定位颌齿电阻中心的有限元方法
Summary
本研究概述了利用低剂量三维锥形束基于最大颌牙和颌牙的患者图像获得有限元素模型的必要工具。然后，这些患者模型用于准确定位所有最大牙齿的 CRES。
Abstract
电阻中心 （CRES） 被视为可预测牙齿运动的基本参考点。用于估计牙齿CRES的方法范围从传统的放射学和物理测量到模型或尸体标本的体外分析。涉及模型和单齿高剂量微CT扫描有限元分析的技术显示出很大的希望，但较新的、低剂量和低分辨率锥形束计算断层扫描（CBCT）图像却鲜有希望。此外，还描述了只有几颗精选牙齿（即最大中央切口、单体和首次摩尔）的CRES;其余的基本上被忽视了。还需要详细描述确定 CRES的方法，以便轻松复制和构建。
本研究使用常规的CBCT患者图像来开发工具和工作流程，以获得用于定位最大牙齿CRES的有限元模型。CBCT 体积图像纵，通过分割提取与确定最大牙齿的 CRES相关的三维（ 3D ）生物结构。通过 3matic 软件，对分段对象进行清理并转换为由四面体 （tet4） 三角形组成的虚拟网格，最大边缘长度为 1 mm。模型进一步转换为四面体实心体积网格，最大边缘长度为1 mm，用于有限元分析。工程软件 Abaqus 用于预处理模型以创建装配体并设置材料属性、交互条件、边界条件和负载应用程序。负载在分析时模拟系统上的应力和应变，有助于定位 CRES。这项研究是准确预测牙齿运动的第一步。
Introduction
牙齿或牙齿段的阻力中心（CRES）类似于自由体的质量中心。这是一个借用硬体力学领域的术语。当在CRES施加一个力时，在力作用线方向上转换牙齿时，会发生11、2。2CRES的位置不仅取决于牙齿的解剖结构及其特性，还取决于牙齿的环境（例如，牙周韧带、周围骨骼、相邻牙齿）。牙齿是一个克制的身体，使其CRES类似于自由体的质量中心。在操作器具时，大多数正畸师会考虑力向量与牙齿或一组牙齿的CRES的关系。事实上，物体在提交到单个力时是否会显示倾翻或身体运动，主要取决于物体的 CRES的位置以及力矢量和 CRES之间的距离。如果能准确预测，治疗效果将大大改善。因此，对CRES的准确估计可以大大提高正畸牙齿运动的效率。
数十年来，正畸领域一直在重新审视有关给定牙齿、段或拱门,,11、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、122,3,4的,7,8,9,10,11,12CRES位置的研究。56然而，这些研究在许多方面都限制了它们的方法。大多数研究只确定了只有几颗牙齿的CRES，排除了大多数牙齿。例如，对最大中央切口和最大切口段进行了相当广泛的评估。另一方面，只有很少的研究，对最大单体单子和第一摩尔，没有为剩余的牙齿。此外，许多这些研究已经根据牙齿的通用解剖数据、二维（2D）放射图的测量和2D图纸8的计算来确定了CRES的位置。此外，一些目前的文献使用通用模型或三维（3D）扫描的牙本质模型，而不是人类数据44，8。8随着正畸学转向3D技术来规划牙齿运动，重新审视这个概念以培养对牙齿运动的3D科学理解至关重要。
随着技术进步导致计算能力和建模能力的提高，创建和研究更复杂的模型的能力也有所提高。计算机断层扫描扫描和锥形束计算机断层扫描（CBCT）扫描的引入将2D世界模型和计算推入3D。计算能力和软件复杂性的同步增加使得研究人员能够使用3D放射图提取精确的解剖模型，用于高级软件，以分割牙齿、骨骼、牙周韧带（PDL）以及各种其他结构787、8、9、10、13、14、15。13,14,159,10,,,这些分段结构可以转换为虚拟网格，用于工程软件，以计算系统在施加给定力或位移时响应。
这项研究提出了一种具体的可复制方法，可用于研究适用于从活患者CBCT图像中提取的模型上的假想正畸力系统。在利用这种方法时，研究人员可以估计各种牙齿的CRES，并考虑牙齿结构的生物形态，如牙齿解剖学、根数及其在3D空间中的方向、质量分布和牙周附件的结构。此过程的概述如图1所示。这是为了将读者定向到用于定位CRES的3D齿模型生成所涉及的逻辑过程。
Protocol
Representative Results
Discussion
这项研究展示了一套工具，以建立一个一致的工作流程，有限元分析模型的颌骨牙齿模型派生自病人的CBCT图像，以确定他们的CRES。对于临床医生来说，一个清晰而直接的颌长牙齿CRES图谱将是一个宝贵的临床工具，用于规划牙齿运动和预测副作用。有限元法于,1973年17月在牙科生物力学研究中引入，此后应用于分析眼拉支撑结构6、7、8、9、10、11、12</s…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
作者感谢查尔斯·伯斯顿基金会奖对该项目的支持。
Materials
| 3-matic software | Materialise, Leuven, Belgium. | Cleaning and meshing | |
| Abaqus/CAE software, version 2017 | Dassault Systèmes Simulia Corp., Johnston, RI, USA. | Finite Element Analysis | |
| Mimics software, version 17.0 | Materialise, Leuven, Belgium. | Segmentation of teeth and bone |
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