Name: a finite element approach for locating the center of resistance of maxillary teeth
Uploaded: 2020-04-08T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Finite Element Approach for Locating the Center of Resistance of Maxillary Teeth at JoVE.com

Forfatterne vil gerne anerkende Charles Burstone Foundation Award for at støtte projektet.

Der blev opnået fritagelse for en institutionel gennemgangsinstans for vurdering af CBCT-mængder arkiveret i Afdelingen for Oral og Maxillofacial Radiology (IRB nr. 17-071S-2).
1. Udvælgelse af mængder og kriterier
<ol><li>Erhverve en CBCT billede af hoved og ansigt16.</li>
	<li>Undersøg billedet for tandjustering, manglende tænder, voxelstørrelse, synsfelt og billedets overordnede kvalitet.</li>
	<li>Sørg for, at voxel-størrelsen ikke er større end 350 μm ...

<ol>
	<li>Smith, R. J., Burstone, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanics+of+tooth+movement.">Mechanics of tooth movement.</a> American Journal of Orthodontics. 85 (4), 294-307 (1984).</li><li>Christiansen, R. L., Burstone, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Centers+of+rotation+within+the+periodontal+space.">Centers of rotation within the periodontal space.</a> American Journal of Orthodontics. 55 (4), 353-369 (1969).</li><li>Tanne, K., Nagataki, T., Inoue, Y., Sakuda, M., Burstone, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Patterns+of+initial+tooth+displacements+associated+with+various+root+lengths+and+alveolar+bone+heights.">Patterns of initial tooth displacements associated with various root lengths and alveolar bone heights.</a> American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 100 (1), 66-71 (1991).</li><li>Burstone, C. J., Pryputniewicz, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Holographic+determination+of+centers+of+rotation+produced+by+orthodontic+forces.">Holographic determination of centers of rotation produced by orthodontic forces.</a> American Journal of Orthodontics. 77 (4), 396-409 (1980).</li><li>Dermaut, L. R., Kleutghen, J. P., De Clerck, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+determination+of+the+Cres+of+the+upper+first+molar+in+a+macerated,+dry+human+skull+submitted+to+horizontal+headgear+traction.">Experimental determination of the Cres of the upper first molar in a macerated, dry human skull submitted to horizontal headgear traction.</a> American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 90 (1), 29-36 (1986).</li><li>Tanne, K., Sakuda, M., Burstone, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+finite+element+analysis+for+stress+in+the+periodontal+tissue+by+orthodontic+forces.">Three-dimensional finite element analysis for stress in the periodontal tissue by orthodontic forces.</a> American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 92 (6), 499-505 (1987).</li><li>Meyer, B. N., Chen, J., Katona, T. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Does+the+Cres+depend+on+the+direction+of+tooth+movement?.">Does the Cres depend on the direction of tooth movement?.</a> American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 137 (3), 354-361 (2010).</li><li>Kojima, Y., Fukui, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+finite+element+simulation+of+initial+movement,+orthodontic+movement,+and+the+centre+of+resistance+of+the+maxillary+teeth+connected+with+an+archwire.">A finite element simulation of initial movement, orthodontic movement, and the centre of resistance of the maxillary teeth connected with an archwire.</a> European Journal of Orthodontics. 36 (3), 255-261 (2014).</li><li>Reimann, S., Keilig, L., J&#228;ger, A., Bourauel, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomechanical+finite-element+investigation+of+the+position+of+the+centre+of+resistance+of+the+upper+incisors.">Biomechanical finite-element investigation of the position of the centre of resistance of the upper incisors.</a> European Journal of Orthodontics. 29 (3), 219-224 (2007).</li><li>Viecilli, R. F., Budiman, A., Burstone, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Axes+of+resistance+for+tooth+movement:+Does+the+Cres+exist+in+3-dimensional+space?.">Axes of resistance for tooth movement: Does the Cres exist in 3-dimensional space?.</a> American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 143 (2), 163-172 (2013).</li><li>Ammar, H. H., Ngan, P., Crout, R. J., Mucino, V. H., Mukdadi, O. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+modeling+and+finite+element+analysis+in+treatment+planning+for+orthodontic+tooth+movement.">Three-dimensional modeling and finite element analysis in treatment planning for orthodontic tooth movement.</a> American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 139 (1), 59-71 (2011).</li><li>Sia, S., Koga, Y., Yoshida, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determining+the+center+of+resistance+of+maxillary+anterior+teeth+subjected+to+retraction+forces+in+sliding+mechanics.+An+in+vivo+study.">Determining the center of resistance of maxillary anterior teeth subjected to retraction forces in sliding mechanics. An in vivo study.</a> Angle Orthodontics. 77 (6), 999-1003 (2007).</li><li>Cattaneo, P. M., Dalstra, M., Melsen, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Moment-to-force+ratio,+center+of+rotation,+and+force+level:+a+finite+element+study+predicting+their+interdependency+for+simulated+orthodontic+loading+regimens.">Moment-to-force ratio, center of rotation, and force level: a finite element study predicting their interdependency for simulated orthodontic loading regimens.</a> American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 133 (5), 681-689 (2008).</li><li>Tominaga, J. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+play+between+bracket+and+archwire+on+anterior+tooth+movement+in+sliding+mechanics:+A+three-dimensional+finite+element+study.">Effect of play between bracket and archwire on anterior tooth movement in sliding mechanics: A three-dimensional finite element study.</a> Journal of Dental Biomechanics. 3, 1758736012461269 (2012).</li><li>Cai, Y., Yang, X., He, B., Yao, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Finite+element+method+analysis+of+the+periodontal+ligament+in+mandibular+canine+movement+with+transparent+tooth+correction+treatment.">Finite element method analysis of the periodontal ligament in mandibular canine movement with transparent tooth correction treatment.</a> BMC Oral Health. 15 (106), (2015).</li><li>Pauwels, R., Araki, K., Siewerdsen, J. H., Thongvigitmanee, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Technical+aspects+of+dental+CBCT:+state+of+the+art.">Technical aspects of dental CBCT: state of the art.</a> Dentomaxillofacial Radiology. 44 (1), 20140224 (2015).</li><li>Farah, J. W., Craig, R. G., Sikarskie, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photoelastic+and+finite+element+stress+analysis+of+a+restored+axisymmetric+first+molar.">Photoelastic and finite element stress analysis of a restored axisymmetric first molar.</a> Journal of Biomechanics. 6 (5), 511-520 (1973).</li><li>van Driel, W. D., van Leeuwen, E. J., Von den Hoff, J. W., Maltha, J. C., Kuijpers-Jagtman, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time-dependent+mechanical+behavior+of+the+periodontal+ligament.">Time-dependent mechanical behavior of the periodontal ligament.</a> Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part H: Journal of Engineering in Medicine. 214 (5), 497-504 (2000).</li><li>Bourauel, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simulation+of+orthodontic+tooth+movements.+A+comparison+of+numerical+models.">Simulation of orthodontic tooth movements. A comparison of numerical models.</a> Journal of Orofacial Orthopedics. 60 (2), 136-151 (1999).</li><li>Schneider, J., Geiger, M., Sander, F. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Numerical+experiments+on+longtime+orthodontic+tooth+movement.">Numerical experiments on longtime orthodontic tooth movement.</a> American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 121 (3), 257-265 (2002).</li><li>Ten Cate, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Oral histology, development, structure and function (5th ed). , (1998).</li><li>McCormack, S. W., Witzel, U., Watson, P. J., Fagan, M. J., Gr&#246;ning, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Biomechanical+Function+of+Periodontal+Ligament+Fibres+in+Orthodontic+Tooth+Movement.">The Biomechanical Function of Periodontal Ligament Fibres in Orthodontic Tooth Movement.</a> PLoS One. 9 (7), e102387 (2014).</li><li>Huang, H., Tang, W., Yan, B., Wu, B., Cao, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+responses+of+the+periodontal+ligament+based+on+an+exponential+hyperelastic+model:+a+combined+experimental+and+finite+element+method.">Mechanical responses of the periodontal ligament based on an exponential hyperelastic model: a combined experimental and finite element method.</a> Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering. 19 (2), 188-198 (2016).</li><li>Yang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+device+for+measuring+density+of+jaw+bones.">A new device for measuring density of jaw bones.</a> Dentomaxillofacial Radiology. 31 (5), 313-316 (2002).</li><li>Gradl, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mass+density+measurement+of+mineralized+tissue+with+grating-based+X-ray+phase+tomography.">Mass density measurement of mineralized tissue with grating-based X-ray phase tomography.</a> PLoS One. 11 (12), e01677979 (2016).</li><li>Jiang, F., Kula, K., Chen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimating+the+location+of+the+center+of+resistance+of+canines.">Estimating the location of the center of resistance of canines.</a> Angle Orthodontics. 86 (3), 365-371 (2016).</li><li>Nyashin, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Center+of+resistance+and+center+of+rotation+of+a+tooth:+experimental+determination,+computer+simulation+and+the+effect+of+tissue+nonlinearity.">Center of resistance and center of rotation of a tooth: experimental determination, computer simulation and the effect of tissue nonlinearity.</a> Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering. 19, 229-239 (2016).</li><li>Toms, S. R., Eberhardt, A. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+nonlinear+finite+element+analysis+of+the+periodontal+ligament+under+orthodontic+tooth+loading.">A nonlinear finite element analysis of the periodontal ligament under orthodontic tooth loading.</a> American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 123 (6), 657-665 (2003).</li><li>Osipenko, M. A., Nyashin, M. Y., Nyashin, Y. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Centre+of+resistance+and+centre+of+rotation+of+a+tooth:+the+definitions,+conditions+of+existence,+properties.">Centre of resistance and centre of rotation of a tooth: the definitions, conditions of existence, properties.</a> Russian Journal of Biomechanics. 3 (1), 5-15 (1999).</li><li>Dathe, H., N&#228;gerl, H., Dietmar, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+caveat+concerning+center+of+resistance.">A caveat concerning center of resistance.</a> Journal of Dental Biomechanics. 4, 1758736013499770 (2013).</li><li>Hohmann, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+different+modeling+strategies+for+the+periodontal+ligament+on+finite+element+simulation+results.">Influence of different modeling strategies for the periodontal ligament on finite element simulation results.</a> American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 139 (6), 775-783 (2011).</li></ol>

Denne undersøgelse viser et sæt værktøjer til at etablere en konsekvent arbejdsgang for finite element analyse (FEA) af modeller af maxillary tænder stammer fra CBCT billeder af patienter til at bestemme deres CRES. For klinikeren, en klar og ligetil kort over CRES af maxillary tænder ville være en uvurderlig klinisk værktøj til at planlægge tand bevægelser og forudsige bivirkninger. Finite element-metoden (FEM) blev indført i tandbiomekanisk forskning i 197317, o...

Centrum for modstand (CRES)af en tand eller segment af tænder svarer til midten af massen af en fri krop. Det er et begreb lånt fra inden for mekanik af stive organer. Når der anvendes en enkelt kraft ved CRES, sker der en oversættelse af tanden i retning af kraftens virkningslinje1,2. Placeringen af CRES afhænger ikke kun af tandens anatomi og egenskaber, men også af dens omgivelser (f.eks parodontale ledbånd, omgivende knogle, tilstødende tænder). Tanden er en behersket krop, hvilket gør sin CRES ligner centrum af massen af en fri krop. I manipulation af apparater, de fleste ortodontister overveje forholdet mellem den kraft vektor til CRES af en tand eller en gruppe af tænder. Om et objekt vil vise deponering eller kropslig bevægelse, når det underkastes en enkelt kraft, bestemmes hovedsagelig af placeringen afobjektets C-RES og afstanden mellem kraftvektoren og CRES. Hvis dette kan forudsiges nøjagtigt, vil behandlingsresultaterne blive væsentligt forbedret. Således kan en nøjagtig vurdering af CRES i høj grad øge effektiviteten af ortodontiske tand bevægelse.
I årtier har det ortodontiske felt været at revidere forskning vedrørende placeringen af CRES af en given tand, segment, eller bue1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12. Disse undersøgelser har imidlertid været begrænsede i deres tilgang på mange måder. De fleste undersøgelser har bestemt CRES for kun et par tænder, udelader de fleste. For eksempel er maxillary centrale fortænder og maxillary fortænder segment blevet evalueret ganske omfattende. På den anden side er der kun et par undersøgelser af maxillary hunde og første kindtand og ingen for de resterende tænder. Desuden har mange af disse undersøgelser fastslået placeringen af CRES baseret på generiske anatomiske data for tænder, målinger fra to-dimensionelle (2D) røntgenbilleder, og beregninger på 2D tegninger8. Desuden bruger nogle af den aktuelle litteratur generiske modeller eller tredimensionale (3D) scanninger af dentiform modeller snarere end menneskelige data4,8. Som ortodonti skifter til 3D-teknologi til planlægning af tand bevægelse, er det afgørende at revidere dette koncept for at udvikle en 3D, videnskabelig forståelse af tand bevægelse.
Med teknologiske fremskridt resulterer i øget beregningsmæssige magt og modellering kapaciteter, evnen til at skabe og studere mere komplekse modeller er steget. Indførelsen af computertomografi scanning og kegle-beam computertomografi (CBCT) scanning har stak modeller og beregninger fra 2D verden i 3D. Samtidige stigninger i computerkraft og software kompleksitet har gjort det muligt for forskere at bruge 3D-røntgenbilleder til at udtrække nøjagtige anatomiske modeller til brug i avanceret software til at segmentere tænder, knogler, parodontale ledbånd (PDL), og forskellige andre strukturer7,8,9,10,13,14,15. Disse segmenterede strukturer kan omdannes til en virtuel maske til brug i teknisk software til at beregne et systems respons, når der anvendes en given kraft eller forskydning på det.
Denne undersøgelse foreslår en specifik, replikerbar metode, der kan bruges til at undersøge hypotetiske ortodontiske kraftsystemer anvendes på modeller stammer fra CBCT billeder af levende patienter. Ved at udnytte denne metode, efterforskere kan derefter vurdere CRES af forskellige tænder og tage hensyn til den biologiske morfologi af dental strukturer, såsom tandanatomi, antallet af rødder og deres orientering i 3D-rum, massedistribution, og struktur parodontale vedhæftede filer. En generel oversigt over denne proces er vist i figur 1. Dette er for at orientere læseren til den logiske proces, der er involveret i generering af 3D-tand modeller til lokalisering af CRES.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>3-matic software</td>
			<td>Materialise, Leuven, Belgium.</td>
			<td></td>
			<td>Cleaning and meshing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Abaqus/CAE software, version 2017</td>
			<td>Dassault Syst&#232;mes Simulia Corp., Johnston, RI, USA.</td>
			<td></td>
			<td>Finite Element Analysis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mimics software, version 17.0</td>
			<td>Materialise, Leuven, Belgium.</td>
			<td></td>
			<td>Segmentation of teeth and bone</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a finite element approach for locating the center of resistance of maxillary teeth

Modstandscentret (CRES)betragtes som det grundlæggende referencepunkt for forudsigelig tandbevægelse. De metoder, der anvendes til at anslå Tandternes CRES, spænder fra traditionelle radiografiske og fysiske målinger til in vitro-analyse af modeller eller kadaverprøver. Teknikker, der involverer finite element analyse af høj-dosis mikro-CT-scanninger af modeller og enkelte tænder har vist en masse løfte, men lidt er blevet gjort med nyere, lav-dosis, og lav opløsning kegle stråle computertomografi (CBCT) billeder. Også CRES for kun et par udvalgte tænder (dvs. maxillary centrale fortænder, hunde, og første molar) er blevet beskrevet; resten er stort set blevet ignoreret. Der er også behov for at beskrive metoden til fastlæggelse af CRES i detaljer, så det bliver let at kopiere og bygge videre på.
Denne undersøgelse brugte rutinemæssige CBCT patient billeder til at udvikle værktøjer og en arbejdsgang for at opnå finite element modeller til lokalisering af CRES af maxillary tænder. CBCT volumen billeder blev manipuleret til at udtrække tre-dimensionelle (3D) biologiske strukturer er relevante for bestemmelse af CRES af maxillary tænder ved segmentering. De segmenterede objekter blev renset og omdannet til en virtuel maske, der består tetrahedral (tet4) trekanter med en maksimal kantlængde på 1 mm med 3matic software. Modellerne blev yderligere omdannet til en fast volumetrisk maske af tetrahedroner med en maksimal kantlængde på 1 mm til brug i finite element analyse. Den tekniske software, Abaqus, blev brugt til at forbehandle modellerne for at oprette en samling og angive materialeegenskaber, interaktionsforhold, grænsebetingelser og belastningsprogrammer. Belastningerne, når de analyseres, simuleret de belastninger og belastninger på systemet, medvirken til at lokalisere CRES. Denne undersøgelse er det første skridt i nøjagtig forudsigelse af tand bevægelse.

For at kontrollere segmentering og manuel skitsering som beskrevet i afsnittet Procedurer (trin 2), en maxillary første kindtand blev udvundet fra et tørt kranium, og en CBCT billede blev taget. Billedbehandlings- og redigeringssoftwaren Mimics blev brugt til manuelt at skitsere tanden som beskrevet i trin 2. Efterfølgende blev meshing udført, de segmenterede modeller blev rengjort med 3matic software, og de blev importeret til Abaqus til analyse. Vi fandt ikke nogen signifikant forsk...

Watch this Scientific Journal Video about A Finite Element Approach for Locating the Center of Resistance of Maxillary Teeth at JoVE.com

A Finite Element Approach for Locating the Center of Resistance of Maxillary Teeth

Denne undersøgelse skitserer de nødvendige værktøjer til at udnytte lav-dosis tre-dimensionelle kegle stråle-baserede patient billeder af maxilla og maxillary tænder for at opnå finite element modeller. Disse patientmodeller bruges derefter til præcist at lokalisere CRES af alle maxillary tænder.

En finite element tilgang til lokalisering af center for modstand af maxillary tænder

The center of resistance (CRES) is regarded as the fundamental reference point for predictable tooth movement. The methods used to estimate the CRES of ...

Nu er det første gang, at et arbejde er blevet gjort, der præsenterer en trin-for-trin guide til, hvordan man finde ud af centrum for modstand. Og det er virkelig vigtigt, fordi enhver forskning, der har til hensigt at bygge videre på det ikke behøver at nu gå tilbage til tegnebrættet, slags genopfinde hjulet igen, og derefter komme videre. Og det tager en enorm mængde af byrden fra enhver forskning, der har til hensigt at bygge videre på dette center for modstand koncept.Denne trin-for-trin metode vil sætte det videnskabelige samfund til at opnå en 3D-placering af centrum for masse for en tand eller et sæt tænder i en standardiseret måde. Denne teknik kan anvendes både maxillary samt mandibulære dentition. Det ville være interessant at anvende dette begreb til lignende komplekse tand bevægelse med multi-beslag forsamling.For segmentering af tænder og knogler, indlæse de rå DICOM filer af keglestrålen computertomografi billede i en passende medicinsk billedbehandling software program, og beskære billedet til kun at omfatte tænder og knogler af interesse. Højreklik på fanen Maske, og opret en ny maske til billedet. Klik på værktøjet Redigering af flere udsnit, og vælg den aksiale, koronale eller sagittale visning.Marker nogle af udsnitne manuelt efter behov, og vælg interpolatværktøjet for at fylde lydstyrken for de oversprudlede udsnit. Klik derefter på Anvend, og højreklik på masken for at generere 3D-diskenheden til tanden. Når der er genereret et 3D-volumen for hver af interessepunkter, skal du vælge alle 3D-tænderne og højreklikke for at vælge Udjævning.Hvis du vil segmentere knoglerne, skal du højreklikke på fanen for Mask og oprette en ny maske til billedet. Hvis du vil udfylde de store huller, der er synlige i masken, skal du klikke på værktøjet Dynamisk områdesekning. Højreklik derefter på masken for at generere 3D-volumen til knoglen.Til rengøring og maskering af billederne skal du åbne et passende softwareprogram til dataoptimering og indsætte i de valgte 3D-objekter. For de duplikerede tænder i gruppe et skal du klikke på kurvemodulet og indstillingen Opret kurve og manuelt tegne en kurve rundt om cementoenamel-krydset for alle de duplikerede tænder. Dupliker 3D-objekterne fra gruppe et for at generere objekterne for gruppe to, og klik på Objekt i feltet Objekttræ.Slet kroneoverfladen for hvert objekt i gruppe to på listen Overflade, og klik på Designmodul og Hule for at anvende de ønskede parametre. Klik på Objekt i feltet Objekttræ i gruppe et, og slet rodoverfladen for hver gruppe ét objekt. Vælg indstillingen Fyld hul normal, og klik på Tilføj kontur og anvend.Hele rummet vil blive fyldt. Vælg designmodulet og den lokale forskydning, og vælg hele kroneoverfladen. Markér indstillinger for design og Forskydningsafstand og Formindsket afstand, og klik på Anvend.Opret ikke-mangfoldig assembly, hovedenhed og Maxilla i Remesh-modulet, og vælg gennemskviende objekt for alle objekter. Derefter opdeles den ikke-mangfoldige samling. Opdel den ikke-mangfoldige samling to gange mere ved hjælp af et gennemskjÃ jÃ¥ndende objekt som alle objekterne fra gruppe et og alle objekterne fra gruppe to, og klik pÃ¥ Anvend efter hver opdeling.Klik på Adaptiv Remesh, og marker alle de krydsende enheder, og klik på Anvend. Klik derefter på Split Non-Manifold Assembly. Klik på Opret ikke-mangfoldig assembly, hovedenhed og individuelt objekt fra gruppe to fra objekttræet, og vælg Gennemskjã jÃ 0neenhed, og vælg Respektive objekt, der svarer til tandtypen.Klik på Adaptiv Remesh, og vælg den krydsende enhed. Klik derefter på Opret ikke-mangfoldig assembly. For at generere en 0,2 millimeter ensartet bredde af parodontale ledbånd ved hjælp af ikke-manifold teknik, er det afgørende at følge den samme rækkefølge for de vigtigste og krydsende enheder som påvist.Når hver tand er blevet behandlet som vist, skal du klikke på Opret volumenmaske og vælge maskeparametrene. Klik på Fil og kør script i Abacus, og vælg Model_setup_Part1.py. Klik på Simulering, Dele, Maxilla og Overflader.Angiv overfladenavnet, og vælg Efter vinkel under Vælg området på overfladen, og angiv 15 som vinkel. Klik på Simulering og dele, og vælg UL1 og Overflader. Nævn overfladen UL1.Vælg Enkeltvis under Vælg området for Surface, vælg tanden på skærmen, og klik på Udført. Når alle tandoverfladerne er blevet behandlet, skal du klikke på Modeller, Simulering og Dele og vælge UL1_PDL og overflader. Navnd overfladen UL1_PDL_Inner.Vælg Efter vinkel under Vælg området på overfladen, og angiv 15 som vinkel. Vælg UL1_PDL og Overflader, og navnd UL1_PDL_Outer. Vælg Efter vinkel under Vælg området på overfladen, og angiv 15 som vinkel.Når alle parodontale ledbånd er blevet behandlet, skal du klikke på Fil og Kør Script og vælge Model_setup_Part2.py. Klik på Simulering og BC All for navnet, og angiv trinnet som initial.Klik på Simulering, Assembly, Sets, og navnd U1_y_force. Vælg en node i midten af kronen på spændets overflade af den øverste centrale fortænder, og vælg Individuelt i Vælg noderne for sættet. Klik derefter på Sæt og Opret sæt, og navnd U1_z_force.Hvis du vil konfigurere modellen, skal du klikke på Fil og kør script og Model_setup_Part3.py. Klik derefter på Fil og kør script, og vælg Functions.py. Hvis du vil behandle modellen, skal du klikke på Fil og kør script og Job_submission.py.Angiv siderne af tænderne i dialogboksen Undertryk alle baseret på begrænsningerne, og klik på Okay. Skriv Y i dialogboksen Jobafsendelse for at køre analysen for den angivne tand eller tænder, og klik på Okay. Skriv derefter I dialogboksen Rute til analyse skal du angive Y for at angive kraftprogrammet og klikke på Okay.Hvis du vil estimere modstandscentret, skal du vælge Filer, Kør script og Bulk_process.py. Skriv Y for den angivne tand eller tænder i dialogboksen Analysér flere job, og klik på Okay. Skriv Y for det angivende kraftprogram i dialogboksen Analysevejledning, og klik på Okay.Angiv det specifikke tandnummer som beskrevet i de navngivne forekomster i dialogboksen Hent input, og klik på Okay. Kontroller derefter koordinaterne for Force About Point og Anslået placering i feltet Kommando. For at kontrollere segmentering og manuel disposition som påvist, en maxillary første kindtand blev udvundet fra en tør kranium og en kegle stråle computertomografi billede blev taget.Meshing blev derefter udført. Der blev ikke observeret nogen signifikant forskel i de lineære og volumetriske målinger, der blev foretaget på tandens finite elementmodel og den faktiske tand målt i laboratoriet. For at kontrollere gyldigheden af den brugerdefinerede algoritme til bestemmelse af centrum af modstand af et objekt, en forenklet model af en stråle indkapslet i en kappe kan bruges i de indledende faser af script skabelse.Ved at følge den definerede algoritme og dens beregninger, kan centrum af modstand af modellen stråle forudsiges. Her kan de materialeegenskaber, der er tildelt strukturerne, observeres. Forskelle i modellering af de materielle egenskaber af parodontale ledbånd og knogle kan påvirke den endelige placering af centrum af modstand af en tand.For at standardisere kraftvektorerne og for at finde placeringen af modstandscentret kan et kartesisk koordinatsystem konstrueres af X-, Y- og Z-orienteringerne som angivet. R-punktet er specifikt for hver tand defineret som det geometriske centrum på kronens lukkebeslagets overflade og vælges til at tilnærme det nærmeste sted, hvor en operatør kan placere et beslag for at anvende ortodontiske kræfter. I denne repræsentative analyse var placeringen af modstandscentret langs X-koordinaten, da et kraftsystem blev anvendt langs Y- og Z-koordinaterne, forskellige, men de gennemsnitlige forskelle var små.Finite element analyser kan være meget kedeligt for nye brugere. Sørg for at være tålmodig og metodisk de første par gange du udfører forbehandling trin. Så denne forskning er en fond forskning.Nogle af anvendelserne af dette kan forudsige tandbevægelser, hvilket er meget, meget afgørende for virksomheder, der arbejder inden for aligners. Det kan bruges til at finde ud af centrum af modstand af mange tænder, segmenter af tænder, et cetera, de bivirkninger, der genereres under tandbevægelse, og meget, meget vigtigt måske i at finde ud af at fremskynde tandbevægelse.

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Mechanical Engineering

Biology

Unit 1

Center of Gravity and Centroid

SCIENTISTS IN ACTION

Choice and No-Choice Assays for Testing the Resistance of A. thaliana to Chewing Insects

Larvae of the small white cabbage butterfly are a pest in agricultural settings. This caterpillar species feeds from plants in the cabbage family, which ...

Methods for the Study of the Zebrafish Maxillary Barbel

Barbels are skin sensory appendages found in fishes, reptiles and amphibians.  The zebrafish, Danio rerio, develops two pairs of barbels- a short nasal ...

Bioassays for Monitoring Insecticide Resistance

Pest resistance to pesticides is an increasing problem because pesticides are an integral part of high-yielding production agriculture. When few products ...

Expression, Detergent Solubilization, and Purification of a Membrane Transporter, the MexB Multidrug Resistance Protein

Multidrug resistance (MDR), the ability of a cancer cell or pathogen to be resistant to a wide range of structurally and functionally unrelated ...

Characterizing Herbivore Resistance Mechanisms: Spittlebugs on Brachiaria spp. as an Example

Characterizing Herbivore Resistance Mechanisms: Spittlebugs on Brachiaria spp. as an Example

Plants can resist herbivore damage through three broad mechanisms: antixenosis, antibiosis and tolerance1. Antixenosis is the degree to which the plant is ...

Quantitative Comparison of cis-Regulatory Element (CRE) Activities in Transgenic Drosophila melanogaster

Quantitative Comparison of cis-Regulatory Element CRE Activities in Transgenic Drosophila melanogaster

Kvantitativ sammenligning af Cis-Regulatory Element (CRE) Aktiviteter i transgene Drosophila melanogaster</em

Gene expression patterns are specified by cis-regulatory element (CRE) sequences, which are also called enhancers or cis-regulatory modules. A typical CRE ...

An Explant Assay for Assessing Cellular Behavior of the Cranial Mesenchyme

En Eksplantation Assay for vurdering Cellulær Behavior af Cranial mesenkym

The central nervous system is derived from the neural plate that undergoes a series of complex morphogenetic movements resulting in formation of the ...

Assessing Murine Resistance Artery Function Using Pressure Myography

Vurdere Murine Resistance Artery Funktion Brug Pressure Myography

Pressure myograph systems are  exquisitely useful in the functional assessment of small arteries, pressurized  to a suitable transmural pressure. The  ...

Isolation of Microvascular Endothelial Tubes from Mouse Resistance Arteries

Isolering af microvaskulæreendothelial Tubes fra Mouse modstandskar

The control of blood flow by the resistance vasculature regulates the supply of oxygen and nutrients concomitant with the removal of metabolic ...

Autonomously Bioluminescent Mammalian Cells for Continuous and Real-time Monitoring of Cytotoxicity

Autonomt Bioluminescent pattedvrceller for vedvarende og Real-time overvågning af cytotoksicitet

Mammalian  cell-based in vitro assays have been  widely employed as alternatives to animal testing for toxicological studies but  have been limited due to ...