Coupled FE Modeling of Superelastic NiTi Arch Wire and Bone Remodeling to Simulate 3D Orthodontic Tooth Movement During Leveling Phase.

چکیده اصلی

Orthodontic tooth movement results from alveolar bone remodeling induced by mechanical loads applied to the teeth over extended periods during the unloading phase of arch wires. In clinical practice, orthodontic arch wires are inserted into bracket slots without precise knowledge of the forces transmitted to individual teeth. Excessive loads may lead to undesirable side effects, whereas insufficient forces may fail to initiate bone remodeling and tooth movement. This study aims to develop a 3D numerical approach based on finite element method to simulate orthodontic tooth movement during the alignment phase while quantifying the loads applied by the superelastic nickel titanium arch wire. A common clinical case of buccal infraposition of the maxillary canine was selected. Patient-specific geometries of the teeth and alveolar bone were reconstructed from cone-beam computed tomography scans. A coupling strategy between the arch wire unloading response and an external bone remodeling model was implemented to predict teeth movement over a one-month treatment period as orthodontic appointments are typically scheduled every 4 weeks. During recovery to its initial shape, the arch wire delivered light and constant forces, leading to extrusion of the canine and intrusion of the adjacent first premolar and lateral incisor. This numerical framework captured the mechanical behavior of the superelastic nickel titanium arch wire and predicted teeth movement consistent with clinical ranges reported in the literature. This approach provides an efficient tool for orthodontists to predict patient-specific orthodontic outcomes and optimize treatment design during the leveling phase.

ترجمه فارسی چکیده

حرکت دندان ارتودنسی نتیجه بازسازی استخوان لوزه ناشی از بارهای مکانیکی اعمال‌شده به دندان‌ها در طول فاز تخلیه سیم‌های ارتودنسی است. در عمل بالینی، سیم‌های ارتودنسی بدون دانستن دقیق نیروهای منتقل‌شده به هر دندان درون اسلات‌های براکت قرار می‌گیرند. این مطالعه هدف دارد با استفاده از روش المان محدود، حرکت دندان را در فاز هم‌سطح‌سازی شبیه‌سازی کرده و بارهای اعمال‌شده توسط سیم نیکل-تیتانیوم فوق‌سوپرسلستیک را کمی کند. یک مورد بالینی از زیرجای دندان نیش فک بالا انتخاب شد. هندسه‌های بیمانند دندان و استخوان لوزه از اسکن‌های توموگرافی پرتو-مخروطی بازسازی شدند. یک استراتژی جفت‌سازی بین پاسخ تخلیه سیم و یک مدل خارجی بازسازی استخوان پیاده‌سازی شد تا حرکت دندان در یک دوره درمان یک‌ماهه پیش‌بینی شود. در بازگشت به شکل اولیه، سیم نیروهای سبک و ثابت ارائه داد که منجر به بیرون‌زدگی دندان نیش و ورود دندان‌های همسایه (پیش‌دندان اول و لثه‌ای) شد. این چارچوب عددی رفتار مکانیکی سیم نیکل-تیتانیوم فوق‌سوپرسلستیک را ثبت کرد و حرکت دندان را مطابق با بازه‌های بالینی گزارش‌شده در ادبیات پیش‌بینی کرد. این رویکرد ابزاری کارآمد برای ارتودنتیست‌ها برای پیش‌بینی نتایج بیمانند و بهینه‌سازی طراحی درمان در فاز هم‌سطح‌سازی فراهم می‌کند.

متن کامل اصلی