수직 V-밴드와 시스템: 탄력 있고 단단한 직사각형 Archwires의 3 차원 생체 외에서 평가

요약

여기에 제시 된 방법은 생성 하 고 유효성을 검사 한 생체 외에서 3D 모델 V-밴드 두 부류 사이 배치와 다른 archwires에 의해 생성 된 힘 시스템 측정 설계 되었습니다. 추가 목표가 포스 시스템 이전 모델을 archwires의 다른 종류를 비교 하는.

초록

다양 한 교정 기구에 의해 만들어진 포스 시스템의 적절 한 이해는 효율적이 고 예측 가능한 환자의 치료를 만들 수 있습니다. 포스 시스템 평가 목적으로 간단한 2 브래킷을 시스템에 복잡 한 멀티 브라켓 기기를 줄이는 첫 번째 단계는이 방향으로 될 것입니다. 그러나, 많은 교정 역학 이와입니다 국한 2D 실험 연구, 컴퓨터 모델링/분석 또는 기존 모델의 이론적인 추정. 이 프로토콜의 목적은 디자인, 생성 및 유효성 검사는 생체 외에서 3D 모델 힘을 측정 하 고 V 자형으로 archwire에 의해 생성 된 순간 두 대괄호 사이 위치. 추가 목표 archwires 이전 모델을 자신 들의 종류에 의해 생성 된 힘 시스템을 비교 하는. 이 목적을 위해 대표 하는 어 금 니는 니 2 x 4 기기 시뮬레이션 되어 있다. 교정 와이어 테스터 (OWT)는 두 개의 다중 축 힘 변환기의 구성 된 건설 또는 부하는 교정 브라켓 연결을 (nanosensors) 세포. 로드 셀 공간의 모든 3 개의 평면에 포스 시스템을 측정 할 수 있다. Archwires, 스테인리스 스틸 및 베타-티타늄 (0.016 x 0.022 인치, 0.017 x 0.025 인치와 0.019 x 0.025 인치), 세 가지 다른 크기의 두 가지 유형의 테스트입니다. 각 와이어는 단일 수직 V-벤드 체계적으로 미리 정의 된 각 특정 위치에 배치를 받습니다. 유사한 V-밴드 모 랄와 니 첨부 파일 사이의 11 다른 위치에 다른 archwires에 복제 됩니다. 이것은 처음으로 시도 했다 생체 외에서 다른 archwires에 V-밴드를 활용 하 여 교정 기기 시뮬레이션.

서론

임상 교정 치료의 중요 한 측면은 multibracket 제품을 제작한 포스 시스템의 지식. 기본 biomechanical 원리의 명확한 이해는 예측 가능한 결과 제공 하 고 잠재적인 부작용¹을 최소화 도울 수 있다. 최근 몇 년 동안 본 브라켓 위치와 디자인; 더 많은 활성화를 구축 하 여 archwires에 벤드를 배치에서 추세 그러나, 포괄적인 교정 치료는 여전히 archwires에 굴절의 배치를 요구 한다. 벤드, 종류 및 archwires의 크기에 배치 될 경우 다양 한 포스 시스템 치아 이동의 다른 종류를 위해 적당 한 만들 수 있습니다. 포스 시스템 여러 치아 고려 될 때 꽤 복잡 한 될 수 있습니다, 비록 유용한 출발점 간단한 2 브래킷을 시스템을 포함할 수 있다.

날짜 하려면, V 자형 역학 주로 분석 된 두 번째 순서, 수학적 모델^,12,3,,45 또는 컴퓨터 기반 분석/시뮬레이션을 활용 하 여 ⁶.이 두 번째 순서와의 상호 작용 아치 와이어 인접 괄호 (그림 1)에 관련 된 포스 시스템에 대 한 기본적인 이해를 굴복 했다. 그러나, 이러한 방법은 실제 임상 상황에서 견딜 수 있는 시뮬레이션을 실행 하려면 특정 경계 조건 부과 및 편차는 발생할 수 있습니다. 최근 3 차원 (3D) 힘을 측정 하기 위한 새로운 생체 외에서 모델 포스 변환기와 관련 된 제안 그리고 순간 뿐만 아니라 평가 하 여 만든 두 번째 주문 archwire 브래킷 상호 작용 뿐만 아니라 세 번째 순서⁷에서. 그러나, 니 어 금 니 archwire 범위 따라 다양 한 벤드 위치에 포스 시스템에 archwires의 다른 종류의 효과 평가 하지. 또한, 연구는 단지 기본 archwires는 치아 운동 발생 되지 않은 탄성 교정 archwires의 평가 참여. 따라서,이 연구의 목표는 직사각형 스테인레스 스틸 및 베타-티타늄 archwires 3D 모 랄와 니 괄호와 관련 된 설정에 서로 다른 위치에 V 자형의 배치에 의해 만들어진 포스 시스템을 평가 했다. 임상 포스 시스템 치열 때 archwire 브래킷 조합의 특정 조합에 적용 되는 malocclusion를 해결 하기 위해 사용 해야 합니다.

설명 된 기술은 흉내 낸 임상 현실 공간의 모든 3 개의 평면에 교정 힘 시스템 연구 개발 되었습니다. 매우 어려운 임상; 포스 시스템을 측정 하는 것을 이해 될 것 이다 따라서, 이러한 측정에 체 외실시 해야 합니다. 실험실에서 V 자형으로 만든 포스 시스템 환자의 입에서 복제 하는 경우 비슷한 것을 가정 합니다. 워크플로 생성 평가 실험 설정 수는 어떻게 구성 (그림 2).

교정 와이어 테스터 (OWT) 사단의 교정에 의해 바이오 & 해 실험실, UConn 건강, 파 밍 턴, 코네티컷, 미국 (그림 3)와 함께 공동 개발 하는 혁신적인 제품 이다. 그것은 정확 하 게 공간의 모든 3 개의 비행기에서 만든 포스 시스템의 측정을 제공 하는 입과 일부 구강 내 조건 내에서 상 악 치아의 배열을 모방 하도록 설계 되었습니다. OWT의 주요 기계적 구성 요소는 데이터 수집 디바이스 (DAQ), 나노 힘/토크 센서, 습도 센서, 온도 센서, 그리고 개인용 컴퓨터. 테스트 장치는 온도/습도 제어 하는 데 유리에에서 배치 됩니다. 이로써 intraoral 환경의 부분 시뮬레이션. 3 센서에 대 한 인터페이스는 DAQ 역할: 습도 센서, 힘/순간 센서, 서미스터 및 플랫폼 (그림 3)에 위치한 센서 테스트 장치. 이러한 소프트웨어 프로그램에 연결 됩니다. 소프트웨어는 플랫폼 및 비주얼 프로그래밍을 위한 개발 환경 이며 다른 종류의 하드웨어를 제어 하는 데 사용 됩니다. 그것은 교정 와이어 테스터를 자동화 하도록 선택 했습니다.

알루미늄 나무 못의 시리즈는 상 악 치과 아치의 이빨을 표현 하기 위해 테스트 기구에 정렬 됩니다. 바로 중앙 니 오른쪽 첫 어 금 니를 대표 하는 구슬 2 센서/로드 셀 (S1 및 S2)에 연결 됩니다. 로드 셀은 세력 및 그것에 모든 3 개의 평면 (x-y-z)에 적용 하는 순간을 측정할 수 있는 기계 장치: F_x, F_y및 F_z; M_x, M_y, 고 M_z. 못은 체계적으로 치과 아치 양식을 만들 위치 합니다. 각 말뚝은 교정 치료를 받은 환자에서 관찰 된 평균 치아 폭을 사용 하 여 계산 되는 정확 하 게 기록된 측정에 의해 다른에서 분리 된다. 실험을 위해 선택한 셰이프 표준화 된 서식 파일에서 만든 '난 형' 아치 양식입니다.

프로토콜

1. 실험 설치

1. 사용자 지정된 '지 그'를 사용 하 여 어 금 니 튜브와는 OWT의 알루미늄 나무 못에 니 괄호의 위치에 대 한 정확한 위치를 표시 합니다.
2. 복합 재료와 표준 자체 ligating 괄호 본드. 40 초에 대 한 가벼운 치료입니다.
3. 0.021 x 0.025 인치 스테인레스 스틸 (SS) '난 형' 상 악 archwire 브래킷 슬롯에 삽입 합니다.
4. 유리 챔버에 테스트 기구를 배치 합니다.
5. 어떤 의도 하지 않은 archwire 활성화를 확인 합니다. archwire의 어떤 활성화 자동으로 컴퓨터 화면에 표시 될 것입니다 강제로 시스템을 만들어집니다.
6. 어떤 archwire 활성화 관찰 되는 경우 대괄호를 재조 정할. 1.2-1.5 단계를 반복 합니다.

2. 템플릿 Archwire (그림 4)의 제조

1. 장소는 archwire (0.021 x 0.025 SS) 테스트 장치에.
2. 영구 마커를 사용 하 여 다음 표시: 1) 중간, 2)는 (I), 니 브래킷에 즉시 원심 점과 3) 어 금 니 튜브 (M)를 즉시 중앙 지점. archwire의 contralateral 측면에 대 한 같은 마십시오. 이것은 템플릿 아치 철사 이다.
3. 그래프 용지에 표시 된 포인트 archwire 전송.
4. 그래프 용지에는 archwire의 정확한 복제를 확인 합니다.
   참고:이 그래프 용지 샘플의 모든 archwires에 대 한 V 자형의 위치를 결정 하기 위해 사용할 수 있습니다.
5. M에서 아치 와이어 세그먼트 (L)의 둘레를 계산 합니다.
6. 이제, m에서 11 포인트를 표시 합니다. 각 포인트는 미래 V 벤드 위치입니다.
   1. ₀ 에서₁₀에 각 점을 레이블.
   2. 동일한 금액에 의해 각 벤드 위치 다른에서 분리 되 다는 것을 확인 하십시오.
7. 계산 하 여 각 벤드 위치에 대 한 고유 번호/비율을 얻기는 / L 각 위치에 대 한.

3입니다. V-밴드의 배치

1. 샘플에서 새로운 archwire 가져가 라.
2. 서식 파일 archwire/그래프 종이에 그것을 배치 하 고 양자는 archwire 11 벤드 위치 중 하나를 전송.
3. 직사각형 archwire 플라이어 또는 가벼운 와이어 플라이어를 사용 하 여 두 위치에서 대칭 V-밴드를 만들기 위해.
4. 유리 슬 래 브/플랫 플랫폼에는 archwire을 놓고 오래 끄는 archwire의 두 끝에 의해 만들어진 각도의 측정을 확인 합니다.
5. 150 °의 각도 만들 수 있도록 필요한 경우 끝 조정 합니다.
6. 이 샘플의 모든 archwires를 위한 3.1 3.5 단계를 반복 합니다.

4. 포스 시스템 (그림 5 및 6) 측정

1. 데이터 기록 ( 재료의 표참조)에 대 한 소프트웨어 프로그램을 엽니다.
2. 데이터 저장에 대 한 새 폴더를 만듭니다.
3. 소프트웨어를 시작 하려면 ' 실행'을 클릭 합니다. 프로그램은 실시간으로 각 센서에 각 3 세력과 3 순간 값을 표시 됩니다.
4. 데이터 레코딩 소프트웨어 중지 수 변동에 대 한 약 10-15 초 동안 기다립니다. 포스 시스템 쇼 '플랫' 라인의 모든 구성 요소에 대 한 소프트웨어에 그래프 라인 확인 합니다.
   참고: 각 센서에 모든 6 개의 측정 무시할 값 (힘 < 1 g 및 순간 < 10 g m m) 표시 됩니다.
5. 부드럽게 플랫폼에서 '테스트 장치'를 제거 합니다. Weingart 플라이어를 사용 하 여 어 금 니 튜브는 archwire 삽입 하.
6. 치 주 계량 인 니의 문을 엽니다.
7. archwire의 앞쪽 부분을 들어올리고 브래킷 슬롯에 삽입 합니다. archwire 중간 테스트 기구의 중간과 일치 다는 것을 확인 하십시오.
8. 플랫폼 테스트 장치를 반환 하 고 유리 챔버의 문을 닫습니다.
9. 37 ° c.에 온도 설정 조정 유리 챔버의 온도 대 일 분 기다립니다.
10. 소프트웨어에 있는 '저장 ' 시작 버튼을 클릭 하 고 10 초 이상에 대 한 데이터를 저장/전송 소프트웨어를 허용. 데이터 전송, 종료 누른 다음 '중지'를 다시 '저장 시작' 버튼을 클릭 합니다.
    참고: 각 측정 주기 (F_x, F_y, F_z, M_x, M_y및_zM) 각 구성 요소에 대 한 10 초 동안 100 읽기를 생성합니다.
11. 저장 된 데이터를 포함 하는 문서를 이동 및 복사/내보내기 사용자 정의 설계 된 데이터 분석 스프레드시트 데이터 집합 ( 보충 표참조). 올바른 V 벤드 위치 번호와 특정 와이어 샘플 데이터를 삽입 하려면 선택 합니다.
12. 그 특정 벤드 위치 10 archwires 단계 4.3 4.11 반복 합니다.
13. 지금, 계산된 방법 및 표준 편차는 archwires에 대 한 데이터의 그래픽 표현을 생성 하는 별도 스프레드시트에 복사 합니다.
14. 모든 벤드 위치 및 archwires의 대 한 4.2 4.13 단계를 반복 합니다.
    참고:는 archwires 포함, 스테인레스 스틸 (ss 친위대)와 베타-티타늄 (ß-Ti), 다음 크기: 0.016 x 0.022 인치, 0.017 x 0.025 인치, 및 0.019 x 0.025 인치.

5. 오류 평가

1. 컴퓨터/소프트웨어 단계 4.1-4.4에에서 설명 된 대로 실행
2. 플랫폼에서 '테스트 장치'를 제거 합니다.
3. 직선 길이 0.021 x 0.025 인치 SS 와이어를 얻을. 가벼운 와이어 플라이어를 사용 하 여 작은 훅으로 철사의 한쪽 끝을 구 부. 원심 측에서 어 금 니 튜브에는 archwire 무료 끝을 삽입 합니다.
4. 플랫폼에 다시 테스트 장치를 놓습니다.
5. 후크를 알려진된 무게 (50g)를 연결 합니다. 방해의 모든 종류를 제거 하 여 수직 평면에서 자유롭게 걸어 보자. 유리 챔버의 문을 닫습니다.
6. 4.10-4.11 단계.
7. 니 브라켓 5.1-5.6 단계를 반복 합니다.
8. '측정된 값'으로 어 금 니 튜브에 대 한 괄호 및 Mx Fz 값을 입력
9. 지금의 평형 방정식을 적용 ( 보조 텍스트참조) ' 예상 값입니다.'를 계산 하

결과

총 힘 및 센서 플레이트의 센터에 각 센서에 의해 경험 총 순간 그들의 3 개의 직교 구성 요소에 의해 표시 됩니다: F_x, F_y, x 축, y 축 및 z 축을 따라 힘을 나타내는 F_z 각각; 그리고 M_x, M_y및_z M 나타내는 동일한 축을 순간. 초기 측정 센서에 브라켓 (그림 7)에 의해 경험된 힘 및 순간 값을 수학적으로 변환 됩니다.

어 금 니 (Fz_m)와 니 괄호 (Fz_나), 어 금 니 브라켓 (Mx_m), 및 순간/토크 (양순 언어 팁) 니 브라켓 (mesiodistal 팁) 하는 순간에 수직 힘을 표시 하는 그래프의 시리즈 (...

토론

교정 archwires는 다양 한 방법으로^8,9,,1011에서 연구 되었습니다. 그들은 또한 다양 한 기계적 성질에 대 한 평가 하지만 그들은 거의 그들이^12,13,,1415만들려고 포스 시스템을 결정 하기 위한 분석 되었습니다. 3-포인트 벤딩 테스트는 교정 archwires; 평가 대 한 인기가 그러나, 그들은 일반적으로 어떤 굴곡 없는 직선 전선에서 수행 됩니다. 생체 외에서 평가 일반적으로 임상 상황에 쉽게 적응 될 결과 허용 하지 않는 한 번에만 1 ...

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
힘/토크  센서/트랜스듀서	Nano17 F/T Sensors,  ATI Industrial Automation, Apex, NC, USA		OWT
CHS 시리즈의 일부 습도  센서 유닛	TDK Corporation		OWT
온도 센서	의 일부 (Murata NTSDXH103FPB30 서미스터) Murata Manufacturing Co., Ltd		OWT
LabVIEW 7.1의 일부	실험실 가상 계측 엔지니어링 워크벤치, 버전 7.1		소프트웨어 프로그램
자체 결찰 브래킷	Empower 시리즈, American Orthodontics.		교정 브래킷
스테인레스 스틸 archwires	Ultimate Wireforms, Inc. 브리스톨, CT		Archwires
베타 티타늄	Archwires Ultimate Wireforms, Inc. 브리스톨, CT		Archwires
데이터 수집 장치 (DAQ)	National Instruments (NI) USB 6210		OWT
Ortho Form III의 일부 (Archform 템플릿)	3M Oral Care, St. Paul, MN, USA		타원형 아치 형태
Weingart Plier	Hu-Friedy Mfg. Co., LLC Chicago, IL		교정 플라이어
라이트 와이어 플라이어	Hu-Friedy Mfg. Co., LLC 시카고, 일리노이		교정 플라이어