ऊर्ध्वाधर वी झुकता के साथ सेना प्रणाली: एक 3 डी में इन विट्रो लोचदार और कठोर आयताकार Archwires का मूल्यांकन

Bioengineering

Your institution must subscribe to JoVE's Bioengineering section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

विधि यहां प्रस्तुत निर्माण और मांय इन विट्रो 3d मॉडल V-दो कोष्ठक के बीच रखा झुकता के साथ अलग archwires द्वारा उत्पंन बल प्रणाली को मापने में सक्षम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है । अतिरिक्त उद्देश्यों के लिए archwires के विभिंन प्रकारों और पिछले मॉडल के साथ इस बल प्रणाली की तुलना कर रहे हैं ।

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations | Reprints and Permissions

Upadhyay, M., Shah, R., Agarwal, S., Vishwanath, M., Chen, P. J., Asaki, T., Peterson, D. Force System with Vertical V-Bends: A 3D In Vitro Assessment of Elastic and Rigid Rectangular Archwires. J. Vis. Exp. (137), e57339, doi:10.3791/57339 (2018).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

विभिंन orthodontic उपकरणों के द्वारा बनाई गई बल प्रणाली की एक उचित समझ रोगियों कुशल और पूर्वानुमान के उपचार कर सकते हैं । बल प्रणाली के मूल्यांकन के प्रयोजन के लिए एक सरल दो ब्रैकेट प्रणाली के लिए जटिल बहु ब्रैकेट उपकरणों को कम करना इस दिशा में पहला कदम होगा । हालांकि, इस संबंध में orthodontic के अधिकांश यांत्रिकी 2d प्रयोगात्मक अध्ययन, कंप्यूटर मॉडलिंग/विश्लेषण या मौजूदा मॉडल के सैद्धांतिक एक्सट्रपलेशन तक ही सीमित है । इस प्रोटोकॉल का उद्देश्य डिजाइन, निर्माण और मांय इन विट्रो 3d मॉडल बलों और एक वी के साथ एक archwire द्वारा उत्पंन क्षणों को मापने में सक्षम है, दो कोष्ठक के बीच रखा मोड़ । अतिरिक्त उद्देश्यों के लिए खुद को और पिछले मॉडल के बीच archwires के विभिंन प्रकार द्वारा उत्पंन बल प्रणाली की तुलना कर रहे हैं । इस प्रयोजन के लिए, एक 2 x 4 एक दाढ़ और एक incisor का प्रतिनिधित्व उपकरण नकली किया गया है । एक orthodontic वायर परीक्षक (OWT) दो बहु अक्ष बल ट्रांसड्यूसर या लोड कोशिकाओं (nanosensors) जिसमें orthodontic कोष्ठक संलग्न है का निर्माण किया है । लोड कोशिकाओं अंतरिक्ष के सभी तीन विमानों में बल प्रणाली को मापने के लिए सक्षम हैं । दो प्रकार के archwires, स्टेनलेस-स्टील और तीन अलग आकार के बीटा-टाइटेनियम (०.०१६ x ०.०२२ इंच, ०.०१७ x ०.०२५ इंच और ०.०१९ x ०.०२५ इंच), का परीक्षण कर रहे हैं । प्रत्येक तार एक एकल ऊर्ध्वाधर वी-व्यवस्थित एक पूर्वनिर्धारित कोण के साथ एक विशिष्ट स्थिति में रखा मोड़ प्राप्त करता है । समान V-झुकता अलग archwires पर दाढ़ और incisor अनुलग्नकों के बीच 11 विभिन्न स्थानों पर प्रतिकृति हैं । यह पहली बार एक प्रयास इन विट्रो में किया गया है एक orthodontic वी का उपयोग उपकरण अलग archwires पर झुकता अनुकरण है ।

Introduction

नैदानिक orthodontic उपचार का एक महत्वपूर्ण पहलू multibracket उपकरणों द्वारा उत्पादित बल प्रणाली का ज्ञान है । अंतर्निहित यांत्रिक सिद्धांतों की एक स्पष्ट समझ में मदद कर सकते है उंमीद के मुताबिक परिणाम देने और संभावित दुष्प्रभावों को कम1। हाल के वर्षों के ब्रैकेट स्थिति और डिजाइन के साथ और अधिक सक्रियण के निर्माण से archwires में झुकता रखने से एक प्रवृत्ति दूर देखा है; हालांकि, व्यापक orthodontic उपचार अभी भी archwires में झुकता के स्थान की आवश्यकता है । झुकता है, जब विभिंन प्रकार और archwires के आकार में रखा, बल प्रणाली की एक विस्तृत विविधता दांत आंदोलन के विभिंन प्रकारों के लिए उपयुक्त बना सकते हैं । हालांकि बल प्रणालियों काफी जटिल हो जब एकाधिक दांत माना जाता है, एक उपयोगी प्रारंभिक बिंदु एक साधारण दो कोष्ठक प्रणाली शामिल कर सकते है हो सकता है ।

तारीख करने के लिए, V-मोड़ यांत्रिकी मुख्य रूप से दूसरे क्रम में ही विश्लेषण किया गया है, गणितीय मॉडल का उपयोग1,2,3,4,5 और/या कंप्यूटर आधारित विश्लेषण/ 6. यह बल प्रणाली आसंन कोष्ठक (चित्रा 1) के साथ कट्टर तारों के दूसरे क्रम बातचीत में शामिल की एक बुनियादी समझ उपज है । हालांकि, इन पद्धतियों कुछ सीमा शर्तों के क्रम में वास्तविक नैदानिक स्थितियों और विचलन हो सकता है कि सही नहीं पकड़ सकता है सिमुलेशन चलाने के लिए लागू । हाल ही में, इन विट्रो मॉडल में एक नया बल ट्रांसड्यूसर शामिल तीन आयामी (3 डी) बलों और न केवल दूसरा आदेश archwire-ब्रैकेट बातचीत पर भी तीसरे क्रम7में मूल्यांकन के द्वारा बनाई गई क्षणों को मापने के लिए प्रस्तावित किया गया था । हालांकि, incisor दाढ़ archwire अवधि के साथ विभिंन मोड़ पदों पर बल प्रणाली पर archwires के विभिंन प्रकार के प्रभाव का मूल्यांकन नहीं किया गया । इसके अलावा, अध्ययन केवल लोचदार orthodontic archwires का मूल्यांकन शामिल है, जो प्राथमिक archwires नहीं है जिस पर दांत आंदोलन होता है । इसलिए, इस अध्ययन का उद्देश्य एक 3d सेट में आयताकार स्टेनलेस स्टील और बीटा-टाइटेनियम archwires में दाढ़ और incisor कोष्ठक को शामिल करते हुए विभिन्न स्थानों पर एक वी मोड़ के स्थान के द्वारा बनाई गई बल प्रणाली का मूल्यांकन करने के लिए किया गया था । चिकित्सकों बल दांत निकलना पर लागू प्रणाली जब archwire ब्रैकेट संयोजन का एक विशिष्ट संयोजन के लिए एक malocclusion तय किया जाता है पता करने की जरूरत है ।

वर्णित तकनीक अंतरिक्ष के सभी तीन विमानों में orthodontic बल प्रणाली का अध्ययन करने के लिए विकसित किया गया है, नैदानिक वास्तविकता नकल उतार । यह समझा जा सकता है कि यह अत्यंत बल प्रणाली चिकित्सकीय उपाय मुश्किल है; इसलिए, इस तरह के माप को इन विट्रो मेंकिया जाना है । यह माना जाता है कि प्रयोगशाला में एक वी मोड़ द्वारा बनाई गई बल प्रणाली अगर रोगी के मुंह में दोहराया समान होगा । एक कार्यप्रवाह का मूल्यांकन करने के लिए बनाया गया था कैसे प्रयोगात्मक सेट अप करने के लिए कॉन्फ़िगर किया गया है (चित्रा 2).

orthodontic वायर परीक्षक (OWT) एक अभिनव के सहयोग से Orthodontics के प्रभाग द्वारा विकसित उत्पाद है इंजीनियरिंग और प्रगतिशीलता प्रयोगशाला, UConn स्वास्थ्य, Farmington, सीटी, संयुक्त राज्य अमेरिका (चित्रा 3) । यह सही करने के लिए मुंह के भीतर दाढ़ की हड्डी के दांत की व्यवस्था की नकल और कुछ अंतर मौखिक स्थितियों जबकि अंतरिक्ष के सभी तीन विमानों में बनाया बल प्रणाली की माप प्रदान करने के लिए बनाया गया है । OWT के प्रमुख यांत्रिक घटकों में एक डेटा अधिग्रहण उपकरण (DAQ), नैनो बल/टोक़ सेंसर, आर्द्रता सेंसर, तापमान सेंसर, और एक पर्सनल कंप्यूटर हैं । परीक्षण तंत्र एक गिलास तापमान/आर्द्रता नियंत्रण होने बाड़े में रखा गया है । यह intraoral वातावरण के आंशिक सिमुलेशन के लिए अनुमति देता है । DAQ तीन सेंसरों के लिए इंटरफेस के रूप में कार्य करता है: आर्द्रता संवेदक, बल/पल सेंसर, thermistor और एक मंच पर स्थित सेंसर के साथ परीक्षण तंत्र (चित्रा 3). ये एक सॉफ्टवेयर प्रोग्राम से जुड़े हुए हैं. सॉफ्टवेयर एक मंच और दृश्य प्रोग्रामिंग के लिए एक विकास के माहौल है और हार्डवेयर के विभिंन प्रकार के नियंत्रण के लिए प्रयोग किया जाता है । यह orthodontic वायर परीक्षक को स्वचालित करने के लिए चुना गया था ।

एल्यूमीनियम खूंटे की एक श्रृंखला परीक्षण तंत्र पर की व्यवस्था कर रहे है दाढ़ की हड्डी दंत चाप के दांत प्रतिनिधित्व करते हैं । सही केंद्रीय incisor और सही पहले दाढ़ का प्रतिनिधित्व करने वाले खूंटे के दो सेंसर/लोड कोशिकाओं (एस सी और S2) से जुड़े हैं । एक लोड सेल एक यांत्रिक उपकरण है कि बलों और सभी तीन विमानों में यह करने के लिए लागू क्षणों को मापने कर सकते है (एक्स-y-z): fx, fy, और fz; और एमएक्स, एमवाई, और एमजेड। खूंटे व्यवस्थित एक दंत चाप फार्म बनाने के लिए तैनात कर रहे हैं । प्रत्येक खूंटी orthodontic उपचार के दौर से गुजर रोगियों में मनाया के रूप में औसत दांत चौड़ाई का उपयोग कर गणना की है कि एक ठीक दर्ज माप द्वारा दूसरे से अलग है । प्रयोग के लिए चुना आकार एक मानकीकृत टेम्पलेट से बनाया गया एक ' अंडाकार ' मेहराब फार्म है ।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. प्रायोगिक सेटअप

  1. एक स्वनिर्धारित ' जिग ' का उपयोग करके OWT के एल्यूमीनियम खूंटे पर दाढ़ ट्यूबों और incisor कोष्ठक के स्थान के लिए सटीक स्थिति मार्क.
  2. बांड मानक स्व-मिश्रित सामग्री के साथ ligating कोष्ठक । ४० सेकंड के लिए प्रकाश इलाज ।
  3. डालें a ०.०२१ x ०.०२५-इंच स्टेनलेस स्टील (SS) ' अंडाकार ' दाढ़ की हड्डी archwire ब्रैकेट स्लॉट में ।
  4. ग्लास चैंबर में परीक्षण उपकरण प्लेस ।
  5. किसी भी अवांछित archwire सक्रियण के लिए जांच करें । archwire के किसी भी सक्रियण स्वचालित रूप से एक बल प्रणाली है, जो कंप्यूटर स्क्रीन पर प्रदर्शित किया जाएगा पैदा करेगा ।
  6. किसी भी archwire सक्रियण मनाया जाता है, तो कोष्ठक की स्थिति । 1.2-1.5 चरणों को दोहराएँ ।

2. एक टेम्पलेट Archwire का निर्माण (चित्रा 4)

  1. परीक्षण उपकरण में एक archwire (०.०२१ x ०.०२५ SS) रखें ।
  2. एक स्थाई मार्कर का उपयोग करने के लिए निंनलिखित संकेत: 1) midline, 2) एक बिंदु तुरंत incisor ब्रैकेट (I) के लिए बाहर, और 3) एक बिंदु तुरंत दाढ़ ट्यूब (एम) को mesial । archwire के contralateral पक्ष के लिए एक ही मत करो । यह टेम्पलेट आर्क वायर है ।
  3. चिह्नित बिंदुओं के साथ archwire को ग्राफ़ पेपर में स्थानांतरित करें ।
  4. ग्राफ कागज पर archwire की एक सटीक प्रतिकृति बनाओ ।
    नोट: यह ग्राफ कागज नमूना के सभी archwires के लिए वी मोड़ की स्थिति निर्धारित करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है ।
  5. आर्क तार खंड की परिधि की गणना (एल) मैं से एम के लिए ।
  6. अब, मैं से एम के लिए 11 अंक मार्क । प्रत्येक बिंदु एक भविष्य वी मोड़ स्थिति है ।
    1. प्रत्येक बिंदु को0 से एक10तक लेबल करें ।
    2. सुनिश्चित करें कि प्रत्येक मोड़ स्थिति एक बराबर राशि से दूसरे से अलग है ।
  7. प्रत्येक स्थिति के लिए एक/L की गणना करके प्रत्येक मोड़ स्थिति के लिए एक अद्वितीय संख्या/

3. वी-झुकता की नियुक्ति

  1. नमूने से एक नया archwire ले लो ।
  2. यह टेंपलेट archwire/ग्राफ कागज पर प्लेस और archwire के लिए एक ग्यारह मोड़ द्विपक्षीय पदों के हस्तांतरण ।
  3. दोनों स्थितियों में सममित V-झुकता बनाने के लिए एक आयताकार archwire plier या हल्की वायर plier का उपयोग करें ।
  4. एक गिलास स्लैब/समतल मंच पर archwire प्लेस और एक चांदा के साथ archwire के दो सिरों द्वारा किए गए कोण की माप की जांच करें ।
  5. यदि आवश्यक हो तो समाप्त समायोजित करें कि १५० ° का एक कोण बनाया है ।
  6. नमूना के सभी archwires के लिए ३.५ करने के लिए ३.१ चरणों को दोहराएँ ।

4. बल प्रणाली को मापने (आंकड़े 5 और 6)

  1. डेटा रिकॉर्डिंग के लिए सॉफ्टवेयर प्रोग्राम खोलें ( सामग्री की तालिकादेखें) ।
  2. इसमें सहेजे जाने वाले डेटा के लिए एक नया फ़ोल्डर बनाएं ।
  3. सॉफ़्टवेयर प्रारंभ करने के लिए ' चलाएं ' क्लिक करें । कार्यक्रम वास्तविक समय में प्रत्येक संवेदक पर तीन बलों और तीन पल मूल्यों में से प्रत्येक को प्रदर्शित करेगा ।
  4. बंद करने के लिए डेटा रिकॉर्डिंग सॉफ्टवेयर में उतार चढ़ाव के लिए लगभग 10-15 सेकंड के लिए रुको । सुनिश्चित करें कि बल प्रणाली के सभी घटकों के लिए सॉफ्टवेयर पर ग्राफ लाइनों ' एक ' फ्लैट लाइन दिखाओ ।
    नोट: प्रत्येक संवेदक पर सभी छह मापन नगण्य मान दिखाएगा (बल < 1 g और क्षण < 10 g mm) ।
  5. धीरे से ' परीक्षण उपकरण ' मंच से हटा दें । दाढ़ ट्यूबों में एक archwire डालने के लिए एक Weingart plier का प्रयोग करें ।
  6. एक periodontal दरिद्र के साथ incisor ब्रैकेट के दरवाजे खोलो ।
  7. archwire के पूर्वकाल भाग लिफ्ट और कोष्ठक स्लॉट में डालें । सुनिश्चित करें कि archwire के midline परीक्षण उपकरण के midline के साथ मेल खाता है ।
  8. मंच के लिए परीक्षण उपकरण वापस और कांच चैंबर के दरवाजे बंद ।
  9. ३७ डिग्री सेल्सियस पर तापमान सेट करें । गिलास चैंबर के तापमान को समायोजित करने के लिए एक मिनट के लिए रुको ।
  10. सॉफ्टवेयर पर ' शुरू बचत ' बटन पर क्लिक करें और सॉफ्टवेयर को बचाने के लिए अनुमति दें/ डेटा स्थानांतरण समाप्त करने के लिए फिर से ' सेविंग प्रारंभ करें ' बटन पर क्लिक करके फिर ' स्टॉप ' पर क्लिक करें.
    नोट: प्रत्येक माप चक्र प्रत्येक घटक के लिए 10 सेकंड की अवधि में १०० रीडिंग उत्पन्न करता है (एफएक्स, एफवाई, एफजेड, एमएक्स, एमवाई, और एमजेड).
  11. सहेजे गए डेटा वाले दस्तावेज़ पर जाएं, और डेटा सेट को कस्टम डिज़ाइन किए गए डेटा विश्लेषण स्प्रेडशीट ( अनुपूरक तालिकादेखें) पर प्रतिलिपि बनाएं/ डेटा सम्मिलित करने के लिए सही V-बेंड स्थिति संख्या और विशिष्ट वायर नमूना चुनें.
  12. उस विशिष्ट बेंड स्थिति के 10 archwires के लिए ४.११ के लिए ४.३ चरणों को दोहराएँ ।
  13. अब, डेटा का ग्राफ़िकल प्रस्तुतिकरण बनाने के लिए archwires के लिए परिकलित अर्थ और मानक विचलन को अलग स्प्रेडशीट में कॉपी करें.
  14. सभी बेंड स्थिति और archwires के प्रकार के लिए ४.१३ करने के लिए ४.२ चरणों को दोहराएँ ।
    नोट: archwires शामिल हैं, स्टेनलेस स्टील (SS) और बीटा टाइटेनियम (ß-Ti), निम्न आकारों के साथ: ०.०१६ x ०.०२२ इंच, ०.०१७ x ०.०२५ इंच, और ०.०१९ x ०.०२५ इंच ।

5. त्रुटि मूल्यांकन

  1. कंप्यूटर/सॉफ़्टवेयर को चरण 4.1-4.4 में वर्णित के रूप में चलाएं
  2. प्लेटफ़ॉर्म से ' परीक्षण उपकरण ' निकालें ।
  3. एक सीधे लंबाई ०.०२१ x ०.०२५ इंच एसएस वायर प्राप्त करें । एक प्रकाश तार plier का प्रयोग, एक छोटे से हुक में तार के एक छोर मोड़ । बाहर की ओर से दाढ़ ट्यूब में archwire के मुक्त अंत डालें ।
  4. परीक्षण तंत्र को वापस मंच पर रखें ।
  5. हुक करने के लिए एक ज्ञात वजन (५० g) अनुलग्न करें । इसे किसी भी प्रकार के व्यवधान से निकालकर लंबवत विमान में स्वतंत्र रूप से लटका दें । शीशे के चैंबर का दरवाजा बंद कर ।
  6. 4.10-4.11 चरणों का पालन करें ।
  7. incisor कोष्ठक के लिए चरण 5.1-5.6 दोहराएं ।
  8. कोष्ठक और दाढ़ ट्यूब के लिए एमएक्स के लिए Fz मान दर्ज करें ' के रूप में मापा मान. '
  9. अब संतुलन के समीकरण लागू करें ( अनुपूरक पाठदेखें) के लिए ' की उंमीद की कीमत की गणना ।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

कुल बल और कुल सेंसर प्लेट के केंद्र में प्रत्येक संवेदक द्वारा अनुभवी पल उनके तीन ओर्थोगोनल घटकों द्वारा प्रतिनिधित्व कर रहे हैं: एफएक्स, एफवाई, और एफ एक्स के साथ बलों का प्रतिनिधित्वजेड -अक्ष, y-अक्ष, और जेड-अक्ष, क्रमशः और एमएक्स, एमवाई, और एमजेड एक ही अक्ष के आसपास के क्षणों का प्रतिनिधित्व । सेंसर पर प्रारंभिक माप गणितीय रूप से बल और क्षण कोष्ठक (चित्रा 7) द्वारा अनुभवी मूल्यों को परिवर्तित कर रहे हैं.

दाढ़ में ऊर्ध्वाधर बल प्रदर्शित रेखांकन की एक श्रृंखला (Fzm) और incisor कोष्ठक (Fzमैं), पल (mesiodistal ब्रैकेट में दाढ़ tipping) (एमएक्सएम), और पल/टोक़ (लेबीयो-बहुभाषी tipping) पर incisor ब्रैकेट (एमएक्समैं ) बनाम वैयक्तिक टूथ निर्देशांक प्रणाली के संबंध में a/L अनुपात रॉ डेटा से बनाया गया है । a/L अनुपात प्रत्येक V-बेंड की mesiodistal स्थिति का प्रतिनिधित्व करता है, जहां ' ए ' incisor ब्रैकेट के बाहर की बढ़त और वी मोड़ के शीर्ष के बीच की दूरी है, और ' एल ' दाढ़ ट्यूब के mesial एज और incisor ब्रैकेट मीटर के बाहर की बढ़त के बीच की दूरी archwire (३७ मिमी) के साथ easured । ०.० (0 mm/३७ mm) का एक a/L अनुपात incisor ब्रैकेट के निकटवर्ती एक मोड़ का प्रतिनिधित्व करता है, और प्रत्येक क्रमिक मोड़ (a/l = ०.१, ०.२, आदि) ३.७ mm दूर है पिछले बेंड के साथ समाप्त मोड़ से एक/l = १.० (३७ mm/37 mm), एक मोड़ दाढ़ ब्रैकेट के निकटवर्ती का प्रतिनिधित्व । बल प्रणाली की दिशा में एक नकारात्मक/सकारात्मक संकेत द्वारा संकेत दिया है । रेखांकन तार प्रकार और आकार (9 चित्रा और 10) द्वारा समूहीकृत कर रहे हैं । रेखांकन पर प्रत्येक बिंदु, दस समान archwires का मतलब मूल्य का प्रतिनिधित्व करते हैं, और त्रुटि पट्टियों के ऊपर एक मानक विचलन का प्रतिनिधित्व करते है और यह मतलब नीचे । एक बिंदु के पास क्षैतिज अक्ष के लिए (या तो ऊपर या नीचे) एक कम परिमाण के साथ एक बल या क्षण का प्रतीक है, और एक बिंदु आगे क्षैतिज अक्ष से (या तो ऊपर या नीचे) एक उच्च परिमाण के साथ एक बल या क्षण का प्रतीक है ।

ऊर्ध्वाधर बलों (एफजेड) छह तार प्रकार (चित्रा 8) में से प्रत्येक के लिए सममित और रैखिक पैटर्न दिखाते हैं । या तो कोष्ठक के करीब वी मोड़, उच्च ऊर्ध्वाधर बलों रहे हैं । के रूप में मोड़ कोष्ठक से दूर ले जाया जाता है, केंद्र की ओर, FZ की भयावहता तक एक निश्चित बिंदु तक पहुंच जाता है, जहां दोनों बलों लगभग शूंय है (तटस्थ क्षेत्र) । के रूप में मोड़ आगे इस बिंदु से परे ले जाया जाता है, चZ उत्तरोत्तर बढ़ जाती है । हालांकि, व्यक्तिगत बलों (fZm और fZi) की दिशाएं उलट जाती हैं । मात्रात्मक रूप से, एसएस archwires ने अ ß य-ती archwires से काफी अधिक बल प्रणाली बनाई । साथ ही, उच्च आयाम archwires बड़ा बल सिस्टम बनाएं । हैरानी की बात है, रिश्तेदार बल archwires दोनों आकार और archwire के प्रकार के संदर्भ में दोनों कोष्ठक में बनाया प्रणाली काफी समान है ।

इसके विपरीत, क्षणों (एमएक्स) एक गैर रेखीय और असममित पैटर्न (9 अंक) दिखाओ । एमग्यारहवीं के समतल जब वी झुकता दाढ़ ट्यूब (एकएक्स/L अनुपात > ०.६) के करीब रखा जाता है, साथ ही दाढ़ ट्यूब में पल दिशा का उलटा (लाल) ०.० से ०.२ के लिए एकएक्स/L, सभी archwires के लिए समान था और शायद प्रतिनिधित्व करता है archwire की एक और अधिक मौलिक प्रकृति-ब्रैकेट बातचीत और ब्रैकेट ओरिएंटेशन (द्वितीय आदेश बनाम तीसरे क्रम) । दो कोष्ठक में पल का अनुपात सभी archwires परीक्षण (चित्रा 10) भर में मनाया कुछ विशिष्ट पैटर्न दिखा. झुकता है जो incisor के पास रखा जाता है (a/L के लिए 0.0-0.3 के अ ß-Ti और SS के लिए 0.0-0.2) दोनों क्षणों में एक ही दिशा (एमएक्समैं/Mxएम > 0) था । a/l से 0.3-0.6 के लिए ß-Ti और a/l के लिए 0.3-0.4 SS, क्षणों दिशा में विपरीत थे (एमएक्समैं/Mxm < 0) (तटस्थ क्षेत्र) । ०.६ या अधिक की एक/L पर झुकता incisor (≈ 0 जी मिमी) पर एक महत्वपूर्ण क्षण नहीं बना था, लेकिन एक विशाल क्षण दाढ़ ट्यूब (एमएक्समैं/Mxएम≈ 0) में उत्पन्न किया गया था.

मात्रात्मक, फिर से ऊर्ध्वाधर बलों के साथ के रूप में, एसएस archwire द्वारा उत्पन्न पल की भयावहता सांख्यिकीय और नैदानिक रूप से एक/L अनुपात और आर्क तारों के आकार के साथ दोनों के संबंध में, ß-Ti archwires द्वारा उत्पन्न उन से अधिक था ।

प्रतिशत त्रुटि निंन समीकरण द्वारा परिकलित की गई थी:

Figure 1

५० g से कम वजन के लिए% त्रुटि 5% हो पाया था, और ५० से ५०० g के लिए वजन के लिए ०.५% की गणना की गई थी ।

तटस्थ क्षेत्र (समान और विपरीत झुकने वाले क्षणों) को अ l ध अनुपात में मिलाकर अ ß त-ती के लिए 0.3-0.4 और SS archwires के लिए 0.4-0.5 । इन विशिष्ट मोड़ स्थानों पर, ऊर्ध्वाधर बलों की दिशा में विपरीत incisor और दाढ़ कोष्ठक पर अभिनय क्षणों के साथ कम कर रहे हैं । a/L अनुपात के आधार पर एक दाढ़ और incisor ब्रैकेट के बीच एक वी-मोड़ द्वारा बनाई गई बल प्रणाली को तीन विभिन्न श्रेणियों (चित्रा 11) में वर्गीकृत किया जा सकता है ।

Figure 1
चित्रा 1 : बल प्रणाली दूसरे क्रम में दो collinear कोष्ठक के द्वारा बनाई गई । L दो कोष्ठकों के बीच की दूरी है; a की स्थिति कोष्ठक a से V-बेंड है; fa और fb , क्रमशः ब्रैकेट a और b पर बनाई गई अनुलंब सेनाएं हैं; मीएक क्षण आहे एक; एमबी ब्रैकेट में पल बी है कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें

Figure 2
चित्रा 2 : कार्यप्रवाह । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 3
चित्रा 3 : Orthodontic वायर परीक्षक (OWT) । एक: परीक्षण उपकरण, बी: मापने मंच, सी: तापमान की निगरानी । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 4
चित्र 4 : दो संलग्नक के बीच मोड़ पदों के योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व । हर नीली बिंदी एक मोड़ स्थान है और दूरी ' एक ' archwire साथ incisor ब्रैकेट से मापा प्रतिनिधित्व करता है । ३.७ mm की किश्तों में ' a ' के लिए 11 विभिंन मान होंगे । (यानी ब्लू डॉट को ३.७ mm से सटी ब्लू डॉट से अलग किया जाता है) । एल परिधि लंबाई archwire साथ दाढ़ ट्यूब के बाहर की सतह के लिए incisor ब्रैकेट के बाहर की सतह से मापा जाता है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 5
चित्रा 5 : Archwire डाला और एल्यूमीनियम सेंसर से जुड़ी खूंटे पर कोष्ठक द्वारा आयोजित किया । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 6
चित्रा 6 : सॉफ्टवेयर प्रोग्राम (नीले और लाल बक्से में) कच्चे डेटा को प्रदर्शित करने से प्राप्त दो सेंसरों (एस सी और S2) incisor और दाढ़ कोष्ठक से जुड़ा. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 7
चित्र 7 : एक्स-वाई-जेड निर्देशांक और OWT के संबंध में उनके अभिविन्यास. X: अनुप्रस्थ विमान; Y: क्षैतिज विमान; जेड: ऊर्ध्वाधर विमान । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 8
चित्र 8 : ऊर्ध्वाधर बल की चित्रमय प्रतिनिधित्व (Fz) दो कोष्ठक में । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 9
चित्र 9 : दो कोष्ठक में अनुप्रस्थ विमान (एमएक्स) में पल की चित्रमय प्रतिनिधित्व । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 10
चित्र 10 : विभिंन archwire प्रकार और क्षणों के अनुपात के माध्यम से चित्रित आकार भर में सापेक्ष बल प्रणाली [एमएक्स (आई)/Mx (एम)] । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 11
चित्र 11 : तीन एक वी मोड़ से अलग बल प्रणालियों । प्रत्येक ज़ोन एक अद्वितीय F/M सिस्टम का प्रतिनिधित्व करता है । ' ' नीला छायांकित क्षेत्र समान सापेक्षिक बल प्रणालियों के साथ a/L अनुपात को दर्शाया गया है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

फोर्स सिस्टम दाढ़ (एम) Incisor (सातारा)
Fz (+) दखल दखल
Fz (-) एक्सट्रूसिव एक्सट्रूसिव
एमएक्स (+) * Mesial टिप चेहरे/ओष्ठ टिप
एमएक्स (-) * बाहर टिप तालु/
* सभी माप ब्रैकेट में किए गए थे

तालिका 1: साइन इन करें संमेलनों और बल प्रणाली की दिशा ।

Figure 1
पूरक चित्रा 1: एक्स के आसपास पल के लिए संतुलन रेखांकन-अक्ष (एमएक्स). नोट: रेखांकन ही क्षणों की भयावहता की तुलना कर रहे हैं । एम एक्स (एम) + एमएक्स(आई) और एफजेड(एम) या एफजेड(i) एक्स डी के लिए दिशा हमेशा एक दूसरे के विपरीत होगा । इसलिए, ΣMx= 0 ( अनुपूरक पाठदेखें) । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

अनुपूरक पाठ । कृपया इस फ़ाइल को डाउनलोड करने के लिए यहां क्लिक करें । 

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Orthodontic archwires का अध्ययन विभिन्न तरीकों से8,9,10,11में किया गया है । वे भी विभिंन यांत्रिक गुणों के लिए मूल्यांकन किया गया है, लेकिन वे शायद ही कभी बल प्रणाली वे12,13,14,15बनाने जा रहे है निर्धारित करने के लिए विश्लेषण किया गया है । तीन सूत्री झुकने परीक्षण orthodontic archwires के मूल्यांकन के लिए लोकप्रिय हैं; हालांकि, वे आम तौर पर किसी भी झुकता से रहित सीधे तारों पर प्रदर्शन कर रहे हैं । इन विट्रो मूल्यांकन में आम तौर पर एक समय में केवल 1 या 2 चर को देखने के लिए अनुकूलित कर रहे है जो परिणाम एक नैदानिक स्थिति के लिए आसानी से अनुकूल होने की अनुमति नहीं है । इस शोध का ध्यान केंद्रित करने के लिए प्रयोग 3 डी बल ऊर्ध्वाधर वी द्वारा उत्पादित प्रणालियों आयताकार archwires में एक 2 x 4 उपकरण के रूप में लगे में ब्रैकेट दूरी के साथ विभिंन स्थानों पर रखा झुकता निर्धारित किया गया । इस प्रोटोकॉल का विश्लेषण वी मोड़ यांत्रिकी के पिछले तरीकों से काफी अलग है । यह पहली बार है कि एक वास्तविक इन विट्रो में स्थापित किया गया है nanosensors उपयोग नकल उतार एक दो के काम-ब्रैकेट-archwire ज्यामिति के बजाय कंप्यूटर मॉडल या परिमित तत्व तरीकों पर भरोसा । इस यांत्रिक मॉडल न केवल क्षणों झुकने उपाय (दूसरा आदेश तार ब्रैकेट बातचीत), लेकिन यह भी मरोड़ क्षणों (तीसरे क्रम तार ब्रैकेट बातचीत) । कोई सीमा शर्त नहीं लगाई गई है । दूसरे शब्दों में, पिछले अध्ययन archwire की वक्रता के लिए कभी नहीं खाते के रूप में यह दाढ़ से incisor कोष्ठक के लिए चला जाता है । इस वक्र के कारण, incisor और दाढ़ कोष्ठक एक ही विमान में तैनात नहीं हैं, और न ही वे एक दूसरे के समानांतर उंमुख हैं । इस व्यवस्था के बल प्रणालियों, जो उंहें चिकित्सकीय सिर्फ दो समान एक सीधी रेखा में व्यवस्थित कोष्ठक और3समानांतर,4है शामिल उन से अधिक प्रासंगिक बनाता है के विश्लेषण के लिए जटिलता जोड़ सकते हैं ।

सेंसर के कामकाज और डेटा उत्पादन आसानी से डिवाइस से त्रुटियों की तरह कारकों से प्रभावित किया जा सकता है, सेंसर संवेदनशीलता, OWT के overheating, तार सक्रियण में मानव त्रुटि, झुकने, बंधाव, आकार, अनुचित तार स्थिति, की निष्क्रियता अंतिम प्रविष्टि से पहले तार, archwire, आदि के विकृति इसलिए, यह नए archwires के साथ दोहराया माप लेने के लिए महत्वपूर्ण है और संतुलन के कानून लागू करने से डेटा मांय । इसके अलावा, केवल कुछ archwires माप के लिए डाला जाना चाहिए ताकि OWT के overheating से बचने के लिए ।

प्रत्येक मोड़ स्थिति केवल ३.७ mm द्वारा दूसरे से अलग है । इसलिए, archwire के साथ वी-झुकता का सटीक स्थान भी महत्वपूर्ण है । वांछित स्थिति से मामूली विचलन मौलिक सेना प्रणाली दर्ज बदल सकता है । एक कस्टम डिजाइन ग्राफ archwire युक्त वी के साथ टेंपलेट कागज-मोड़ पदों वांछित सटीकता को प्राप्त करने में मदद करता है । एल्यूमीनियम खूंटे पर अनुचित ब्रैकेट पोजिशनिंग भी वही कर सकता है । इसलिए, कस्टम-बनाया परिशुद्धता जिग्स एक बांड विफलता है, तो ब्रैकेट की स्थिति को प्राप्त करने के लिए उपयोग किया जाता है ।

एक ब्रैकेट की स्थिति में प्रयोग के दौरान बंधुआ हो रही है, एक नया वर्ग ठीक एक ही स्थान में वापस रखा जाना चाहिए । कस्टम डिजाइन जिग्स वांछित स्थान का पता लगाने में मदद कर सकते हैं । किसी भी झुकता बिना निष्क्रिय archwires को यह सुनिश्चित करना होगा कि ब्रैकेट की जमावट सही है । यदि नहीं, तो इसे फिर से कोष्ठकित करना होगा । यह महत्वपूर्ण है के रूप में वहां कोष्ठक विरूपण की वृद्धि हुई संभावना है बंधन कोष्ठक का पुनः प्रयोग नहीं है ।

वर्तमान दृष्टिकोण का एक दोष यह है कि केवल दो सेंसरों का उपयोग किया गया है । अधिक सेंसर के अलावा इस तरह के एक मेहराब में व्यवस्थित तीन या अधिक कोष्ठक शामिल है कि उन लोगों के रूप में अधिक जटिल बल प्रणालियों, के अध्ययन की अनुमति देगा. एक अंय संभावित खामी मौखिक वातावरण अनुकरण करने में असमर्थता है । तापमान, लार, रोड़ा, और कई दूसरों के रूप में कारकों का उत्पादन बल प्रणालियों को प्रभावित कर सकता है । हालांकि, इस बिंदु पर एक साथ बल प्रणाली और नैदानिक स्तर पर मनाया दांत आंदोलन को मापने के लिए संभव नहीं है ।

कंप्यूटर मॉडलिंग और परिमित तत्व विश्लेषण (फेम) के उपयोग को शामिल सिमुलेशन एक तेजी से उभरते विभिंन orthodontic उपकरणों के यांत्रिक के decoding में कार्यरत क्षेत्र है16,17,18, 19. हालांकि, इन तरीकों को मांय करने के लिए एक शर्त जटिल archwire-ब्रैकेट बातचीत का एक सटीक शामिल है और एक ंयूनतम मांयताओं को रखते हुए । दोनों दूसरे क्रम और तीसरे क्रम में archwire-ब्रैकेट बातचीत मोटे तौर पर अज्ञात हैं, संभवतः इन प्रोग्रामों की सटीकता सीमित । आदेश में कंप्यूटर सिमुलेशन बेहतर बनाने के लिए, यह महत्वपूर्ण है बाहर बल प्रणाली है कि विभिंन नैदानिक स्थितियों में मौजूद है, एक बड़ा यांत्रिक डेटाबेस उत्पंन और फिर इस डेटा सेट के आधार पर एक कंप्यूटर मॉडल बनाने के लिए पहले आंकड़ा । दूसरे शब्दों में, बेहतर मॉडलिंग और भविष्यवाणी वास्तविक प्रयोग के रूप में इस प्रोटोकॉल द्वारा प्रदान की आवश्यकता होगी ।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

Acknowledgments

लेखक उन सभी साथियों को स्वीकार करना चाहते हैं जिन्होंने यह काम संभव बनाया, विशेषकर डीआरएस का । आदित्य गुजराल, आईएएस और रवींद्र नंदा ने किया । लेखक इस परियोजना के विकास के दौरान प्रदान की जाने वाली सुविधाओं के लिए UCONN के स्वास्थ्य पर भी इस तरह के कार्य करते हैं ।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Force/Torque  Sensors/Transducers Nano17 F/T Sensors,  ATI Industrial Automation, Apex, NC, USA Part of the OWT
CHS Series Humidity  Sensor Units   TDK Corporation Part of the OWT
Temperature sensors (Murata NTSDXH103FPB30 thermistor) Murata Manufacturing Co., Ltd Part of the OWT
LabVIEW 7.1.  Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench, Version 7.1 Software Program
Self-Ligating brackets  Empower Series, American Orthodontics. Orthodontic Brackets
Stainless steel archwires Ultimate Wireforms, Inc. in Bristol, CT Archwires
Beta-Titanium Archwires Ultimate Wireforms, Inc. in Bristol, CT Archwires
Data acquisition device (DAQ) National Instruments (NI) USB 6210 Part of the OWT
Ortho Form III (Archform template) 3M Oral Care, St. Paul, MN, USA Ovoid arch form
Weingart Plier Hu-Friedy Mfg. Co., LLC Chicago, IL Orthodontic Plier
Light wire Plier Hu-Friedy Mfg. Co., LLC Chicago, IL Orthodontic Plier

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Burstone, C. J., Koenig, H. A. Force systems from an ideal arch. Am J Orthod. 65, (3), 270-289 (1974).
  2. Koenig, H. A., Burstone, C. J. Force systems from an ideal arch: Large deflection considerations. Angle Orthod. 59, (1), 11-16 (1989).
  3. Burstone, C. J., Koenig, H. A. Creative wire bending: The force system from step and V bends. Am J Orthod and Dentofac Orthop. 93, (1), 59-67 (1988).
  4. Ronay, F., Kleinert, W., Melsen, B., Burstone, C. J. Force system developed by V bends in an elastic orthodontic wire. Am J Orthod and Dentofac Orthop. 96, (4), 295-301 (1989).
  5. Demange, C. Equilibrium situations in bend force systems. Am J Orthod and Dentofac Orthop. 98, (4), 333-339 (1990).
  6. Isaacson, R. J., Lindauer, S. J., Conley, P. Responses of 3-dimensional arch wires to vertical V bends: Comparisons with existing 2-dimensional data in the lateral view. Semin Orthod. 1, (1), 57-63 (1995).
  7. Upadhyay, M., Shah, R., Peterson, D., Takafumi, A., Yadav, S., Agarwal, S. Force system generated by elastic archwires with vertical V bends: A three-dimensional analysis. Eur J Orthod. 39, (2), 202-208 (2017).
  8. Gurgel, J. A., Kerr, S., Powers, J. M., LeCrone, V. Force-deflection properties of superelastic nickel-titanium archwires. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 120, (4), 378-382 (2001).
  9. Gurgel, J. A., Kerr, S., Powers, J. M., Pinzan, A. Torsional properties of commercial nickel-titanium wires during activation and deactivation. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 120, (1), 76-79 (2001).
  10. Hazel, R. J., Rohan, G. J., West, V. C. Force relaxation in orthodontic arch wires. Am J Orthod. 86, (5), 396-402 (1984).
  11. Lundgren, D., Owman-Moll, P., Kurol, J., Martensson, B. Accuracy of orthodontic force and tooth movement measurements. Br J Orthod. 23, (3), 241-248 (1996).
  12. Goldberg, A. J., Burstone, C. J. An evaluation of beta titanium alloys for use in orthodontic appliances. J Dent Res. 58, (2), 593-600 (1979).
  13. Kusy, R. P., Whitley, J. Q. Thermal and mechanical characteristics of stainless steel, titanium-molybdenum, and nickel titanium archwires. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 131, (2), 229-237 (2007).
  14. Kapila, S., Sachdeva, R. Mechanical properties and clinical applications of orthodontic wires. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 96, (2), 100-109 (1989).
  15. Verstrynge, A., Humbeeck, J. V., Willems, G. In-vitro evaluation of the material characteristics of stainless steel and beta-titanium orthodontic wires. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 130, (4), 460-470 (2006).
  16. Tominaga, J. Y., Tanaka, M., Koga, Y., Gonzales, C., Kobayashi, M., Yoshida, N. Optimal loading conditions for controlled movement of anterior teeth in sliding mechanics. Angle. 79, (6), 1102-1107 (2009).
  17. Cattaneo, P. M., Dalstra, M., Melsen, B. The finite element method: A tool to study orthodontic tooth movement. J Dent Res. 84, (5), 428-433 (2005).
  18. Fotos, P. G., Spyrakos, C. C., Bernard, D. O. Orthodontic forces generated by a simulated archwire appliance evaluated by the finite element method. Angle Orthod. 60, (4), 277-282 (1990).
  19. Geramy, A. Alveolar bone resorption and the center of resistance modification (3-D analysis by means of the finite element method. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 117, (4), 399-405 (2000).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics