قوة النظام مع الانحناءات V عمودي: إجراء تقييم 3D في المختبر من أرتشويريس مستطيلة مرنة وجامدة

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

الطريقة المعروضة هنا يهدف إلى بناء والتثبت منها في المختبر 3D نموذج قادرة على قياس النظام القوة المتولدة عن أرتشويريس مختلفة مع V-الانحناءات توضع بين قوسين اثنين. أهداف إضافية مقارنة هذا النظام القوة مع أنواع مختلفة من أرتشويريس وعلى النماذج السابقة.

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

يمكن جعل فهم الصحيح لقوة نظام تم إنشاؤها بواسطة مختلف أجهزة تقويم الأسنان علاج المرضى تتسم بالكفاءة ويمكن التنبؤ بها. الحد من الأجهزة قوس متعددة معقدة إلى نظام اثنين-قوس بسيط غرض قوة نظام التقييم سيكون الخطوة الأولى في هذا الاتجاه. ومع ذلك، الكثير من الميكانيكا الحيوية تقويم الأسنان في هذا الصدد تقتصر على 2D الدراسات التجريبية، الكمبيوتر النمذجة والتحليل أو الاستقراء النظري للنماذج الموجودة. والهدف من هذا البروتوكول هو لتصميم وبناء والتحقق من صحة في المختبر 3D نموذج قادرة على قياس القوى واللحظات التي تم إنشاؤها بواسطة أرتشويري مع منعطف الخامس وضعت بين قوسين اثنين. أهداف إضافية مقارنة نظام القوة المتولدة عن أنواع مختلفة من أرتشويريس فيما بينها، والنماذج السابقة. لهذا الغرض، وقد تم محاكاة جهاز 2 × 4 يمثلون المولى والقاطعة. شيدت اختبار أسلاك تقويم الأسنان (OWT) تتألف من اثنين من محولات الطاقة القوة المتعددة المحاور أو تحميل خلايا (nanosensors) التي يتم إرفاقها الأقواس تقويم الأسنان. خلايا الحمل القادرة على قياس النظام القوة في جميع الطائرات الثلاث من الفضاء. هناك نوعان من أرتشويريس، والفولاذ المقاوم للصدأ والتيتانيوم بيتا من ثلاثة أحجام مختلفة (0.016 x 0.022 بوصة ويبلغ 0.017 × 0.025 بوصة 0,019 × 0.025 بوصة)، يتم اختبارها. ويتلقى كل سلك واحد عمودي V-منحنى منهجية وضعها في موضع معين بزاوية محددة مسبقاً. الخامس-الانحناءات مماثلة يتم نسخها نسخاً متماثلاً في أرتشويريس مختلفة في 11 موقعا مختلفاً بين المرفقات المولى والقاطعة. هذه هي المرة الأولى وقد بذلت محاولة في المختبر لمحاكاة جهاز تقويم الأسنان استخدام الانحناءات الخامس في أرتشويريس مختلفة.

Introduction

أحد جوانب هامة للعلاج تقويم الأسنان السريري هو معرفة نظام القوة التي تنتجها الأجهزة مولتيبراكيت. يمكن أن يساعد فهم واضح لمبادئ النشاط الحيوي الأساسي تقديم نتائج يمكن التنبؤ بها، والتقليل من الآثار الجانبية المحتملة1. وقد شهدت السنوات الأخيرة اتجاها بعيداً عن وضع الانحناءات في أرتشويريس ببناء التنشيط أكثر مع الموقف قوس والتصميم؛ ومع ذلك، لا يزال يتطلب المعالجة التقويمية الشاملة تنسيب الانحناءات في أرتشويريس. الانحناءات، عند وضعها في مختلف أنواع وأحجام من أرتشويريس، يمكن إنشاء مجموعة متنوعة من النظم قوة مناسبة لأنواع مختلفة من حركة الأسنان. على الرغم من أن النظم القوة التي يمكن أن تصبح معقدة للغاية عند النظر في الأسنان متعددة، نقطة انطلاق مفيدة يمكن أن تنطوي على وجود نظام بسيط لاثنين-القوس.

وحتى الآن، قد تم تحليلها أساسا ميكانيكا الخامس-بيند في الدرجة الثانية فقط، استخدام النماذج الرياضية1،2،3،،من45 و/أو تحليل/المحاكاة الحاسوبية 6-قد أسفر هذا عن فهم أساسي للنظام القوة المشاركة في تفاعل النظام الثاني الأسلاك القوس مع الأقواس المتجاورة (الشكل 1). ومع ذلك، هذه الأساليب تفرض شروط حدود معينة من أجل تشغيل المحاكاة التي قد لا ينطبق في الحالات السريرية الفعلية وقد تحدث الانحرافات. في الآونة الأخيرة، اقترح في المختبر نموذج جديد يشمل القوة محولات الطاقة لقياس القوى (ثلاثي الأبعاد) الأبعاد الثلاثة واللحظات التي تم إنشاؤها بواسطة تقييم ليس فقط النظام الثاني التفاعلات أرتشويري-قوس بل أيضا في الترتيب الثالث7. ومع ذلك، لم تقيم تأثير أنواع مختلفة من أرتشويريس على النظام القوة في مختلف المواقف ينحني على طول فترة أرتشويري المولى القاطعة. كما شملت الدراسة فقط تقييم أرتشويريس تقويم الأسنان المرنة، التي لا أرتشويريس الأولية على الأسنان التي تحدث حركة. ولذلك، كان الهدف من هذه الدراسة لتقييم قوة نظام تم إنشاؤها بواسطة إيداع الخامس منعطف في مواقع مختلفة في مستطيل من الفولاذ المقاوم للصدأ والتيتانيوم بيتا أرتشويريس في 3D إعداد التي تنطوي على الأقواس المولى والقاطعة. الأطباء بحاجة إلى معرفة ويستخدم النظام القوة المطبقة على التسنين عند تركيبة معينة من تركيبة قوس أرتشويري لإصلاح مالوككلوسيون.

وقد وضعت تقنية وصف دراسة نظام تقويم القوة في جميع الطائرات الثلاث من الفضاء، ومحاكاة الواقع السريري. أنها يجب أن يفهم أن من الصعب للغاية قياس قوة نظام سريرياً؛ ولذلك، يلزم هذه القياسات تجري في المختبر. فمن المفترض أن قوة نظام تم إنشاؤها بواسطة الخامس منعطف في المختبر مماثل في حالة تكراره في فم المريض. تم إنشاء سير عمل لتقييم كيفية إعداد التجريبي يجب أن يكون تكوين (الشكل 2).

اختبار أسلاك تقويم الأسنان (OWT) أحد منتجات مبتكرة وضعتها "شعبة تقويم الأسنان" بالتعاون مع الهندسة الحيوية ومختبر الديناميات، UConn الصحة، فارمنجتون، ط م، الولايات المتحدة الأمريكية (الشكل 3). صمم لتحاكي ترتيب الأسنان فكي علوي داخل الفم وبعض الظروف داخل الفم مع توفير قياسات لقوة النظام التي تم إنشاؤها في جميع الطائرات الثلاث من الفضاء بدقة. المكونات الميكانيكية الرئيسية للسباحة هي جهاز اقتناء بيانات (دق) و "أجهزة استشعار" القوة/العزم نانو ومجسات الرطوبة، أجهزة استشعار درجة الحرارة وجهاز كمبيوتر شخصي. جهاز اختبار يوضع في حاوية زجاجية وجود ضوابط درجة الحرارة/الرطوبة. وهذا يسمح لمحاكاة جزئي للبيئة فموية. دق بمثابة واجهة لأجهزة الاستشعار ثلاثة: استشعار الرطوبة واستشعار القوة/لحظة، الثرمستور وأجهزة الاختبار مع أجهزة الاستشعار يقع على منصة (الشكل 3). وهذه ترتبط ببرنامج حاسوبي. البرنامج هو منصة وبيئة تطوير للبرمجة المرئية ويستخدم للتحكم في أنواع مختلفة من الأجهزة. أنها اختيرت لأتمتة المختبر أسلاك تقويم الأسنان.

يتم ترتيب سلسلة من الألومنيوم أوتاد على جهاز اختبار لتمثيل أسنان فكي علوي قوس الأسنان. اثنين من أوتاد تمثل القاطعة المركزية الحق والحق الأول المولى موصولة بأجهزة استشعار/تحميل خلايا (S1 و S2). هو خلية تحميل أحد الأجهزة ميكانيكية التي يمكن قياس القوى ولحظات المطبق عليه في جميع الطائرات الثلاث (x-y-z): Fxووyوz؛ ومس، مص، و Mz. أوتاد متوضعة بشكل منهجي لإنشاء نموذج قوس أسنان. كل شماعة مفصولة عن الأخرى قياس دقة مسجلة التي يتم حسابها باستخدام عرض متوسط السن كما لوحظ في المرضى الذين يخضعون للعلاج تقويم الأسنان. الشكل المختار للتجربة شكل قوس 'مغزليا' التي تم إنشاؤها من قالب موحد.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1-الإعداد التجريبية

  1. وضع علامة على موضع دقيق للموضع أنابيب المولى وأقواس القاطعة على أوتاد الألومنيوم للسباحة باستخدام مخصصة 'رقصة'.
  2. السندات القياسية بين قوسين ligating ذاتيا مع المواد المركبة. الضوء علاج لمدة 40 ثانية.
  3. إدراج 0.021 × 0.025 بوصة فولاذ المقاوم للصدأ (SS) 'مغزليا' أرتشويري فكي علوي في فتحات قوس.
  4. ضع جهاز الاختبار في قاعة الزجاج.
  5. التحقق من وجود أي التنشيط أرتشويري غير مقصودة. أي التنشيط أرتشويري سيقوم تلقائياً بإنشاء نظام قوة، التي سيتم عرضها على شاشة الكمبيوتر.
  6. تغيير موضع الأقواس إذا لوحظ أي التنشيط أرتشويري. كرر الخطوات من 1.2-1.5.

2-تلفيق قالب أرتشويري (الشكل 4)

  1. وضع أرتشويري (0.021 × 0.025 SS) في جهاز الاختبار.
  2. استخدام علامة دائمة للإشارة إلى ما يلي: 1) خط الوسط و 2) نقطة القاصي فورا إلى قوس القاطعة (ط) 3) نقطة ميسيال فورا إلى أنبوب المولى (M). تفعل الشيء نفسه بالنسبة إلى جانب كونترالاتيرال أرتشويري. هذا هو قالب سلك القوس.
  3. نقل أرتشويري مع نقاط ملحوظ على ورقة الرسم البياني.
  4. إنشاء نسخة متماثلة دقيقة أرتشويري على ورق الرسم البياني.
    ملاحظة: يمكن استخدام هذه الورقة الرسم البياني لتحديد موقف الخامس-الانحناء لجميع أرتشويريس للعينة.
  5. حساب محيط الجزء سلك القوس (L) من أنا إلى م.
  6. والآن، مارك 11 نقطة من I إلى M. كل نقطة موقف الخامس-بيند مستقبلا.
    1. قم بتسمية كل نقطة من0 إلى10.
    2. تأكد من أن يتم فصل كل موقف بيند من جهة أخرى بمبلغ مساو.
  7. الحصول على عدد/نسبة فريدة من نوعها لكل موقف ينحني بحساب/L لكل موقف.

3-وضع الانحناءات الخامس

  1. أن أرتشويري جديدة من العينة.
  2. وضعه على الورقة أرتشويري/رسم بياني للقالب ونقل أحد المواقع ثني أحد عشر ثنائيا أرتشويري.
  3. استخدام إطالة أرتشويري مستطيلة أو إطالة أسلاك خفيفة لجعل الانحناءات الخامس متناظرة في كل المواقف.
  4. المكان أرتشويري على منصة مسطحة/لوح زجاج، والتحقق من قياس زاوية أدلى به طرفي أرتشويري مع منقلة.
  5. ضبط النهايات إذا لزم الأمر حتى بعد أن يتم إنشاء زاوية مقدارها 150 درجة.
  6. كرر الخطوات من 3.1 إلى 3.5 لكل أرتشويريس من العينة.

4-قياس قوة النظام (الشكلان 5 و 6)

  1. قم بفتح البرنامج لتسجيل البيانات (انظر الجدول للمواد).
  2. قم بإنشاء مجلد جديد لحفظ البيانات.
  3. انقر فوق 'تشغيل' بدء تشغيل البرنامج. سيعرض البرنامج كل من القوى الثلاث والقيم الثلاث-لحظة في كل أجهزة الاستشعار في الوقت الحقيقي.
  4. انتظر لمدة 10-15 ثانية تقريبا للتقلبات التي تحدث في برنامج لإيقاف تسجيل البيانات. تأكد من أن خطوط الرسم البياني على البرنامج لجميع المكونات لإظهار قوة النظام خط 'مسطحة'.
    ملاحظة: جميع القياسات ستة في كل أجهزة الاستشعار سوف تظهر القيم لا يعتد بها (قوات < 1 ز ولحظات < ز 10 مم).
  5. إزالة بلطف 'جهاز اختبار' من النظام الأساسي. استخدام زراديه وينجارت لإدراج أرتشويري في أنابيب المولى.
  6. فتح باب قوس القاطعة مع قشارة اللثة.
  7. رفع الجزء الأمامي من أرتشويري وأدخله في فتحه قوس. تأكد من أن خط الوسط أرتشويري تتزامن مع خط الوسط جهاز الاختبار.
  8. العودة على جهاز اختبار لمنهاج العمل وإغلاق باب الغرفة الزجاجية.
  9. تعيين درجة الحرارة عند 37 درجة مئوية. انتظر لمدة دقيقة واحدة لدرجة حرارة الغرفة الزجاج لضبط.
  10. انقر فوق الزر 'البدء في توفير' على البرنامج، والسماح للبرنامج لحفظ ونقل البيانات لمدة 10 ثوان على الأقل. انقر فوق الزر 'البدء في توفير' مرة أخرى وضع حد لنقل البيانات، ثم انقر فوق 'إيقاف'.
    ملاحظة: تولد كل دورة قياس القراءات 100 خلال الفترة الثانية 10 لكل مكون من مكونات (Fxوy، وz، مس، مصو Mz).
  11. انتقل إلى المستند الذي يحتوي على البيانات المحفوظة، ونسخ وتصدير مجموعة البيانات إلى جدول بيانات تحليل بيانات مصممة مخصصة (انظر الجدول التكميلي). اختر رقم الموضع الخامس-بيند الصحيح والعينة الأسلاك محددة لإدراج البيانات.
  12. كرر الخطوات 4، 3 إلى 4، 11 أرتشويريس 10 من ذلك الموقف بيند محددة.
  13. الآن، نسخ الوسائل المحسوبة والانحرافات المعيارية أرتشويريس إلى جدول منفصل لإنشاء تمثيل رسومي للبيانات.
  14. كرر الخطوات من 4.2 إلى 4.13 لجميع المواقف ينحني وأنواع من أرتشويريس.
    ملاحظة: أرتشويريس تتضمن، الفولاذ المقاوم للصدأ (SS)، وبيتا-التيتانيوم (ß-Ti)، مع الأحجام التالية: 0.016 x 0.022 بوصة ويبلغ 0.017 × 0.025 بوصة بوصة 0,019 × 0.025.

5-خطأ في التقييم

  1. قم بتشغيل الكمبيوتر/البرامج كما هو موضح في الخطوات 4، 1-4، 4
  2. إزالة جهاز 'اختبار' من النظام الأساسي.
  3. الحصول على سلك SS 0.021 × 0.025 بوصة طول مستقيم. استخدام إطالة أسلاك خفيفة، ينحني واحدة من نهاية السلك إلى ربط صغيرة. إدراج نهاية الحرة أرتشويري في الأنبوب المولى من الجانب الأعلى.
  4. ضع جهاز الاختبار مرة أخرى على المنصة.
  5. إرفاق وزن معروفة (50 غ) إلى مأزق. وليكن شنق بحرية في الطائرة العمودية بإزالة أي نوع من التدخل. أغلق باب الغرفة الزجاجية.
  6. اتبع الخطوات 4، 4، 10-11.
  7. كرر الخطوات من 5، 1-5، 6 لقوس القاطعة.
  8. أدخل قيم ق أ لكل من الأقواس و Mx للأنبوب المولى ك 'القيمة المقاسة.'
  9. الآن تطبيق معادلات التوازن (انظر النص التكميلي) لحساب 'القيمة المتوقعة'.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

مجموع القوة ومجموع لحظة تواجهها كل أجهزة الاستشعار في وسط لوحة أجهزة الاستشعار هي ممثلة بمكوناتها الثلاثة المتعامدة: Fxووyوz تمثل القوات على طول المحور السيني والصادي، ومحور ع، على التوالي؛ ومxو Myو Mz تمثل اللحظات حول المحاور نفسها. يتم تحويل القياسات الأولية في أجهزة الاستشعار رياضيا لقيم القوة ولحظة ذوي الخبرة بالقوس (الشكل 7).

سلسلة من الرسوم البيانية عرض القوة العمودية على المولى (ق أم) والأقواس القاطعة (Fzأنا)، ولحظة (ميسيوديستال البقشيش) على قوس المولى (Mxm)، ولحظة/العزم (لابيو-اللغات البقشيش) في قوس القاطعة (Mxأنا ) مقابل/تم إنشاؤها ل نسبة فيما يتعلق بنظام إحداثيات الأسنان الفردية من البيانات الخام. /نسبة ل يمثل موقف كل الخامس بيند، حيث 'أ' هي المسافة بين الحافة البعيدة من قوس القاطعة وذروة الخامس-الانحناء، وقوس 'ل' المسافة بين حافة مسيل للأنبوب المولى وحافة القاطعة القاصي م ميسيوديستال إيسوريد على طول أرتشويري (37 ملم). /L نسبة 0.0 (0/37 مم) يمثل منحنى المتاخمة لقوس القاطعة، وكل منعطف المتعاقبة (/L = 0.1، 0.2، إلخ) ملم 3.7 متباعدة بعيداً عن الانحناء السابقة المنتهية مع/L = 1.0 (37/37 مم)، الذي يمثل منحنى المتاخمة لقوس المولى. تتم الإشارة إلى اتجاه النظام القوة بعلامة السلبية/الإيجابية. يتم تجميع الرسوم البيانية حسب نوع الأسلاك والحجم (الشكل 9 و 10). كل نقطة على الرسوم البيانية، تمثل قيمة متوسط عشرة أرتشويريس مماثلة، وأشرطة الخطأ تمثل انحراف معياري واحد فوق وتحت يعني هذا. نقطة قريبة من المحور الأفقي (أما أعلى أو أسفل) يدل القوة أو لحظة مع حجم منخفض، ونقطة أبعد عن المحور الأفقي (أما أعلى أو أسفل) يدل القوة أو لحظة قوته أعلى.

إظهار قوي عمودية (وZ) نمط متماثل والخطي لكل نوع من أنواع الأسلاك الستة (الشكل 8). توثيق الخامس-الانحناء لقوس، أما أعلى هي القوى الرأسية. كما يتم نقل الانحناء بعيداً عن الأقواس، نحو الوسط، إنقاص حجم وZ حتى يتم التوصل إلى نقطة معينة حيث تكون كلتا القوتين تقريبا صفر (المنطقة المحايدة). كما يتم نقل منحنى أبعد إلى أبعد من هذه النقطة، وZ يزيد تدريجيا. ومع ذلك، يتم عكس اتجاهات القوى الفردية (وZm ووتسي). من الناحية الكمية، أرتشويريس SS بإنشاء نظام قوة أكبر بكثير مما أرتشويريس ß-منظمة الشفافية الدولية. أيضا، أعلى البعد أرتشويريس إنشاء نظم قوة أكبر. المثير للدهشة، نظام القوة النسبية تم إنشاؤها في الأقواس اثنين من أرتشويريس سواء من حيث حجم ونوع من أرتشويري مماثلة تماما.

وفي المقابل، اللحظات (مس) تظهر نمطاً غير خطية وغير متماثلة (الشكل 9). تسطيح مالحادي عشر عندما توضع الانحناءات الخامس قريبة من الأنبوب المولى (س/l: نسبة > 0.6)، فضلا عن عكس اتجاه لحظة في أنبوب المولى (أحمر) من علامةx/l: 0.0 إلى 0.2، مماثلة لجميع أرتشويريس وربما يمثل طابع أساسي أكثر من اتجاه التفاعل وقوس قوس أرتشويري (الثانية أمر مقابل الترتيب الثالث). النسبة من هذه اللحظة في الأقواس اثنين تظهر بعض أنماط محددة ولاحظ عبر جميع أرتشويريس اختبار (الشكل 10). الانحناءات التي توضع قريبة القاطعة (/L من 0.0-0.3 ل ß-تي و 0.2 0.0 ل SS) كان كلا لحظات في نفس الاتجاه (Mxأنا/Mxm > 0). من/L من 0.3-0.6 ل ß-تي و/L من 0.3-0.4 ل SS، اللحظات كانت المقابلة في الاتجاه (Mxأنا/Mxم < 0) (المنطقة المحايدة). ينحني في/L من 0.6 أو أكبر لم تخلق لحظة هامة في القاطعة (إيتش زيرو ز مم) ولكن لحظة ضخمة تم إنشاؤها في الأنبوب المولى (Mxأنا/Mxمإيتش زيرو).

كمياً، مرة أخرى كما مع قوات الرأسي، وكان حجم هذه اللحظة التي تم إنشاؤها بواسطة أرتشويري SS إحصائيا وسريريا أكبر من تلك التي تم إنشاؤها بواسطة ß-Ti أرتشويريس، مع كل الاحترام/أسلاك ل نسب وحجم القوس.

تم حساب نسبة الخطأ من المعادلة التالية:

Figure 1

وحسبت الخطأ % لاوزان أقل من 50 جرام وجد أن 5 في المائة، والأوزان من 50 إلى 500 غرام 0.5 في المائة.

تم العثور على المنطقة المحايدة (المساواة وعكس الانحناء لحظات) في/نسب ل 0.3-0.4 ل ß-تي و 0.4-0.5 أرتشويريس SS. في هذه المواقع محددة بيند، قوات العمودية الحد الأدنى مع لحظات يتصرف القاطعة والأقواس المولى مقابل في الاتجاه. على أساس/نسب ل إنشاء نظام القوة بمنعطف الخامس بين قوس المولى والقاطعة يمكن تصنيفها في ثلاث فئات مختلفة (الشكل 11).

Figure 1
الشكل 1 : قوة النظام التي تم إنشاؤها بواسطة اثنين من الأقواس تربطها علاقة خطية متداخلة في الترتيب الثاني- L هي المسافة بين قوسين اثنين؛ هو موقف الخامس-الانحناء من قوس ألف؛ وأ وب وهي القوى العمودية التي تم إنشاؤها في قوس A و B، على التوالي؛ مأ هي هذه اللحظة في ألف؛ هو مب هذه اللحظة في قوس ب الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 2
الشكل 2 : سير العمل. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 3
الشكل 3 : اختبار سلك تقويم الأسنان (OWT)- A: اختبار الجهاز، ب: قياس المنهاج، ج: مراقبة درجة الحرارة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 4
الشكل 4 : التمثيل التخطيطي لمواقف ينحني بين المرفقات اثنين. كل نقطة زرقاء مكان ينحني ويمثل المسافة 'أ' قياس من قوس القاطعة على طول أرتشويري. وسوف يكون هناك 11 قيم مختلفة ل 'أ' بتزايدات من 3.7 مم. (أي النقطة الزرقاء يفصلها عن النقطة الزرقاء المجاورة 3.7 مم). L هو طول محيط يقاس من سطح القاصي من قوس القاطعة على سطح الأنبوب المولى على طول أرتشويري القاصي. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 5
الشكل 5 : أرتشويري إدراجها والمعقودة بالأقواس على الألومنيوم أوتاد تعلق على أجهزة الاستشعار- الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 6
الرقم 6 : البرنامج عرض البيانات الخام (في مربعات زرقاء وحمراء) التي تم الحصول عليها من اثنين من أجهزة الاستشعار (S1 و S2) متصل القاطعة والأقواس المولى. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 7
الشكل 7 : الإحداثيات X-Y-Z وتوجهاتها بالنسبة OWT. X: عرضية الطائرة؛ Y: الطائرة الأفقي؛ ي الطائرة العمودية. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 8
الشكل 8 : تمثيل رسومي للقوة العمودية (Fz) في الأقواس اثنين. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 9
الرقم 9 : تمثيل رسومي اللحظة في الطائرة عرضية (Mx) في الأقواس اثنين. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 10
الرقم 10 : نظام قوة النسبية عبر أرتشويري مختلفة الأنواع والأحجام التي صورت عن طريق نسبة اللحظات [Mx(i)/Mx(m)]- الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 11
الرقم 11 : ثلاث متميزة قوة نظم من منعطف الخامس- تمثل كل منطقة نظام F/M فريدة من نوعها. يصور المنطقة المظللة 'الأزرق'/نسب L مع النسبية مماثلة قوة النظم. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

نظام القوة Molar(m) Incisor(i)
Fz (+) تدخلي تدخلي
Fz (-) طردي طردي
Mx (+) * نصيحة مسيل تلميح الوجه/بنية
Mx (-) * نصيحة القاصي نصيحة حنكي/اللغات
* وقد أجريت قياسات جميع في قوس

الجدول 1: التوقيع على الاتفاقيات والتوجيه التابعة للقوة.

Figure 1
الإضافي رقم 1: الرسوم البيانية التوازن في الوقت الراهن حول المحور س (مx). ملاحظة: الرسوم البيانية فقط مقارنة حجم اللحظات. أن الاتجاه مس(م) + Mx(ط) ووz(m) أو وz(ط) × د إرادة دائماً مقابل بعضها البعض. ولذلك، ΣMx= 0 (انظر النص التكميلي). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

النص التكميلي. اضغط هنا لتحميل هذا الملف. 

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

وقد درست أرتشويريس تقويم الأسنان في مختلف طرق8،،،من910،11. أيضا قد تم تقييمها للخصائص الميكانيكية المختلفة، إلا أنها نادراً ما قد تم تحليلها لتحديد نظام القوة أنهم ذاهبون إلى إنشاء12،13،،من1415. اختبارات الانحناء ثلاث نقاط شعبية لتقييم أرتشويريس تقويم الأسنان؛ ومع ذلك، أنها تجري عموما على أسلاك مستقيمة خالية من أي الانحناءات. عموما هي الأمثل في المختبر تقييمات لننظر فقط 1 أو 2 من المتغيرات في وقت الذي لا يسمح للنتائج أن تكون القابلة للتكييف وفقا لحالة سريرية. وكان تركيز هذا البحث تجريبيا تحديد 3D قوة النظم التي تنتجها العمودي الانحناءات الخامس وضعت في مواقع مختلفة على طول المسافة التي إينتيربراكيت في أرتشويريس مستطيلة تعمل كجهاز 2 × 4. هذا البروتوكول يختلف اختلافاً كبيرا عن الأساليب السابقة لتحليل الميكانيكا الخامس-الانحناء. أنها المرة الأولى الفعلية في المختبر إعداد تم إنشاؤه باستخدام nanosensors محاكاة عمل الهندسة اثنين-قوس-أرتشويري بدلاً من الاعتماد على نماذج حاسوبية أو طرق العناصر المحدودة. هذا النموذج الميكانيكي تدابير ليس فقط لحظات الانحناء (الثانية ترتيب الأسلاك قوس التفاعلات) لكن أيضا اللحظات إلتوائية (الثالثة ترتيب الأسلاك قوس التفاعلات). يتم فرض لا شروط الحدود. وبعبارة أخرى، دراسات سابقة ابدأ واستأثرت انحناء أرتشويري كما يذهب من المولى إلى الأقواس القاطعة. بسبب هذا المنحنى، القاطعة والأقواس المولى لا المتوضعة في نفس الطائرة ولا هي أنها موجهة نحو موازية لبعضها البعض. يمكن إضافة هذا الترتيب التعقيد إلى تحليلات لنظم القوة، مما يجعلها سريرياً أكثر أهمية من تلك التي تنطوي على أقواس متطابقة اثنين فقط مرتبة في خط مستقيم و متوازي3،4.

أداء أجهزة الاستشعار والبيانات الناتج يمكن أن تتأثر بسهولة بالعوامل مثل أخطاء من الجهاز، حساسية أجهزة الاستشعار، المحموم للسباحة، خطأ بشري في تنشيط الأسلاك، والانحناء، ربط، والشكل، والأسلاك غير لائق تحديد المواقع، وإبطال مفعولها الأسلاك قبل الإدراج النهائي، وتشوه أرتشويري، و ما إلى ذلك لذلك، من المهم أن تأخذ القياسات المتكررة مع أرتشويريس جديدة، والتحقق من صحة البيانات عن طريق تطبيق قوانين التوازن. أيضا، ينبغي أن تدرج سوى بضع أرتشويريس للقياس بغية تجنب المحموم للسباحة.

كل موقف منحنى يفصلها عن الأخرى 3.7 مم فقط. ولذلك، وضع دقيق للخامس-الانحناءات على طول أرتشويري الأهمية أيضا. انحرافات طفيفة من الموضع المطلوب يمكن أن تغير تغييرا جذريا نظام القوة المسجلة. مخصص تصميم ورقة الرسم البياني الذي يحتوي على القالب أرتشويري مع منحنى الخامس مواقف تساعد في تحقيق الدقة المطلوبة. يمكن وضع قوس غير لائق على أوتاد الألومنيوم كما تفعل نفس الشيء. ولذلك، تستخدم الرقص الدقة مصنوعة خصيصا للحصول على موضع القوس إذا كان هناك فشل في سندات.

في حالة حدوث قوس الحصول على ديبونديد من خلال التجريب، يجب وضع قوس جديد التحديد مرة أخرى في نفس المكان. الرقص تصميم مخصصة يمكن أن تساعد في تحديد المكان المطلوب. أرتشويريس السلبي دون أي الانحناءات سيتعين استخدامها للتأكد من أن وضع القوس بشكل صحيح. إذا لم يكن الأمر كذلك، فإنه سيتعين أن يكون ريبراكيتيد. المهم ليس لإعادة استخدام قوس ديبونديد كما أن هناك زيادة في احتمال من تشوه قوس.

عيب واحد من النهج الحالي أن اثنين فقط من أجهزة الاستشعار وقد استخدمت. إضافة المزيد من أجهزة الاستشعار سوف تسمح دراسة نظم القوة أكثر تعقيداً، مثل تلك التي تشمل ثلاثة أو أكثر من الأقواس التي رتبت في قوس. عيب محتمل آخر هو عدم القدرة على محاكاة البيئة عن طريق الفم. يمكن أن تؤثر عوامل مثل درجة الحرارة واللعاب وانسداد، وآخرون أنظمة القوة المنتجة. ومع ذلك، عند هذه النقطة لا يمكن في الوقت نفسه قياس النظام قوة وحركة الأسنان الملاحظ على المستوى السريري.

الكمبيوتر النمذجة والمحاكاة التي تنطوي على استخدام لتحليل العناصر المحدودة (FEM) منطقة سرعة ناشئة المستخدمة في فك الميكانيكا الحيوية من مختلف أجهزة تقويم الأسنان16،،من1718، 19. غير شرط واحد للتحقق من صحة هذه الطرق إدراج دقيقة من التفاعلات المعقدة أرتشويري-قوس وحفظ الافتراضات إلى الحد أدنى. تفاعل أرتشويري-قوس سواء في الترتيب الثاني والثالث أمر معروفة إلى حد كبير، يحتمل أن تحد من دقة هذه البرامج. بغية جعل المحاكاة الحاسوبية على نحو أفضل، من المهم أولاً معرفة النظام القوة التي موجودة في مختلف الحالات السريرية، وإنشاء قاعدة بيانات ضخمة بالنشاط الحيوي وثم تقديم نموذج كمبيوتر استناداً إلى مجموعة البيانات هذه. وبعبارة أخرى، سوف تتطلب أفضل النمذجة والتنبؤ بالتجريب الفعلي كما هو منصوص عليه بموجب هذا البروتوكول.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

Acknowledgments

الكتاب تود أن تقر جميع الزملاء الذين جعلوا هذا العمل ممكناً، لا سيما الدكتور شبير اديتيا وناندا Ravindra. الكتاب يود أن يشكر الديناميات ومختبر الهندسة الحيوية في الصحة UCONN للتسهيلات المقدمة أثناء تطوير هذا المشروع.

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