DICOM-Daten als Basis für die FEM-Simulation zahnmedizinischer Fragestellungen – ein technischer Übersichtsartikel - Ludwig, B.; Geringer, A.; Glasl, B.; Diebels, S.; Lisson, J.; Lietz, T. (Informationen aus Orthodontie & Kieferorthopädie, 2012)
Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, einen methodischen Weg aufzuzeigen, um CT-Bilder in ein rechenbares Finite-Elemente-Modell umzuwandeln. Aus den DICOM-Daten eines Patienten-CTs wurden der für die FEM-Analyse interessante Bereich mit dem Programm 3D Slicer separiert und anschließend 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 kieferorthopädisches Attachment generiert. Zur Diskretisierung wurden die Oberflächenmodelle von Zahn, PDL, Knochen und der kieferorthopädischen Behandlungsapparatur knotenweise miteinander verbunden. Als Ergebnis des Diskretisierungsprozesses entstand ein FE-Netz mit insgesamt 156 982 Volumenelementen.Nach dem beschriebenen Weg wurden ein unterer Molar mit PDL und der angrenzende Knochen aus einer CT-Aufnahme isoliert und für die Untersuchung der initialen Zahnbewegung mittels der Finite-Elemente-Methode aufbereitet. Auf der Grundlage einer CT-Aufnahme kann die numerische Simulation der initialen Zahnbewegung durchgeführt werden. Dabei lassen sich unterschiedliche Lastsituationen analysieren und vergleichen.Die Finite-Elemente-Analyse mit Patientendaten ist eine vielversprechende Möglichkeit zur Belastungssimulation im Hinblick auf gerätespezifische Wirkungen, Nebenwirkungen und Weiterentwicklungen.
Keywords: CT, DICOM; Finite-Elemente-Methode; Simulation; parodontales Ligament; initiale Zahnbewegung; orthodontische Kräfte