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

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

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
<ol><li>לרכוש תמונה CBCT של הראש והפנים16.</li>
	<li>בדוק את התמונה ליישור השן, שיניים חסרות, גודל voxel, שדה תצוגה ואיכות כוללת ש?...

<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>

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...

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.

<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

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.

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, ?...

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

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 .

גישה אלמנט סופי לאיתור מרכז העמידות של שיניים מקסלסת

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

עכשיו זה בפעם הראשונה כי עבודה נעשתה המציג מדריך צעד אחר צעד על איך להבין את מרכז ההתנגדות. וזה באמת חשוב כי כל מחקר שמתכוון לבנות עליו לא צריך עכשיו לחזור ללוח השרטוט, סוג של להמציא מחדש את הגלגל שוב, ולאחר מכן להתקדם. וזה מוריד כמות עצומה של נטל מכל מחקר שמתכוון לבנות על מרכז זה של מושג ההתנגדות.שיטה זו צעד אחר צעד תעצים את הקהילה המדעית להשיג מיקום תלת-מימדי של מרכז המסה עבור שן או קבוצת שיניים באופן סטנדרטי. טכניקה זו יכולה להיות מיושמת הן maxillary, כמו גם שקע mandibular. יהיה מעניין ליישם מושג זה על תנועת שן מורכבת דומה עם הרכבה מרובת סוגריים.לפילוח השיניים והעצם, טען את קבצי ה-DICOM הגולמיים של תמונת הטומוגרפיה המחושבת של קרן החרוט לתוכנת הדמיה רפואית מתאימה, וחתוך את התמונה כך שתכלול רק את השיניים והעצמות המעניינים. לחצו לחיצה ימנית על הכרטיסייה 'מסיכה' וצור מסיכה חדשה לתמונה. לחצו על הכלי עריכת פרוסות מרובות, ובחרו בתצוגת הסרנים, ה-coronal או הסגיטל.סמן ידנית חלק מהפרוסות לפי הצורך, ובחר בכלי אינטרפולאט כדי למלא את עוצמת הקול עבור הפרוסות שהמערכת דילגה עליהן. לאחר מכן לחצו על 'החל' ולחצו לחיצה ימנית על המסיכה ליצירת אמצעי האחסון תלת-מימדי לשן. כאשר נוצר אמצעי אחסון תלת-מימדי עבור כל שן מעניינת, בחרו בכל השיניים תלת-מימדיות ולחצו לחיצה ימנית לבחירת 'החלקה'.כדי לקטע את העצמות, לחץ באמצעות לחצן העכבר הימני על הכרטיסיה עבור מסיכה וצור מסיכה חדשה עבור התמונה. למילוי החורים הגדולים הגלויים במסכה, לחצו על הכלי גידול אזור דינמי. לאחר מכן לחץ באמצעות לחצן העכבר הימני על המסכה כדי ליצור את עוצמת הקול תלת-מימדית עבור העצם.לניקוי ורשוח של התמונות, פתחו תוכנה מתאימה למיטוב נתונים והדביקו את העצמים תלת-ממדיים שנבחרו. לשיניים המשוכפלות בקבוצה הראשונה, לחצו על האפשרות 'מודול עקומה' ו'צור עקומה', וציירו ידנית עקומה סביב צומת המלט עבור כל השיניים המשוכפלות. שכפלו את העצמים תלת-ממדיים מקבוצה אחת כדי ליצור את העצמים לקבוצה 2, ובתיבה עץ אובייקט, לחצו על 'עצם'.מהרשימה Surface, מחק את משטח הכתר עבור כל אובייקט בקבוצה 2 ולחץ על מודול עיצוב וחלול כדי להחיל את הפרמטרים הרצויים. בקבוצה אחת, מהתיבה עץ אובייקט, לחץ על אובייקט ומחק את משטח הבסיס עבור כל אובייקט קבוצה אחת. בחרו באפשרות 'מילוי חור רגיל' ולחצו על האפשרות 'הוסף מיתאר והחל'.כל החלל יתמלא. בחרו במודול העיצוב ובהיסט המקומי ובחרו את משטח הכתר כולו. בדקו את האפשרויות 'עיצוב' ו'מרחק היסט' ו'מרחק פוחת', ולחצו על 'החל'.במודול Remesh, צור הרכבה ללא סעפות, ישות ראשית ומקסיליה מעץ האובייקט ובחר ישות מצטלבים עבור כל האובייקטים. לאחר מכן לפצל את ההרכבה ללא סעפת. פצל את ההרכבה שאינה סעפת פעמיים נוספות באמצעות ישות מצטלבים כמו כל האובייקטים מקבוצה אחת וכל האובייקטים מקבוצה 2 ולחץ על החל לאחר כל פיצול.לחץ על Remesh מסתגל ובחר את כל הישויות מצטלבים ולחץ על החל. לאחר מכן לחץ על פיצול הרכבה שאינה סעפת. לחץ על צור הרכבה ללא סעפות, ישות ראשית ואובייקט בודד מקבוצה 2 מעץ האובייקט ובחר ישות מצטלבים ובחר אובייקט בהתאמה המתאים לסוג השן.לחץ על רמש מסתגל ובחר את הישות המשולבת. לאחר מכן לחץ על צור הרכבה שאינה סעפת. כדי ליצור רוחב אחיד 0.2 מילימטר של רצועה חניכיים באמצעות טכניקה ללא סעפת, זה קריטי כדי לעקוב אחר אותו סדר עבור הישויות העיקריות מצטלבים כפי שהוכח.לאחר שכל שן עובדה כפי שהוכח, לחץ על צור רשת שינוי של אמצעי אחסון ובחר את פרמטרי רשת שינוי. ב- Abacus, לחץ על קובץ והפעל קובץ Script ובחר Model_setup_Part1.py. לחץ על הדמיה, חלקים, מקסילה ומשטחים.הזינו את שם פני השטח ותחת בחרו את אזור פני השטח, בחרו 'לפי זווית' והגדירו 15 כזווית. לחץ על הדמיה וחלקים ובחר UL1 ומשטחים. תן שם לפני השטח UL1.תחת בחר את אזור פני השטח, בחר בנפרד, בחר את השן על המסך ולחץ על בוצע. לאחר שכל משטחי השן עובדו, לחץ על מודלים, סימולציה וחלקים ובחר UL1_PDL ומשטחים. תן שם למשטח UL1_PDL_Inner.תחת בחר את אזור המשטח, בחר לפי זווית והזן 15 כזווית. בחר UL1_PDL ומשטחים ותן שם למשטח UL1_PDL_Outer. תחת בחר את אזור המשטח, בחר לפי זווית והגדר 15 כזווית.לאחר שכל הרצועות חניכיים עובדו, לחץ על קובץ והפעלה של Script ובחר Model_setup_Part2.py. לחץ על הדמיה ועל BCs. הזן BC הכל עבור השם והגדר את השלב כראשי תיבות.לחץ על הדמיה, הרכבה, ערכות ותן שם U1_y_force. בחר צומת במרכז הכתר על משטח האבזם של החותך המרכזי העליון ובבחירת הצמתים עבור הסט, בחר בנפרד. לאחר מכן לחץ על קבע וצור סט ותן שם לקבוצה U1_z_force.כדי להגדיר את המודל, לחץ על קובץ והפעלה של Script ובחר Model_setup_Part3.py. לאחר מכן לחץ על קובץ והפעלה של Script ובחר Functions.py. כדי לעבד את המודל, לחץ על קובץ והפעלה של Script ובחר Job_submission.py.בתיבת הדו-שיח 'העלם הכל', הזינו את דפנות השיניים בהתאם לאילוצים ולחצו על הלחצן 'אוקיי'. בתיבת הדו-שיח שליחת משימה, הזן Y כדי להפעיל את הניתוח עבור השן או השיניים שצוינו ולחץ על אישור. לאחר מכן, בתיבת הדו-שיח הוראות ניתוח, הזן Y כדי לציין את יישום הכוח ולחץ על אישור.כדי להעריך את מרכז ההתנגדות, בחר קובץ, הפעל קובץ Script ולאחר מכן Bulk_process.py. בתיבת הדו-שיח ניתוח משימות מרובות, הזן Y עבור השן או השיניים שצוינו ולחץ על אישור. בתיבת הדו-שיח הוראות הגעה לניתוח, הזן Y עבור יישום הכוח המציין ולחץ על אישור.בתיבת הדו-שיח קבל קלט, הזן את מספר השן הספציפי כמפורט במופעים בעלי השם ולחץ על אישור. לאחר מכן סמן את הקואורדינטות עבור נקודת הכופה אודות ומיקום משוער בתיבה פקודה. כדי לאמת את הפילוח ואת קווי המתאר הידני כפי שהוכח, טוחנת ראשונה מקסימלית הוצאה מגולגולת יבשה ותצולמת טומוגרפיה ממוחשבת של קרן חרוט צולמה.לאחר מכן בוצעה רשת. לא נצפו הבדלים משמעותיים במדידות ליניאריות ונפחיות שנעשו במודל היסוד הסופי של השן ושן בפועל כפי שנמדד במעבדה. כדי לאמת את חוקיות האלגוריתם המוגדר על-ידי המשתמש בקביעת מרכז ההתנגדות של אובייקט, ניתן להשתמש במודל פשוט יותר של קרן עטופה במנטה בשלבים הראשונים של יצירת סקריפטים.על ידי ביצוע האלגוריתם המוגדר וחישוביו, ניתן לחזות את מרכז ההתנגדות של קרן המודל. כאן, ניתן לראות את תכונות החומר שהוקצו למבנים. הבדלים במודלים של המאפיינים החומריים של הרצועה המחזורית והעצם יכולים להשפיע על המיקום הסופי של מרכז ההתנגדות של השן.כדי לתקנן את וקטור הכוח ולאתר את המיקום של מרכז ההתנגדות, ניתן לבנות מערכת קואורדינטות קרטזית על ידי האוריינטציות X, Y ו- Z כפי שצוין. נקודת R הספציפית לכל שן מוגדרת כמרכז הגיאומטרי על משטח האבזם של הכתר ונבחרת להעריך את המיקום הקרוב ביותר שבו מפעיל עשוי למקם סוגר כדי להחיל כוחות אורתודונטיים. בניתוח מייצג זה, מיקומי מרכז ההתנגדות שהושגו לאורך קואורדינטת X כאשר מערכת כוח הוחלה לאורך הקואורדינטות Y ו- Z היו שונים, אך ההבדלים הממוצעים היו קטנים.ניתוחי אלמנטים סופיים יכולים להיות מייגעים מאוד עבור משתמשים חדשים. טפל להיות סבלני ושיטתי בפעמים הראשונות שאתה מבצע את שלבי העיבוד מראש. אז המחקר הזה הוא מחקר קרן.חלק מהיישומים של זה יכול להיות חיזוי תנועת השן, וזה מאוד, מאוד חיוני עבור חברות הפועלות בתחום של aligners. זה יכול לשמש כדי להבין את מרכז ההתנגדות של שיניים רבות, קטעים של שיניים, וכולי, תופעות הלוואי הנוצרות במהלך תנועת השן, ומאוד, מאוד חשוב אולי להבין איך להאיץ את תנועת השן.

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

בחירה אין ברירה מבחני לבחינות ההתנגדות של thaliana א &#39;חרקים לעיסת

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

שיטות מחקר של דג הזברה לסתי בינית

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

Bioassays עבור ההתנגדות הדברה ניטור

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

הביטוי, solubilization דטרגנט, ועל טיהור Transporter ממברנה, חלבון ההתנגדות MexB Multidrug

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

אפיון מנגנוני ההתנגדות אוכלי עשב: Spittlebugs על Brachiaria Spp. כדוגמה

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

השוואה כמותית של Cis-רגולטוריות (Cre) אלמנט פעילות טראנסגנטי תסיסנית 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

Assay Explant להערכת התנהגות ניידת של mesenchyme הגולגולת

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

הערכת תפקוד עורקי התנגדות Murine באמצעות לחץ 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

בידוד של כלי הדם האנדותל צינורות מעורקי עכבר התנגדות

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

תאי יונקים האוטונומיים bioluminescent לניטור רציף וזמן אמת של Cytotoxicity

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