_RES에 대한 힘 벡터의 관계를 고려합니다. 실제로, 단일 힘으로 제출될 때 물체가 기울어지거나 신체적 움직임을 표시할지 여부는 주로 물체의 C_RES의 위치와 힘 벡터와 C_RES사이의 거리에 의해 결정된다. 이것이 정확하게 예측될 수 있는 경우에, 처리 결과는 크게 향상될 것입니다. 따라서, C_RES의 정확한 추정은 치열 교정 치아 운동의 효율성을 크게 향상시킬 수 있습니다.

수십 년 동안, 치열 교정 ....

프로토콜

구강 및 악안면 방사선학 (IRB No. 17-071S-2)의 부서에 보관 된 CBCT 볼륨을 평가하기위한 기관 검토 위원회 면제가 획득되었습니다.

1. 볼륨 선택 및 기준

1. 머리와 얼굴^(16)의CBCT 이미지를 획득합니다.
2. 치아 정렬, 누락된 치아, 복셀 크기, 시야 및 이미지의 전체 품질에 대한 이미지를 검사합니다.
3. 복셀 크기가 350μm(0.35mm)를 초과하지 않는지 확인합니다.

2. 치아와 뼈의 분할

1. CBCT 이미지의 원시 DICOM 파일을 세분화용 모방 소프트웨어에 로드합니다(그림2). 이미지 > 자르기 프로젝트를클릭합니다. 상악 치아와 상악 치아만 포함하도록 이미지를 자작합니다.
   참고: 시야는 상악과 상악 치아를 포착할 수 있을 만큼 커야 합니다. 이미지에는 치아 크라운, 비강 바닥까지의 단단한 구개, 상악 치아의 얼굴 표면 및 경솔한 구개 및 상악점 결절의 후방 범위가 포함되어 있는지 확인하십시오.
2. 마스크 탭을 마우스 오른....

결과

절차 섹션(2단계)에 설명된 대로 세분화 및 수동 개요를 확인하기 위해, 마른 두개골에서 상악제 첫 어금니를 추출하고 CBCT 이미지를 촬영했습니다. 이미지 처리 및 편집 소프트웨어 Mimics는 2단계에서 설명한 바와 같이 치아를 수동으로 개략적으로 설명하는 데 사용되었습니다. 그 후 메시를 수행하고 세그먼트 모델을 3matic 소프트웨어로 세척하고 분석을 위해 Abaqus로 가져.......

토론

본 연구는 환자의 CBCT 이미지로부터 유래된 상악치아 모델의 유한 요소 분석(FEA)에 대한 일관된 워크플로우를 확립하여 그들의 C_RES를결정하는 도구 세트를 보여준다. 임상의의 경우 상악치아의 C_RES의 명확하고 간단한 지도는 치아 의 움직임을 계획하고 부작용을 예측하는 귀중한 임상 도구가 될 것입니다. 유한원소법(FEM)은 1973년^17년치과생체역학연구에 도입되?.......

자료

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