DICOM-Daten als Basis für die FEM-Simulation zahnmedizinischer Fragestellungen - ein technischer Übersichtsartikel

Abstract

Zusammenfassung Zielsetzung: Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, einen methodischen Weg aufzuzeigen, um CT-Bilder in ein rechenbares Finite-Elemente-Modell umzuwandeln. Material und Methode: Aus den DICOM-Daten eines Patienten-CTs wurden der f?r die FEM-Analyse interessante Bereich mit dem Programm 3D Slicer separiert und anschlie?end anhand der Grauwerte segmentiert. Aus dem im STL-Format vorliegenden Bildausschnitt wurden mit dem Programm CATIA? das Modell eines unteren Molars mit parodontalem Ligament (PDL), der umgebende Knochen und ein kieferorthop?disches Attachment generiert. Zur Diskretisierung wurden die Oberfl?chenmodelle von Zahn, PDL, Knochen und der kieferorthop?dischen Behandlungsapparatur knotenweise miteinander verbunden. Als Ergebnis des Diskretisierungsprozesses entstand ein FE-Netz mit insgesamt 156?982 Volumenelementen. Ergebnisse: Nach dem beschriebenen Weg wurden ein unterer Molar mit PDL und der angrenzende Knochen aus einer CT-Aufnahme isoliert und f?r die Untersuchung der initialen Zahnbewegung mittels der Finite-Elemente-Methode aufbereitet. Auf der Grundlage einer CT-Aufnahme kann die numerische Simulation der initialen Zahnbewegung durchgef?hrt werden. Dabei lassen sich unterschiedliche Lastsituationen analysieren und vergleichen. Schlussfolgerung: Die Finite-Elemente-Analyse mit Patientendaten ist eine vielversprechende M?glichkeit zur Belastungssimulation im Hinblick auf ger?tespezifische Wirkungen, Nebenwirkungen und Weiterentwicklungen.