Computación Gráfica Aplicada a la Anatomía: Un Estudio de Dos Métodos de Modelización Bio-CAD sobre el Análisis de Elementos Finitos de Hemimandíbulas edéntulas humanas

DOI : http://dx.doi.org/10.4067/S0717-95022014000300011
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Ana Cláudia Rossi; Alexandre Rodrigues Freire; Paulo Roberto Botacin; Paulo Henrique Ferreira Caria & Felippe Bevilacqua Prado

Resumen

El modelado es un paso para llevar a cabo un análisis de elementos finitos. Entre los diferentes métodos de construcción del modelo que se presentan en la literatura, está el modelado Bio-CAD. El propósito de este estudio fue realizar una evaluación del modelo y aplicación utilizando dos métodos de modelado de Bio-CAD desde la hemimandíbula humana edéntula en el análisis de elementos finitos. Desde tomografías computarizadas de cráneos humanos secos, fue reconstruido un modelo de estereolitografía. Se realizaron dos métodos de modelización: enfoque conversión STL (Modelo 1) asociado a simplificación STL y enfoque de ingeniería inversa (Modelo 2). Para el análisis de elementos finitos se utilizó la acción del músculo pterigoideo lateral como condición de carga para evaluar desplazamiento total (D), lo que equivale tensión de von Mises (VM) y la tensión principal máxima (MP). Los dos modelos presentan diferencias en la geometría de la superficie en relación con el número (1834 (modelo 1), 282 (modelo 2)). Se observaron diferencias en la malla de elementos finitos con respecto a número de elemento (30428 nodos/16683 elementos (modelo 1) y 15.801 nodos/8410 elementos (modelo 2)). La D, VM y áreas de tensión MP presentan distribución similar en ambos modelos. Los valores fueron diferentes respecto a los valores máximo y mínimo de D (desde 0 hasta 0,511 mm (modelo 1) y 0 a 0,544 mm (modelo 2), tensión VM (6,36E-04 - 11,4 MPa (modelo 1) y 2,15e-04 - 14,7 MPa (modelo 2) y tensiones MP (-1,43 a 9,14 MPa (modelo 1) y -1,2 a 11,6 MPa (modelo 2)) a partir de dos métodos de modelado de Bio-CAD. La ingeniería inversa presenta una mejor representación anatómica en comparación con el enfoque de conversión STL. Los modelos presentan diferencias en la malla de elementos finitos, el desplazamiento total y la distribución de la tensión.

PALABRAS CLAVE: Modelización computacional; Análisis de elementos finitos; Mandíbula; Biomecánica.

 

Como citar este artículo

ROSSI, A. C.; FREIRE, A. R.; BOTACIN, P. R.; CARIA, P. H. F. & PRADO, F. B. Computer graphics applied to Anatomy: a study of two Bio-CAD modeling methods on finite element analysis of human edentulous hemi-mandible. Int. J. Morphol., 32(3):803-811, 2014.