Сила системы с вертикальной V-поворотах: 3D в Vitro оценки упругих и жесткой прямоугольные брекетах

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

Метод здесь представлены предназначен для создания и проверки в vitro 3D модели способный измерять силу системы, порожденных различными брекетах с V-поворотах две скобки. Дополнительные цели должны сравнить эту силу системы с различными типами брекетах и предыдущих моделей.

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

Правильное понимание системы сил, созданных различными ортодонтических аппаратов можно сделать лечение больных, эффективной и предсказуемой. Сокращение сложные приборы мульти кронштейн для простых двух брекет-системы с целью оценки силы системы будет первым шагом в этом направлении. Однако большая часть ортодонтические биомеханики в этой связи ограничивается 2D экспериментальных исследований, компьютерного моделирования/анализа или теоретические экстраполяции существующих моделей. Цель настоящего Протокола заключается в том, для проектирования, строительства и проверить в vitro 3D модель измерения силы и моменты, порожденных дуга с V-Бенд помещены между двумя скобками. Дополнительные цели должны сравнить системы сил, порожденных различные виды брекетах между собой и с предыдущими моделями. Для этой цели были смоделированы 2 x 4 прибор, представляющий молярной и резца. Тестер ортодонтической проволоки (OWT) построен, состоящий из двух преобразователей многоосевые силы или нагрузки клетки (Наносенсоры) к которой прикреплены ортодонтические скобы. Нагрузки клетки способны измерять силу системы во всех трех плоскостях пространства. Два типа брекетах, нержавеющей стали и бета Титан трех разных размеров (0.016 x 0,022 дюйм, 0.017 x 0,025 дюйма и 0,019 х 0,025 дюйма), проходят испытания. Каждый провод получает один вертикальные V-Бенд систематически помещены в определенной позиции с углом заранее. Подобные V-изгибы, реплицируются на различных брекетах в 11 разных местах между молярной и резца вложения. Это первый раз, когда предпринята попытка в пробирке для имитации ортодонтические прибора, используя V-отводы на различных брекетах.

Introduction

Важным аспектом клинических ортодонтического лечения является знание системы сил, производимые multibracket техника. Четкое понимание основополагающих биомеханических принципов может помочь доставить предсказуемые результаты и свести к минимуму потенциальные побочные эффекты1. Последние годы наблюдается тенденция отхода от размещения изгибы в брекетах путем создания более активации с позиции кронштейн и дизайн; Однако комплексное ортодонтическое лечение по-прежнему требует размещения изгибы в брекетах. Изгибы, помещенный в различных типов и размеров брекетах, можно создавать широкий спектр систем силы подходит для различных типов зуб движения. Хотя силы системы может стать довольно сложным, когда рассматриваются несколько зубов, полезной отправной точкой может включать простых двух брекет-системы.

На сегодняшний день, второй только в порядке, используя математические модели1,2,3,,45 и/или компьютерного анализа/моделирования главным образом были проанализированы V-Бенд механики 6. это принесло базовое понимание системы сил, участвующих в второго порядка взаимодействия арочных провода с прилегающих скобки (рис. 1). Однако эти методы навязать определенные граничные условия для выполнения моделирования, которые могут не выполняться в фактических клинических ситуациях и отклонения могут возникнуть. Недавно Новая в vitro модель с участием датчики силы было предложено для измерения три трехмерные (3D) силы и моменты, созданную путем вычисления не только второго порядка взаимодействия дуга кронштейн но и третьего порядка7. Однако не оценивали эффект различных типов брекетах в системе сил на различных позициях изгиб вдоль пролета Молярная дуга резца. Кроме того в исследовании только приняли участие оценки упругих ортодонтические брекетах, которые не являются основной брекетах, на котором зуба происходит движение. Таким образом цель данного исследования заключалась в оценке силы системы, созданной размещение V-Бенд в разных местах в прямоугольные из нержавеющей стали и бета Титан брекетах в 3D, создана с участием молярной и резца скобки. Клиницисты должны знать, что сил системы, применяется на зубочелюстной системы, когда определенную комбинацию дуга кронштейн сочетание используется для исправления неправильного прикуса.

Описан метод был разработан для изучения системы ортодонтические силы во всех трех плоскостях пространства, подражая клинической реальностью. Это следует понимать, что это чрезвычайно трудно измерить силу системы клинически; следовательно такие измерения должны осуществляться в пробирке. Предполагается, что силы системы, созданной V-Бенд в лаборатории будет аналогично если реплицируется в рот пациента. Был создан рабочий процесс для оценки как экспериментальная установка должна быть настроена (рис. 2).

Тестер ортодонтической проволоки (OWT) является инновационный продукт, разработанный Отделом ортодонтии в сотрудничестве с биоинженерии и лаборатории биодинамических, UConn здоровья, Фармингтон, CT, США (рис. 3). Он предназначен для точно имитировать расположение верхнечелюстной зубов в полости рта и некоторые интраоральных условий обеспечивая измерения силы системы, созданные во всех трех плоскостях пространства. Основные механические компоненты OWT являются устройства сбора данных (DAQ), nano сила/вращающий момент датчики, датчики влажности, датчики температуры и персональный компьютер. Тестирование аппарат помещается в стекло корпуса, имея контроля температуры и влажности. Это позволяет для частичного моделирования интраоральные окружающей среды. DAQ служит интерфейсом для трех датчики: датчик влажности, датчик силы/момент, термистор и тестирования аппарата с датчиков, расположенных на платформе (рис. 3). Они связаны с программное обеспечение программы. Программное обеспечение является платформа и среда разработки для визуального программирования и используется для управления различных типов оборудования. Он был выбран для автоматизации тестер ортодонтической проволоки.

Серия алюминия колышки расположены на тестирование аппарат для представления зубы верхнечелюстной зубной дуги. Два из колышков, представляющий право резца и право первого моляра связаны датчики/Тензодатчики (S1 и S2). Тензодатчик является механическое устройство, которое можно измерить силы и моменты, применяется во всех трех плоскостях (x-y-z): Fx,yF и Fz; и MxMyи Mz. Колышки систематически позиционируется для создания арочной формы. Каждый колышек отделена от других точно записанные измерения, которая рассчитывается средняя зуб ширины как наблюдается у пациентов, перенесших ортодонтическое лечение. Форма, выбранных для эксперимента является «яйцевидные» арка форма, созданная на основе стандартизированных шаблона.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Экспериментальная установка

  1. Марк точное положение для размещения резца скобки на алюминиевых колышки OWT и молярной труб с помощью заказной «jig».
  2. Бонд стандарт самостоятельно безлигатурные скобки с композитного материала. Полимеризуйте в течение 40 секунд.
  3. Вставьте 0,021 x 0,025-дюймовый Нержавеющая сталь (СС) «яйцевидные» верхнечелюстной дуга в отверстия кронштейна.
  4. Место тестирования аппарата в зале стекла.
  5. Флажок для активации любого непреднамеренного дуга. Любое активации дуга автоматически создаст систему силы, которая будет отображаться на экране компьютера.
  6. Переместите скобки, если наблюдается любой дуга активации. Повторите шаги 1.2-1.5.

2. Изготовление шаблона дуга (рис. 4)

  1. Место дуга (0,021 x 0,025 СС) тестирования аппарата.
  2. Использовать постоянный маркер, чтобы указать следующее: 1) по средней линии, 2) точки немедленно дистальнее скобу резца (I) и 3) точки немедленно медиальный Молярная трубку (M). Сделайте то же самое для контралатеральной стороны дуга. Это шаблон арочных провода.
  3. Передача дуга с точки отмеченные на миллиметровой бумаге.
  4. Сделайте точную копию дуга на миллиметровой бумаге.
    Примечание: Этот Диаграммная бумага может использоваться для определения положения V-Бенд для всех брекетах образца.
  5. Вычислите периметр арочных провода сегмента (L) от I до М.
  6. Теперь Марк 11 очков от I до М. Каждая точка является будущее положение V-Бенд.
    1. Этикетке каждой точки от0 до10.
    2. Убедитесь, что каждое положение загиба отделена от другой равную сумму.
  7. Получить уникальный номер/коэффициент для каждой позиции Бенд путем вычисления / Л для каждой позиции.

3. размещение V-отводы

  1. Возьмите новый дуга из образца.
  2. Поместите его на шаблон дуга/миллиметровой бумаге и на двусторонней основе передавать одну из позиций одиннадцать Бенд дуга.
  3. Используйте прямоугольный дуга плоскогубцев или легкие провода плоскогубцы, чтобы симметричный V-отводы на обеих позициях.
  4. Место дуга на платформе плиты/плоские стекла и проверьте измерения угла, сделанное двумя концами дуга с угломером.
  5. Концы при необходимости настройте так, что создается угол 150°.
  6. Повторите шаги 3.1 до 3.5 для всех брекетах образца.

4. Измерение силы системы (рисунки 5 и 6)

  1. Откройте программу программное обеспечение для данных записи (см. Таблицу материалы).
  2. Создайте новую папку для данных может быть сохранен в.
  3. Нажмите «запустить» для запуска программного обеспечения. Программа будет отображать каждый из трех сил и три момент значений на каждый датчик в режиме реального времени.
  4. Подождите примерно 10-15 секунд для колебаний в данных, программного обеспечения для остановки записи. Убедитесь, что график линии на программное обеспечение для всех компонентов в силу системы шоу «плоский» линии.
    Примечание: все шесть измерений на каждый датчик покажет незначительный значения (силы < 1 g и моменты < 10 g мм).
  5. Аккуратно удалите «тестирования аппарата» от платформы. Используйте плоскогубцы Вейнгарт для вставки дуга в молярной трубы.
  6. Откройте дверь резца кронштейн с периодонтальной скалер.
  7. Поднимите переднюю часть дуга и вставьте ее в слот кронштейн. Убедитесь, что срединная дуга совпадает с midline тестирования аппарата.
  8. Вернуться испытаний аппарата на платформу и закрыть дверь стекло камеры.
  9. Задать величину температуры при 37 ° C. Подождите одну минуту Температура стекла камеры для регулировки.
  10. Нажмите кнопку «начать экономить» на программное обеспечение и программное обеспечение для сохранения/передачи данных для по крайней мере 10 секунд. Нажмите кнопку «начать экономить» еще раз, чтобы положить конец передачи данных, а затем нажмите кнопку «Стоп».
    Примечание: Каждый цикл измерений генерирует 100 замеров в течение 10 секунд для каждого компонента (Fx,yF, Fz, Mx, Myи Mz).
  11. Перейдите в документ, содержащий сохраненные данные и копировать/экспорт набора данных в электронную таблицу пользовательских разработанных данных анализа (см. Дополнительную таблицу). Выберите правильный номер позиции V-Бенд и пример конкретных проволока для вставки данных.
  12. Повторите шаги 4.3 для 4.11 для 10 брекетах позицию конкретного загиба.
  13. Теперь скопируйте расчетные средства и стандартные отклонения для брекетах в отдельную таблицу для создания графическое представление данных.
  14. Повторите шаги 4.2 для 4.13 для всех Бенд позиции и виды брекетах.
    Примечание: Брекетах включают, из нержавеющей стали (СС) и бета-Титан (ß-Ti), со следующими размерами: 0.016 x 0,022 дюйма, 0.017 x 0,025 дюйма и 0,019 х 0,025 дюйма.

5. ошибка оценки

  1. Запустите компьютер/программное обеспечение как описано в шагах 4.1-4.4
  2. Удалите «тестирование аппарат» от платформы.
  3. Получите прямой длина проволоки 0,021 x 0,025-дюймовый СС. С помощью света провода плоскогубцы, согните один конец проволоки в небольшой крючок. Вставьте свободный конец дуга Молярная трубку от дистальной стороны.
  4. Место тестирование аппарат обратно на платформе.
  5. Прикрепите известный вес (50 г) на крючок. Свободно свисающем в вертикальной плоскости путем удаления любой тип вмешательства. Закройте дверь стекло камеры.
  6. Выполните шаги 4.10 и 4.11.
  7. Повторите шаги 5.1-5.6 для резца кронштейн.
  8. Введите значения ФЗ скобки и Mx для молярной трубка как «измеренное значение.»
  9. Теперь применить уравнения равновесия (см. Дополнительный текст), чтобы вычислить ожидаемое значение.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Общей силы и общий момент сталкиваются каждый датчик в центре пластину датчика представлены их трех ортогональных компонентов: Fx,yF и Fz представляющих силы вдоль оси x, y и z, соответственно; и Mx,yM и Mz представляющих моменты вокруг же осей. Первоначальные измерения на датчики математически преобразуются в значения силы и момент сталкиваются скобу (рис. 7).

Ряд графиков, отображение вертикальной силы на моляра (ФЗм) и скобки резца (ФЗя), момент (mesiodistal чаевые) Молярная кронштейн (Mxм) и момент/вращающий момент (лабио язычная чаевые) на скобу резца (Mxя ) по сравнению с / Л коэффициент по отношению к системе координат отдельных зубов были созданы из необработанных данных. Коэффициент L представляет собой mesiodistal позицию каждой V-Бенд, где «» это расстояние между дистального края резцов кронштейн и вершине V-Бенд, и «L» расстояние между медиальный край Молярная трубки и дистального края резцов кронштейн м easured вдоль дуга (37 мм). / L соотношение 0.0 (0/37 мм) представляет Бенд, прилегающих к кронштейну резца и каждый последовательных изгиб (/ L = 0,1, 0,2, и т.д.) расположенными 3.7 мм от предыдущего загиба, заканчивая / L = 1.0 (37/37 мм), представляющие Бенд, прилегающих к Молярная кронштейн. Направление силы системы обозначается знаком негативных/позитивных. Графы сгруппированы по проволока типа и размера (рис. 9 и 10). Каждой точки на графиках, представляют собой среднее значение десяти аналогичных брекетах, и погрешностей представляют одно стандартное отклонение выше и ниже это означает. Точка недалеко от горизонтальной оси (выше или ниже) означает силу или момент с низкой величины, и точка дальше от горизонтальной оси (выше или ниже) означает силой или момент с более высокой величины.

Вертикальных сил (FZ) показывают симметричный и линейный шаблон для каждого из шести провода типов (рис. 8). Ближе V-Бенд либо кронштейн, выше являются вертикальных сил. Как изгиб отошел от скобки, к центру, величина FZ уменьшается до определенного момента где обе силы находятся около нуля (нейтральная зона). Поскольку изгиб перемещается дальше за этой точкой, FZ постепенно увеличивается. Однако поменяны направления отдельных сил (Zm F и FZi). Количественно SS брекетах создали систему значительно больше силы чем ß-Ti брекетах. Кроме того более высокие измерения брекетах создать большие силы системы. Удивительно относительную силу система, созданная на две скобки брекетах как с точки зрения размера и типа дуга очень похожи.

Напротив моменты (МX) Показать шаблон нелинейных и асимметричное (рис. 9). Уплощение MXi при V-изгибы расположены недалеко от молярной трубки (x/l соотношение > 0,6), а также отмены в момент направлении Молярная трубки (красный) отx/l от 0.0 до 0.2, была одинакова для всех брекетах и возможно представляет более фундаментальный характер взаимодействия и кронштейн ориентации дуга кронштейн (второго порядка против третьего порядка). Отношение момента на две квадратные скобки показывают некоторые конкретные шаблоны, наблюдается во всех протестированных брекетах (Рисунок 10). Изгибы, находятся недалеко от резцов (/ L 0,0-0,3 для ß-Ti и 0.0-0,2 для СС) были оба моменты в одном направлении (Mxя/Mxm > 0). С / Л 0,3-0,6 для ß-Ti и / Л 0,3-0,4 для СС, моменты были напротив в направлении (Mxя/Mxm < 0) (нейтральная зона). Изгибы в / Л 0,6 или больше не создает важный момент в резца (≈0 g мм), но огромный момент был создан в молярной трубки (Mxя/Mxm≈0).

Количественно, снова как с вертикальных сил, величины момента, порожденных СС дуга была статистически и клинически больше, чем те, порожденных ß-Ti брекетах, оба с уважением к / Л соотношение и размер арки провода.

Процент ошибок был рассчитан по следующей формуле:

Figure 1

Ошибка % для весов менее чем 5% было установлено 50 g и весом от 50 до 500 g была рассчитана на 0,5%.

Нейтральная зона (равные и напротив изгибающие моменты) был найден в / Л соотношения 0,3-0,4 для ß-Ti и 0,4-0,5 для СС брекетах. В этих местах конкретных Бенд вертикальных сил являются минимальными с моментами, действуя на резца и молярной скобках напротив в направлении. На основе / L соотношения сил системы созданы на V-Бенд между молярной и резца кронштейн можно подразделить на три различные категории (Рисунок 11).

Figure 1
Рисунок 1 : Сила системы, созданные двух коллинеарных скобки в второго порядка. L-расстояние между двумя скобками; Это положение V-Бенд из кронштейна A; FA и FB являются вертикальных сил, созданных в кронштейн A и B, соответственно; MA является момент на A; MB является момент на кронштейн б. пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 2
Рисунок 2 : Рабочий процесс. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 3
Рисунок 3 : Тестер ортодонтической проволоки (OWT). A: тестирование аппарат, B: измерительные платформы, C: Монитор температуры. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 4
Рисунок 4 : Схематическое представление изгиб позиции между двумя вложения. Каждый синяя точка в месте сгиба и представляет собой расстояние, на которое «» измеряется от резцов скобку вдоль дуга. Там будет 11 различных значений для «» в с шагом от 3,7 мм. (то есть синяя точка отделена от прилегающих синяя точка 3,7 мм). L-длина периметра, измеренная от дистальной поверхности резцов кронштейн к дистальной поверхности Молярная трубки вдоль дуга. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 5
Рисунок 5 : Дуга вставляется и провел в скобки на колышки алюминия придает датчики. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 6
Рисунок 6 : Программное отображение необработанных данных (в синей и красной коробки), полученные из двух датчиков (S1 и S2) подключены к резца и молярной скобки. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 7
Рисунок 7 : Координаты X-Y-Z и их ориентации по отношению к OWT. X: поперечной плоскости; Y: горизонтальной плоскости; Z: вертикальной плоскости. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 8
Рисунок 8 : Графическое представление вертикальной силы (ФЗ) на две скобки. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 9
Рисунок 9 : Графическое представление в данный момент в поперечной плоскости (Mx) в две скобки. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 10
Рисунок 10 : Относительная сила системы через дуга различных типов и размеров, изображается через соотношение моментов [Mx(i)/Mx(m)]. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 11
Рисунок 11 : Три различных сил систем от V-Бенд. Каждая зона представляет собой уникальную систему F/M. «Синий» затененной области изображает / L соотношения с аналогичными относительной силы систем. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Сила системы Molar(m) Incisor(i)
ФЗ (+) Интрузивные Интрузивные
ФЗ (-) Экструзионной Экструзионной
MX (+) * Медиальный отзыв Подсказка для лица/лабиально
MX (-) * Дистального наконечника Палатальный/лингвальные подсказка
* Все измерения были сделаны на кронштейн

Таблица 1: Знак конвенций и направление сил системы.

Figure 1
Дополнительные Рисунок 1: диаграммы равновесия на данный момент вокруг оси x (Mx). Примечание: Графики только сравнение величины моментов. Направление для Mx(м) + Mx(i) и Fz(m) или Fz(i) x D будет всегда быть напротив друг друга. Таким образом, ΣMx= 0 (см. дополнительный текст). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Дополнительного текста. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл. 

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Ортодонтические брекетах были изучены различные пути8,9,10,11. Они также были оценены для различных механических свойств, но они редко были проанализированы для определения силы системы, которую они собираются создать12,13,14,15. Три точки изгиба тесты являются популярными для оценки ортодонтические брекетах; Однако они обычно выполняются на прямой провода лишенный любые изгибы. В vitro оценок обычно оптимизированы для смотреть на только 1 или 2 переменные в то время, которое не допускает результаты быть легко адаптированы к клинической ситуации. В центре внимания этого исследования был экспериментально определить 3D силу систем, производимых вертикальные V-изгибы, размещенных в различных точках вдоль interbracket расстояния в прямоугольные брекетах участвуют как прибор 2 x 4. Этот протокол значительно отличается от предыдущих методов анализа V-Бенд механики. Это первый раз, что фактически в пробирке создан был создан используя Наносенсоры, имитируя работу двух кронштейн дуга геометрии, вместо того чтобы полагаться на компьютерных моделей или методов конечных элементов. Эта механическая модель измеряет не только изгибающих моментов (второй порядок взаимодействия кронштейн провод) но также крутящих моментов (третьего порядка проволока кронштейн взаимодействий). Вводятся не граничные условия. Иными словами предыдущие исследования, никогда не приходилось кривизны дуга, как она идет от молярной резца скобки. Благодаря этой кривой резцов и молярной скобки не расположены в одной плоскости, не являются, они ориентированной параллельно друг другу. Этот механизм можно добавить сложности анализа силы систем, что делает их клинически более актуальным, чем те, с участием только двух идентичных скобки расположены по прямой линии и параллельных3,4.

Функционирование датчиков и данных вывода может быть легко пострадавших от таких факторов, как ошибки от устройства, чувствительность датчика, перегрева OWT, человеческой ошибки в провод активации, гибка, перевязка, форму, ненадлежащего проволока, позиционирование, деактивация проводов до окончательного вставки, деформации дуга и т.д. таким образом, важно принять повторных измерений с новой брекетах и проверки данных, применяя законы равновесия. Кроме того следует включить лишь несколько брекетах для измерения во избежание перегрева OWT.

Каждый изгиб позиция отделена от других только 3,7 мм. Таким образом важно также точная размещение V-изгибов вдоль дуга. Незначительные отклонения от желаемой позиции может радикально изменить силу системы Записанная. Специально разработанные Диаграммная бумага, содержащий шаблон дуга с V-Бенд позиции помогает в достижении желаемой точности. Неправильное крепление позиционирования на колышки алюминия может также сделать то же самое. Таким образом заказные прецизионные Джиги используются для получения позиции скобу в случае сбоя Бонд.

В случае кронштейн получать упорах во время экспериментов новый кронштейн точно должны быть помещены обратно в том же месте. Пользовательские разработанных приспособлений может помочь в поиске на нужную позицию. Пассивные брекетах без каких-либо изгибов должны использоваться для обеспечения правильного размещения кронштейна. Если нет, то он должен быть rebracketed. Важно не для повторного использования упорах кронштейн, как увеличение вероятность деформации кронштейн.

Один из недостатков нынешнего подхода является то, что использовались только двух датчиков. Добавление более датчиков позволит изучение более сложных систем силы, такие, как те, которые включают три или более скобки расположены в арку. Еще одним потенциальным недостатком является невозможность для имитации устной окружающей среды. Такие факторы, как температура, слюна, окклюзии и несколько других может повлиять на силу систем производства. Однако на данный момент невозможно одновременно измерять силу системы и наблюдаемые зуб движения на уровне клинических.

Компьютерное моделирование и моделирование с использованием анализа конечных элементов (FEM) является быстро развивающейся области, работающих в расшифровке биомеханики различных ортодонтических аппаратов16,,1718, 19. Однако, одной из предпосылок для проверки этих методов является точное Включение взаимодействия сложных дуга кронштейн и поддержанию предположения до минимума. Дуга кронштейн взаимодействия как в порядке второго и третьего порядка в основном неизвестны, потенциально ограничивающие точность этих программ. Лучше чтобы компьютерного моделирования, важно чтобы первый выяснить, системы сил, которая присутствует в различных клинических ситуациях, генерировать значительные биомеханических базы данных, а затем сделать компьютерную модель, на основе этого набора данных. Иными словами лучше моделирования и прогнозирования потребует реальных экспериментов в соответствии с настоящим Протоколом.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторы не имеют ничего сообщать.

Acknowledgments

Авторы хотели бы признать всех коллег, которые сделали эту работу возможно, особенно Drs. Адитья Chhibber и Ravindra Nanda. Авторы хотели бы поблагодарить биодинамических и биоинженерии лаборатории на UCONN здоровья за содействие, оказанное в ходе разработки этого проекта.

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