Este estudo descreve as ferramentas necessárias para utilizar imagens de pacientes baseadas em feixe de cone tridimensional de baixa dose de pacientes da maxila e dos dentes maxileares para obter modelos de elementos finitos. Esses modelos de pacientes são então usados para localizar com precisão o CRES de todos os dentes maxilares.
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Artigo de método
Uma abordagem de elemento finito para localizar o Centro de Resistência dos Dentes Maxilais
Neste artigo
Resumo
Resumo
O centro de resistência (CRES) é considerado como o ponto de referência fundamental para o movimento dentário previsível. Os métodos utilizados para estimar o CRES dos dentes variam desde medidas radiográficas e físicas tradicionais até análises in vitro em modelos ou amostras de cadáveres. Técnicas que envolvem a análise de elementos finitos de micro-tomografias de alta dose de modelos e dentes únicos têm mostrado muita promessa, mas pouco tem sido feito com imagens mais recentes, de baixa dose e de baixa resolução de tomografia computadorizada de feixe de cone (CBCT). Além disso, o CRES para apenas alguns dentes selecionados (ou seja, incisivo central maxilar, canino e primeiro molar) foram descritos; o resto foram largamente ignorados. Há também a necessidade de descrever a metodologia de determinação da CRES em detalhes, para que se torne fácil de replicar e construir.
Este estudo utilizou imagens rotineiras de pacientes cbct para o desenvolvimento de ferramentas e um fluxo de trabalho para obter modelos de elementos finitos para localizar o CRES dos dentes maxilos. As imagens de volume CBCT foram manipuladas para extrair estruturas biológicas tridimensionais (3D) relevantes na determinação do CRES dos dentes maxilos por segmentação. Os objetos segmentados foram limpos e convertidos em uma malha virtual composta por triângulos tetraédricos (tet4) com comprimento máximo de borda de 1 mm com software 3matic. Os modelos foram ainda convertidos em uma malha volumétrica sólida de tetraedros com um comprimento máximo de borda de 1 mm para uso na análise de elementos finitos. O software de engenharia, Abaqus, foi usado para pré-processar os modelos para criar um conjunto e definir propriedades de materiais, condições de interação, condições de limite e aplicações de carga. As cargas, quando analisadas, simularam as tensões e tensões no sistema, auxiliando na localização do CRES. Este estudo é o primeiro passo na previsão precisa do movimento dentário.
Introdução
O centro de resistência (CRES)de um dente ou segmento de dentes é análogo ao centro de massa de um corpo livre. É um termo emprestado do campo da mecânica de corpos rígidos. Quando uma única força é aplicada no CRES, a tradução do dente na direção da linha de ação da força ocorre1,2. A posição do CRES depende não apenas da anatomia e propriedades do dente, mas também de seu ambiente (por exemplo, ligamento periodontal, osso circundante, dentes adjacentes). O dente é um corpo contido, tornando seu CRES semelhante ao centro de massa de um corpo livre. Na manipulação de....
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Protocolo
Foi obtida isenção do conselho de revisão institucional para avaliação dos volumes cbct arquivados na Divisão de Radiologia Oral e Maxilofacial (IRB nº 17-071S-2).
1. Seleção de volumes e critérios
- Adquira uma imagem CBCT da cabeça e do rosto16.
- Examine a imagem para alinhamento dentário, dentes perdidos, tamanho do voxel, campo de visão e qualidade geral da imagem.
- Certifique-se de que o tamanho do voxel não é maior que 350 μm (0,35 mm).
2. Segmentação dos dentes e osso
- Carregue os arquivos DICOM brutos da imagem CBCT no software Mimics para s....
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Resultados
Para verificar a segmentação e o delineamento manual descritos na seção Procedimentos (etapa 2), foi extraído um primeiro molar maxilar de um crânio seco e uma imagem CBCT. O software de processamento e edição de imagens Mimics foi usado para delinear manualmente o dente conforme descrito na etapa 2. Posteriormente, foram realizados os modelos segmentados com software 3matic, sendo importados para Abaqus para análise. Não encontramos diferença significativa nas medidas lineares e volumétr.......
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Discussão
Este estudo mostra um conjunto de ferramentas para estabelecer um fluxo de trabalho consistente para análise de elementos finitos (FEA) de modelos de dentes maxileares derivados de imagens CBCT de pacientes para determinar suaRESC . Para o médico, um mapa claro e direto do CRES dos dentes maxilos seria uma ferramenta clínica inestimável para planejar os movimentos dentários e prever efeitos colaterais. O método de elemento finito (FEM) foi introduzido em pesquisa biomecânica dentária em 1973
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Divulgações
Os autores não têm nada para revelar.
Agradecimentos
Os autores gostariam de reconhecer o Prêmio Charles Burstone Foundation por apoiar o projeto.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Software 3-matic | Materialise, Lovaina, Bélgica. | Limpeza e malha | |
| do software Abaqus/CAE, versão 2017 | Dassault Systè mes Simulia Corp., Johnston, RI, EUA. | Software de imitação de análise de elementos finitos | |
| , versão 17.0 | Materialise, Leuven, Bélgica. | Segmentação de dentes e osso |
Referências
- Smith, R. J., Burstone, C. J. Mechanics of tooth movement. American Journal of Orthodontics. 85 (4), 294-307 (1984).
- Christiansen, R. L., Burstone, C. J. Centers of rotation within the periodontal space. American Journal of Orthodontics. 55 (4), 353-369 (1969).
- T....
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Reimpressões e permissões
