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 ønsker å anerkjenne Charles Burstone Foundation Award for å støtte prosjektet.

Et institusjonelt gjennomgangsstyrefritak ble innhentet for evaluering av CBCT-volumer arkivert i Division of Oral og Maxillofacial Radiology (IRB No. 17-071S-2).
1. Volumvalg og kriterier
<ol><li>Skaffe et CBCT bilde av hodet og ansiktet16.</li>
	<li>Undersøk bildet for tannjustering, manglende tenner, voxel størrelse, synsfelt og generell kvalitet på bildet.</li>
	<li>Kontroller at voxelstørrelsen ikke er større enn 350 μm (0,35 mm).</li>
</ol><p class="jove_t...

<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 studien viser et sett med verktøy for å etablere en konsekvent arbeidsflyt for begrenset elementanalyse (FEA) av modeller av maksillære tenner avledet fra CBCT-bilder av pasienter for å bestemme deres CRES. For klinikeren ville et klart og enkelt kart over CRES av maksillære tenner være et uvurderlig klinisk verktøy for å planlegge tannbevegelser og forutsi bivirkninger. Den begrensede elementmetoden (FEM) ble introdusert i dental biomekanisk forskning i 197317,...

Sentrum av motstand (CRES) av en tann eller segment av tenner er analogt med midten av massen av en fri kropp. Det er et begrep lånt fra feltet av mekanikk av stive kropper. Når en enkelt kraft påføres ved CRES, oversettelse av tannen i retning av virkningslinjen av kraften skjer1,2. Posisjonen til CRES avhenger ikke bare av tannens anatomi og egenskaper, men også på miljøet (f.eks periodontal ligament, omkringliggende bein, tilstøtende tenner). Tannen er en behersket kropp, noe som gjør sin CRES lik sentrum av masse av en fri kropp. Ved manipulering av apparater vurderer de fleste kjeveortopede forholdet mellom kraftvektoren til CRES av en tann eller en gruppe tenner. Faktisk, om et objekt vil vise tipping eller kroppslig bevegelse når det sendes til en enkelt kraft bestemmes hovedsakelig av plasseringen av CRES av objektet og avstanden mellom kraftvektoren og CRES. Hvis dette kan forutsies nøyaktig, vil behandlingsresultatene bli sterkt forbedret. Dermed kan en nøyaktig estimering av CRES i stor grad øke effektiviteten av ortodontisk tannbevegelse.
I flere tiår har ortodontisk feltet vært revisiting forskning om plasseringen av CRES av en gitt tann, segment, eller bue1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12. Disse studiene har imidlertid vært begrenset i deres tilnærming på mange måter. De fleste studier har bestemt CRES for bare noen få tenner, utelater flertallet. For eksempel har den maksillære sentrale fortenneren og det maksillære snittsegmentet blitt evaluert ganske omfattende. På den annen side er det bare noen få studier på maksillærhunde og første molar og ingen for de gjenværende tennene. Også mange av disse studiene har bestemt plasseringen av CRES basert på generiske anatomiske data for tenner, målinger fra todimensjonale (2D) radiografer, og beregninger på 2D-tegninger8. I tillegg bruker noe av den nåværende litteraturen generiske modeller eller tredimensjonale (3D) skanninger av dentiformmodeller i stedet for menneskelige data4,8. Som ortodontika skifter til 3D-teknologi for planlegging tannbevegelse, er det avgjørende å besøke dette konseptet for å utvikle en 3D, vitenskapelig forståelse av tannbevegelse.
Med teknologiske fremskritt som resulterer i økt beregningskraft og modelleringevner, har evnen til å skape og studere mer komplekse modeller økt. Innføringen av computertomografiskanning og kjeglestråle computertomografi (CBCT) skanning har skyvemodeller og beregninger fra 2D-verdenen til 3D. Samtidige økninger i datakraft og programvarekompleksitet har gjort det mulig for forskere å bruke 3D-radiografer til å trekke ut nøyaktige anatomiske modeller for bruk i avansert programvare for å segmentere tennene, bein, periodontal ligament (PDL), og ulike andre strukturer7,8,9,10,13,14,15. Disse segmenterte strukturene kan konverteres til et virtuelt nett for bruk i teknisk programvare for å beregne responsen fra et system når en gitt kraft eller forskyvning brukes på det.
Denne studien foreslår en bestemt, replikerbar metodikk som kan brukes til å undersøke hypotetiske kjeveortopediske kraftsystemer som brukes på modeller avledet fra CBCT-bilder av levende pasienter. Ved bruk av denne metodikken kan etterforskerne deretter estimere CRES av ulike tenner og ta hensyn til den biologiske morfologien til tannstrukturer, som tannanatomi, antall røtter og deres orientering i 3D-rom, massefordeling og struktur av periodontale vedlegg. En generell oversikt over denne prosessen vises i figur 1. Dette er for å orientere leseren til den logiske prosessen som er involvert i generering av 3D-tannmodeller for å finne 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

Motstandssenteret (CRES)regnes som det grunnleggende referansepunktet for forutsigbar tannbevegelse. Metodene som brukes til å estimere CRES av tenner varierer fra tradisjonelle radiografiske og fysiske målinger til in vitro analyse på modeller eller prøver. Teknikker som involverer begrenset elementanalyse av høydose mikro-CT-skanninger av modeller og enkelttenner har vist mye løfte, men lite har blitt gjort med nyere, lavdose og lavoppløsnings kjeglestrålecomputertomografi (CBCT) bilder. CRES for bare noen få utvalgte tenner (dvs. maksillær sentral fortenner, hundeog første molar) har blitt beskrevet; resten har i stor grad blitt ignorert. Det er også behov for å beskrive metodikken for å bestemme CRES i detalj, slik at det blir lett å gjenskape og bygge videre på.
Denne studien brukte rutinemessige CBCT-pasientbilder for å utvikle verktøy og en arbeidsflyt for å oppnå begrensede elementmodeller for å finne CRES av maksillære tenner. CBCT-volumbildene ble manipulert til å trekke ut tredimensjonale (3D) biologiske strukturer som var relevante for å bestemme CRES av de maksillære tennene etter segmentering. De segmenterte objektene ble rengjort og omgjort til et virtuelt nett som består av tetrahedral (tet4) trekanter med en maksimal kantlengde på 1 mm med 3matisk programvare. Modellene ble videre omgjort til et solid volumetrisk nett av tetrahedrons med en maksimal kantlengde på 1 mm for bruk i begrenset elementanalyse. Ingeniørprogramvaren, Abaqus, ble brukt til å forhåndsbehandle modellene for å opprette en montering og angi materialegenskaper, samhandlingsforhold, grenseforhold og lastapplikasjoner. Lastene, når de ble analysert, simulerte påkjenningene og stammene på systemet, og hjalp til med å finne CRES. Denne studien er det første trinnet i nøyaktig prediksjon av tannbevegelse.

For å verifisere segmentering og manuell disposisjon som beskrevet i Prosedyrer-delen (trinn 2), ble en maksillær første molar hentet fra en tørr hodeskalle, og et CBCT-bilde ble tatt. Bildebehandlings- og redigeringsprogramvaren Mimics ble brukt til å skissere tannen manuelt som beskrevet i trinn 2. Deretter ble meshing utført, de segmenterte modellene ble rengjort med 3matic programvare, og de ble importert til Abaqus for analyse. Vi fant ingen signifikant forskjell i de lineære ...

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 studien skisserer de nødvendige verktøyene for å utnytte lavdose tredimensjonale kjeglestrålebaserte pasientbilder av maxilla og maksillære tenner for å oppnå begrensede elementmodeller. Disse pasientmodellene brukes deretter til å nøyaktig lokalisere CRES av alle maksillære tenner.

En begrenset element tilnærming for å finne sentrum for motstand av maksillære tenner

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

Nå er dette for første gang at det er gjort et arbeid som presenterer en trinnvis veiledning om hvordan man finner ut motstandssenteret. Og dette er veldig viktig fordi enhver forskning som har til hensikt å bygge på det ikke trenger å nå gå tilbake til tegnebrettet, slags gjenoppfinne hjulet igjen, og deretter gå videre. Og det tar av en enorm mengde byrde av enhver forskning som har til hensikt å bygge på dette sentrum av motstand konseptet.Denne trinnvise metoden vil styrke det vitenskapelige samfunnet til å få en 3D-plassering av massesenteret for en tann eller et sett med tenner på en standardisert måte. Denne teknikken kan brukes både maksillær og mandibulær dentition. Det ville være interessant å bruke dette konseptet til lignende kompleks tannbevegelse med multi-brakett montering.For segmentering av tenner og bein, last de rå DICOM-filene til kjeglestrålen computertomografibilde inn i et passende medisinsk bildebehandlingsprogram, og beskjær bildet for å inkludere bare tennene og beinene av interesse. Høyreklikk kategorien for Mask, og opprett en ny maske for bildet. Klikk på redigeringsverktøyet for flere stykker, og velg aksial-, koronar- eller sagittalvisningen.Uthev noen av stykkene manuelt etter behov, og velg Interpolate-verktøyet for å fylle opp volumet for de hoppete stykkene. Klikk deretter Påfør, og høyreklikk på masken for å generere 3D-volumet for tannen. Når et 3D-volum er generert for hver tann av interesse, velger du alle 3D-tennene og høyreklikker for å velge Utjevning.Hvis du vil segmentere beinene, høyreklikker du på fanen for Maske og oppretter en ny maske for bildet. Hvis du vil fylle de store hullene som er synlige i masken, klikker du verktøyet Dynamisk områdevekst. Høyreklikk deretter på masken for å generere 3D-volumet for beinet.For rengjøring og maskering av bildene, åpne et passende dataoptimaliseringsprogram og lim inn de valgte 3D-objektene. For de dupliserte tennene i gruppe én klikker du alternativet Kurvemodul og Opprett kurve, og tegner manuelt en kurve rundt cementoenamel-krysset for alle dupliserte tenner. Dupliser 3D-objektene fra gruppe én for å generere objektene for gruppe to, og klikk Objekt i Objekttre-boksen.Slett kroneoverflaten for hvert objekt i gruppe to fra Surface-listen, og klikk Utformingsmodul og Hul for å bruke de ønskede parameterne. Klikk Objekt i Objekttre-boksen i gruppe én, og slett rotoverflaten for hver gruppe ett objekt. Velg alternativet Fyllhulls normal, og klikk på Legg til kontur og bruk.Hele plassen vil bli fylt. Velg utformingsmodulen og den lokale forskyvningen, og velg hele kroneoverflaten. Merk av for Utforming og Forskyvningsavstand og Redusert avstand, og klikk Bruk.Opprett ikke-manifoldsamling, hovedenhet og Maxilla fra objekttreet i Remesh-modulen, og velg kryssende enhet for alle objekter. Del deretter den ikke-mangfoldige forsamlingen. Del den ikke-mangfoldige samlingen to ganger til ved hjelp av en kryssende enhet som alle objektene fra gruppe ett og alle objektene fra gruppe to, og klikk Bruk etter hver deling.Klikk Adaptiv Remesh, velg alle de kryssende enhetene, og klikk Bruk. Klikk deretter Del ikke-manifoldmontering. Klikk Opprett ikke-mangfoldig samling, hovedenhet og enkeltobjekt fra gruppe to fra objekttreet, og velg Kryssende enhet, og velg Respektive objekt som tilsvarer tanntypen.Klikk Adaptiv Remesh, og velg den kryssende enheten. Klikk deretter Opprett ikke-manifold samling. For å generere en 0,2 millimeter jevn bredde av periodontal ligament ved hjelp av ikke-manifold teknikken, er det viktig å følge samme rekkefølge for de viktigste og kryssende enheter som demonstrert.Når hver tann er behandlet som demonstrert, klikker du på Opprett volumnett og velger nettingparametrene. Klikk Fil og kjør skript i Abacus, og velg Model_setup_Part1.py. Klikk Simulering, Deler, Maxilla og Overflater.Skriv inn overflatenavnet, og velg Etter vinkel under Velg område på overflaten og angi 15 som vinkel. Klikk Simulering og deler, og velg UL1 og Surfaces. Gi overflaten navnet UL1.Velg Individuelt under Velg Område for Surface, velg tannen på skjermen og klikk Ferdig. Når alle tannflatene er behandlet, klikker du Modeller, Simulering og deler og velger UL1_PDL og Overflater. Gi overflaten et navn UL1_PDL_Inner.Velg Etter vinkel under Velg Område på Surface, og angi 15 som vinkel. Velg UL1_PDL og Surfaces, og gi UL1_PDL_Outer. Velg Etter vinkel under Velg område på Surface, og angi 15 som vinkel.Når alle periodontal leddbånd er behandlet, klikker du Fil og kjør skript og velger Model_setup_Part2.py. Klikk Simulering og BCer. Angi BC All for navnet, og angi trinnet som første.Klikk Simulering, Samling, Sett og gi settet et navn U1_y_force. Velg en node i midten av kronen på spenneoverflaten på den øvre sentrale forsiren, og velg individuelt i Velg nodene for settet. Klikk deretter Sett og Opprett sett, og gi settet et navn U1_z_force.Hvis du vil konfigurere modellen, klikker du Fil og kjør skript og velger Model_setup_Part3.py. Klikk deretter Fil og Kjør skript, og velg Functions.py. Hvis du vil behandle modellen, klikker du Fil og kjør skript og velger Job_submission.py.Skriv inn sidene av tennene basert på begrensningene i dialogboksen Skjul alle, og klikk Ok. I dialogboksen Jobbinnsending skriver du inn Y for å kjøre analysen for den angitte tannen eller tennene, og klikk Ok. Deretter skriver du inn Y i dialogboksen Retninger for analyse for å angi kraftprogrammet og klikke Ok.Hvis du vil estimere motstandssenteret, velger du Fil, Kjør skript og Bulk_process.py. Skriv inn Y for den angitte tannen eller tennene i dialogboksen Analyser flere jobber, og klikk Ok. I dialogboksen Retninger for analyse skriver du inn Y for det angitte kraftprogrammet, og klikker Ok.Skriv inn det bestemte tannnummeret som beskrevet i de navngitte forekomstene i dialogboksen Hent inndata, og klikk Ok. Kontroller deretter koordinatene for Force About Point og Estimert plassering i Kommando-boksen. For å verifisere segmentering og manuell disposisjon som demonstrert, ble en maksillær første molar hentet fra en tørr hodeskalle og et kjeglestråle computertomografibilde ble tatt.Meshing ble deretter utført. Ingen signifikant forskjell i lineære og volumetriske målinger gjort på den begrensede elementmodellen av tannen og selve tannen målt i laboratoriet ble observert. For å bekrefte gyldigheten av den brukerdefinerte algoritmen for å bestemme motstandssenteret til et objekt, kan en forenklet modell av en stråle innkapslet i en skjede brukes i begynnelsen av skriptopprettingen.Ved å følge den definerte algoritmen og dens beregninger, kan sentrum av motstand av modellstrålen forutsies. Her kan materialegenskapene som er tilordnet strukturene, observeres. Forskjeller i modellering av de materielle egenskapene til periodontal ligament og bein kan påvirke den endelige plasseringen av midten av motstanden til en tann.For å standardisere kraftvektorene og for å finne posisjonen til motstandssenteret, kan et kartesisk koordinatsystem konstrueres av X-, Y- og Z-orienteringene som angitt. R-punktet som er spesifikt for hver tann er definert som det geometriske senteret på kronens spenneoverflate og er valgt til omtrentlig det nærmeste stedet der en operatør kan plassere en brakett for å påføre ortopediske krefter. I denne representative analysen var plasseringene av motstandssenteret som ble oppnådd langs X-koordinaten når et kraftsystem ble brukt langs Y- og Z-koordinatene forskjellige, men de gjennomsnittlige forskjellene var små.Begrensede elementanalyser kan være svært kjedelige for nye brukere. Pass på å være tålmodig og metodisk de første gangene du utfører forhåndsbehandlingstrinnene. Så denne forskningen er en grunnforskning.Noen av anvendelsene av dette kan være å forutsi tannbevegelse, noe som er veldig, svært avgjørende for selskaper som jobber innen aligners. Den kan brukes til å finne ut sentrum av motstand av mange tenner, segmenter av tenner, et cetera, bivirkningene som genereres under tannbevegelse, og veldig, veldig viktig kanskje i å finne ut hvordan å akselerere tannbevegelse.

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

Kvantitative Sammenligning av Cis-Regulatory Element (CRE) Aktiviteter i Transgen 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 Eksplantasjon Assay for å vurdere Cellular Behavior av Cranial mesenchyme

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 Murint Resistance arterie funksjon ved hjelp av 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 av mikrovaskulær endotel Tubes fra Mouse Resistance arterier

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 mammalieceller for Kontinuerlig og sanntids overvåking av Cytotoksisitet

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