Determination of optimal design of orthodontic appliances using artificial intelligence and simulation of long-term tooth movement

利用人工智能确定正畸矫治器的最佳设计并模拟长期牙齿移动

• 批准号: 21K17188
• 负责人: ヌエン アン・チュアン
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Nagasaki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K17188/
• 关键词: 歯の移動; 歯槽骨リモデリング; 人工知能; 共分散進化戦略; ３次元形状計測; 有限要素法; 骨改造; シミュレーション; 矯正装置

本年度は、骨密度と骨リモデリング量の相関を調べるために、ラットを用いた実験的歯の移動を行った。10週齢ウィスター系雌のラットを対象に、固定源としてラット上顎前方部に歯科矯正用アンカースクリューを埋入し、10g の NiTi スプリングを用いて第一 臼歯の近心傾斜移動を行った。また、アンカースクリューと第二・第三臼歯はワイヤーで連結、固定した。移動前後のmicro CT 画像から歯の移動量を計測した。第二・第三臼歯を基準として、Iterative Closest Point アルゴリズムを用いて 3 次元の重ね合わせを行い、矯正力による第一臼歯の移動量を回転行列と並進量として計算した。歯槽骨密度はBone mineral density（BMD）が既知の標本を用いてキャリブレーションを行い、Hounsfield Unit（HU）から計算することとした。Mimicsを用いて移動前の micro CT データの HU値を全座標について出力し、BMDの3 次元マップを生成した。その結果、骨密度と骨吸収により生じる移動量は有意に相関しており、骨密度が大きい部位では歯の移動が遅くなる事が示唆された。

This year は, bone mineral density と bone リ モ デ リ ン グ quantity の phase masato を adjustable べ る た め に, ラ ッ ト を with い た be 験 of 歯 の mobile line を っ た. 10 weeks 齢 ウ ィ ス タ ー is female の ラ ッ ト を like に seaborne, fixed source と し て ラ ッ ト front palate of に 歯 division correction with ア ン カ ー ス ク リ ュ ー を embedment し, 10 g の NiTi ス プ リ ン グ を with い て first mortar 歯 の moves close to the heart line を っ た. ま た, ア ン カ ー ス ク リ ュ ー と second, third mortar 歯 は ワ イ ヤ ー で links, fixed し た. The micro CT image before and after movement is を ら歯 the amount of movement is を and the measurement is た. The second, third mortar 歯 を benchmark と し て, Iterative Closest Point ア ル ゴ リ ズ ム を with い て three yuan の heavy ね us わ せ を い, orthodontic force に よ る first mortar 歯 の mobile measure を planning ranks と back in hand と し て computing し た. 歯 groove density は ipads mineral density (BMD) が know を の specimen with both い て キ ャ リ ブ レ ー シ ョ ン を い, Hounsfield Unit (HU) か ら computing す る こ と と し た. Mimics を with い て の micro CT before moving デ ー タ の HU numerical を all coordinates に つ い て し of output, BMD の 3 dimensional マ ッ プ を generated し た. そ の results, bone mineral density と bone absorption 収 に よ り raw じ る travelmotion は intentionally に phase masato し て お り, bone mineral density が き い parts で は 歯 の mobile が 遅 く な が る things in business さ れ た.

项目成果

Simulation of orthodontic tooth movement during activation of an innovative design of closing loop using the finite element method

使用有限元法模拟闭环创新设计激活过程中的正畸牙齿移动

• DOI: 10.1016/j.ajodo.2020.04.026
• 发表时间: 2021
• 期刊: American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics
• 影响因子: 3
• 作者: Anh Tuan Nguyen;Hamanaka Ryo;Jinnai Sachio;Komaki Hiroya;Yamaoka Satoshi;Tominaga Jun-ya;Koga Yoshiyuki;Yoshida Noriaki
• 通讯作者: Yoshida Noriaki