Tvinga systemet med vertikala V-böjar: en 3D In Vitro -bedömning av elastiska och styva rektangulära Archwires

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

Metoden presenteras här är utformad för att konstruera och validera en in vitro- 3D-modellen kan mäta systemets kraft som genereras av olika archwires med V-böjar placeras mellan två konsoler. Ytterligare mål är att jämföra denna kraft system med olika typer av archwires och i tidigare modeller.

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

En riktig förståelse av systemets kraft skapad av olika ortodontiska hjälpmedel kan göra behandling av patienter effektivt och förutsägbart. Att minska komplicerade multi fäste apparaterna till en enkel två-fäste-system för att kraft system utvärdering kommer att vara det första steget i denna riktning. Dock är mycket av ortodontiska biomekanik i detta avseende begränsad till 2D experimentella studier, datorbaserad modellering/analys eller teoretiska extrapolering av befintliga modeller. Syftet med detta protokoll är att designa, konstruera och validera en in vitro- 3D-modellen kan mäta krafterna och stunder som genereras av en archwire med en V-böj placeras mellan två konsoler. Ytterligare mål är att jämföra systemets kraft som genereras av olika typer av archwires sinsemellan och att tidigare modeller. För detta ändamål, har en 2 x 4 apparaten som representerar en molar och en framtand simulerats. En tandreglering tråd testare (OWT) byggs bestående av två fleraxlig kraftgivare eller belastning celler (nanosensorer) som tandreglering fästena är kopplad. Lastcellerna klarar av att mäta systemets kraft i alla de tre planen utrymme. Två typer av archwires, rostfritt stål och beta-Titan i tre olika storlekar (0,016 x 0,022, 0,017 x 0,025 tum och 0,019 x 0,025 tum), testas. Varje tråd får en enda vertikala V-böj systematiskt placerat på en viss position med en fördefinierad vinkel. Liknande V-böjar replikeras på olika archwires på 11 olika platser mellan molar och framtand bilagor. Detta är första gången ett försök har gjorts i vitro att simulera en ortodontisk utnyttja V-böjar på olika archwires.

Introduction

En viktig aspekt av kliniska tandreglering är kunskapen om systemets kraft som produceras av multibracket apparater. En klar förståelse för de bakomliggande biomekaniska principerna kan hjälpa leverera förutsägbara resultat och minimera potentiella biverkningar1. Senaste åren har sett en trend från att placera böjar i archwires genom att bygga mer aktivering med fäste position och design; omfattande tandreglering kräver dock fortfarande placering av böjar i archwires. Böjar, när den placeras i olika typer och storlekar av archwires, kan skapa en mängd olika kraft system lämpar sig för olika typer av tand rörelse. Även om de gällande systemen kan bli ganska komplicerat när flera tänder beaktas, kan en bra utgångspunkt innebära en enkel två-fäste-system.

Hittills har har V-bend mekanik främst analyserats i andra ordningen endast använder matematiska modeller1,2,3,4,5 och/eller datorbaserad analys/simuleringar 6. Detta har gett en grundläggande förståelse av systemets kraft inblandad i andra ordning interaktionen arch sladdar med intilliggande fästen (figur 1). Men dessa metoder införa vissa randvillkor för att köra simuleringar som inte kan hålla sant i faktiska kliniska situationer och avvikelser kan förekomma. Nyligen en ny in vitro- modell som inbegriper kraftgivare föreslogs för att mäta tre dimensionell (3D) krafter och stunder skapade genom att utvärdera inte bara beställa andra archwire-fästet interaktioner men också i den tredje order7. Dock utvärderades effekten av olika typer av archwires på systemets kraft vid olika böj lägen längs framtand molar archwire intervallet inte. I studien deltog också, bara utvärdering av elastisk tandreglering archwires, som inte är den primära archwires på vilken tand rörelse uppstår. Syftet med denna studie var därför att utvärdera i kraft system skapad av placeringen av en V-böj på olika platser i rektangulär rostfritt stål och beta-Titan archwires i en 3D-Ställ in som involverar molar och framtand hakparenteserna. Kliniker måste veta det kraft system som tillämpas på bettet när en specifik kombination av archwire fäste kombination används för att fixa en bettavvikelser.

Den beskrivna tekniken har utvecklats för att studera systemets tandreglering kraft i alla de tre planen utrymme, härma kliniska verkligheten. Det är förstås att det är mycket svårt att mäta systemets kraft kliniskt; Därför har sådana mätningar skall utföras in vitro. Det antas att i kraft system skapad av en V-böj i laboratoriet skulle vara liknande om replikerats i patientens mun. Ett arbetsflöde skapades för att utvärdera hur den experimentella uppsättningen upp har till vara konfigurerat (figur 2).

Ortodontiska tråd testaren (OWT) är en innovativ produkt som utvecklats av avdelningen för Ortodonti i samarbete med bioteknik & BIODYNAMIK laboratorium, UConn hälsa, Farmington, CT, USA (figur 3). Den är utformad att noggrant efterlikna arrangemanget av maxillary tänderna i munnen och vissa intraoral villkor samtidigt som mätningar av kraft systemet skapade i alla de tre planen utrymme. De största mekaniska komponenterna i OWT är en Data förvärv enhet (DAQ), nano kraft/moment givare, fukt sensorer, temperaturgivare och en persondator. Testning apparaturen är placerad i ett glas låda med temperatur/luftfuktighet kontroller. Detta möjliggör partiell simulering av intraorala miljön. DAQ fungerar som gränssnitt för tre sensorer: fuktsensor, kraft/moment givare, termistor och testning apparaten med sensorer ligger på en plattform (figur 3). Dessa är kopplade till ett program. Programvaran är en plattform och en utvecklingsmiljö för visuell programmering och används för att styra olika typer av maskinvara. Det valdes för att automatisera tandreglering tråd testaren.

En serie av aluminium pinnar är ordnade på testning apparaten att representera tänderna av den maxillary tandbågen. Två av pinnarna som företräder just centrala framtand och rätt första molar är anslutna till sensorer/lastceller (S1 och S2). En lastcell är en mekanisk anordning som kan mäta de krafter och moment som tillämpas på det i alla de tre planen (x-y-z): Fx, Fyoch Fz; och MxMyoch Mz. Peggarna är systematiskt placerade för att skapa en dental bågform. Varje peg är skild från den andra genom just inspelade mätning som beräknas med genomsnittliga tand bredder som observerats hos patienter som genomgår tandreglering. Formen valt för experimentet är en 'äggformade' arch form som skapats från en standardiserad mall.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. experimentellt ställa in

  1. Markera den exakta positionen för placering av molar rör och framtand parentes på aluminium pinnar av OWT med hjälp av en anpassad 'jigg'.
  2. Bond själv ligating STANDARDFIXTURER med kompositmaterial. Ljushärda i 40 sekunder.
  3. Infoga en 0,021 x 0,025-tums rostfritt stål (SS) 'äggformade' maxillary archwire öppningarna fäste.
  4. Placera testning apparaten i glas kammaren.
  5. Kontrollera om någon oavsiktlig archwire aktiveringen. Varje aktivering av archwire skapar automatiskt en kraft system, som visas på datorskärmen.
  6. Flytta fästena om någon archwire aktiveringen observeras. Upprepa steg 1.2-1.5.

2. tillverkning av en mall Archwire (figur 4)

  1. Placera en archwire (0,021 x 0,025 SS) i testning apparaten.
  2. Använda en permanent spritpenna för att ange följande: (1) mittlinjen, 2) en punkt omedelbart distalt framtand fästet (I) och (3) en punkt omedelbart mesiala till molar röret (M). Göra det samme för den kontralaterala sidan av archwire. Detta är mallen arch tråd.
  3. Överför archwire med de markerade punkterna till ett rutat papper.
  4. Gör en exakt kopia av archwire på rutat papper.
    Obs: Denna rutat papper kan användas för att bestämma positionen för V-böjen för alla archwires av provet.
  5. Beräkna omkretsen av arch tråd segmentet (L) från jag till M.
  6. Nu, markera 11 punkter från jag till M. Varje punkt är en framtida V-krökning-position.
    1. Märk varje punkt från0 till10.
    2. Kontrollera att varje böj position är separerat från andra lika mycket.
  7. Få ett unikt nummer/förhållandet för varje böj position genom att beräkna en / L för varje position.

3. placering av V-böjar

  1. Ta en ny archwire från provet.
  2. Placera den på mallen archwire/diagram papper och överföra en av de elva böj positionerna bilateralt till archwire.
  3. Använd en rektangulär archwire tång eller en ljus tråd rantör för att göra symmetriska V-böjar på båda positionerna.
  4. Placera archwire på en glas platta/platt plattform och kontrollera mätningen av den vinkel som gjorts av de två ändarna av archwire med en gradskiva.
  5. Justera ändarna vid behov så att en vinkel på 150° skapas.
  6. Upprepa steg 3.1-3.5 för alla archwires av provet.

4. mäta kraft systemet (figur 5 och 6)

  1. Öppna programmet för data inspelning (se Tabell för material).
  2. Skapa en ny mapp för de data som ska sparas i.
  3. Klick 'springa' starta programmet. Programmet visar alla tre styrkor och tre-ögonblick värden vid varje sensor i realtid.
  4. Vänta i ca 10-15 sekunder för svängningarna i data inspelning programvara att stoppa. Se till att programvaran för alla komponenter i kraft system showen en 'platt' linje graf raderna.
    Observera: alla sex mätningar vid varje sensor kommer att Visa försumbar värden (krafter < 1 g och stunder < 10 g mm).
  5. Ta försiktigt bort 'testning apparaten' från plattformen. Använda en Weingart rantör för att infoga en archwire i molar rören.
  6. Öppna dörren till framtand fästet med en parodontala scaler.
  7. Lyft den främre delen av archwire och infoga den på fästet kortplatsen. Kontrollera att mittlinjen av archwire sammanfaller med mittlinjen av testning apparaten.
  8. Returnera testning apparaten till plattformen och Stäng luckan glas avdelning.
  9. Ställa in temperaturen vid 37 ° C. Vänta en minut för glas kammaren att justera temperatur.
  10. Klicka på knappen 'börja spara' på programvaran och tillåta programmet att spara/överföra data för minst 10 sekunder. Klicka på knappen 'börja spara' igen för att avsluta överföringen av uppgifter och klicka på 'stop'.
    Obs: Varje mätcykel genererar 100 avläsningar under perioden 10 andra för varje komponent (Fx, Fy, Fz, Mx, Myoch Mz).
  11. Gå till dokumentet som innehåller sparade data och kopiera/export datauppsättningen till ett kalkylblad för analys av anpassade utformade data (se Tilläggstabell). Välja rätt V-bend positionsnummer och specifika tråd provet för att infoga data.
  12. Upprepa steg 4,3 till 4.11 för de 10 archwires av denna specifika böj ställning.
  13. Nu kopiera den beräknade medelvärden och standardavvikelser för archwires till ett separat kalkylblad för att skapa en grafisk representation av data.
  14. Upprepa steg 4,2 till 4.13 för alla böj positioner och typer av archwires.
    Obs: Archwires är, rostfritt stål (SS) och Beta-Titan (ß-Ti), med följande storlekar: 0,016 x 0,022 tum, 0,017 x 0,025 tum och 0,019 x 0,025 tum.

5. felmeddelanden utvärdering

  1. Kör datorn/programvaran enligt beskrivningen i steg 4.1-4.4
  2. Ta bort 'testning apparaten' från plattformen.
  3. Få en rak längd 0,021 x 0,025-tums SS wire. Använda en ljus tråd rantör, böj ena änden av kabeln till en liten krok. Infoga den fria änden av archwire i molar röret från distala sida.
  4. Placera testning apparaten tillbaka på plattformen.
  5. Bifoga en känd vikt (50 g) till kroken. Låt den hänga fritt i det vertikala planet genom att ta bort någon typ av störning. Stäng luckan glas avdelning.
  6. Följ steg 4.10-4.11.
  7. Upprepa steg 5.1-5.6 för framtand fästet.
  8. Ange Fz värden för både konsoler och Mx för molar röret som 'uppmätta värde.'
  9. Nu gäller jämvikt ekvationer (se Kompletterande Text) för att beräkna 'Väntevärdet.'

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Den sammanlagda styrkan och totala ögonblick upplevs av varje sensor i mitten av sensorn plattan representeras av deras tre ortogonala komponenter: Fx, Fyoch Fz som representerar krafterna längs x-axeln, y- och z-axeln, respektive; och Mx, Myoch Mz representerar stunderna runt av samma axlar. De första mätningarna på sensorerna omvandlas matematiskt till värdena kraft och tillfället erfarna av fästet (figur 7).

En serie av grafer visar den vertikala kraften vid molar (Fzm) och framtand parentes (Fzjag), nu (mesiodistal dricks) på molar fäste (Mxm) och ögonblick/vridmoment (Lidström-språkig dricks) vid framtand fästet (Mxjag ) kontra den en / L baserat i förhållande till koordinatsystemet som enskild tand har skapats från rådata. Den en / L baserat representerar varje V-krök, där 'a' är avståndet mellan distala kant av framtand fästet och apexen av V-böjen och 'L' avståndet mellan mesiala kanten av molar röret och framtand distala kant fäste m mesiodistal position easured längs archwire (37 mm). En en / L baserat på 0,0 (0 mm/37 mm) representerar en krök intill framtand fästet, och varje efterföljande krök (en / L = 0,1, 0,2, etc.) är placerade 3,7 mm från tidigare böjen slutar med en / L = 1.0 (37 mm/37 mm), som representerar en krök intill molar fästet. Riktningen av det gällande systemet indikeras med tecknet negativ/positiv. Diagrammen är grupperade efter tråd typ och storlek (figur 9 och 10). Varje punkt på grafer, representerar medelvärdet av tio liknande archwires och felstaplar representera en standardavvikelse över och under detta. En punkt nära den vågräta axeln (antingen ovanför eller nedanför) betecknar en kraft eller ögonblick med en låg magnitud och en punkt längre från den horisontella axeln (antingen ovanför eller nedanför) betecknar en kraft eller ögonblick med en högre magnitud.

De vertikala krafterna (FZ) visar symmetriska och linjära mönster för varje av de sex tråd typerna (figur 8). Närmare V-böjen till antingen fäste, högre är de vertikala krafterna. Som böjen flyttas bort från parenteserna, mot mitten, minskar omfattningen av FZ tills en viss punkt är nådd där båda krafterna är ungefär noll (neutral zon). Böjen flyttas längre bortom denna punkt, ökar FZ successivt. Dock återförs riktningarna som de enskilda krafterna (FZm och FZi). Kvantitativt, SS archwires skapat en betydligt större kraft än ß-Ti archwires. Också skapa högre dimension archwires större kraft system. Överraskande, är den relativa kraft system som skapats på två fästena av archwires både vad gäller storlek och typ av archwire ganska lika.

Däremot visar stunderna (MX) en icke-linjär och asymmetriska mönster (figur 9). En flackare MXi när V-krökningar placeras nära molar röret (enx/l baserat > 0,6), samt återföring av ögonblick riktning i molar röret (röd) från enx/l av 0,0-0,2, var liknande för alla archwires och kanske representerar en mer grundläggande karaktär av archwire-fästet interaktion och fäste orientering (andra ordning vs. tredje order). Förhållandet mellan tidpunkt två parenteser visar några särskilda mönster observerats över alla archwires testade (figur 10). Kurvor som placeras nära framtand (en / L på 0,0-0,3 för ß-Ti och 0,0-0,2 för SS) hade båda stunder i samma riktning (Mxjag/Mxm > 0). Från en / L av 0,3-0,6 för ß-Ti och en / L av 0,3-0,4 för SS, stunderna var motsatt i riktning (Mxjag/Mxm < 0) (neutral zon). Böjer sig vid en / L 0.6 eller större inte skapat ett betydande ögonblick på framtand (≈0 g mm) men ett stort ögonblick genererades på molar tube (Mxjag/Mxm≈0).

Kvantitativt, igen som med vertikala krafter, storleken på det ögonblick som genereras av SS archwire var statistiskt och kliniskt större än dem som skapas av ß-Ti archwires, både med avseende på den en / L nyckeltal och storleken på bågen ledningar.

Procentuella felet beräknades med följande formel:

Figure 1

% Felet för vikter mindre än 50 g befanns vara 5% och vikter från 50 till 500 g beräknades till 0,5%.

Den neutrala zonen (lika och mittemot Böjande ögonblick) hittades vid en / L nyckeltal av 0,3-0,4 för ß-Ti och 0,4-0,5 för SS archwires. På dessa specifika böj platser är vertikala krafter minimal med de stunder som agerar på framtand och molar parentes mittemot i riktning. Baserat på den en / L nyckeltal kraft systemet skapade av en V-böj mellan en molar och framtand fäste kan kategoriseras i tre olika kategorier (figur 11).

Figure 1
Figur 1 : Tvinga system som skapats av två collinear parentes i den andra ordern. L är avståndet mellan de två tillsammans; en är positionen för V-böjen från fästet A; FA och FB är de vertikala krafterna skapade på fäste A och B, respektive; M a- är nu på A; MB är nu på fästet B. vänligen klicka här för att visa en större version av denna siffra.

Figure 2
Figur 2 : Arbetsflödet. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 3
Figur 3 : Tandreglering Wire testaren (OWT). A: testning apparater, B: mäta plattform, C: temperaturvakt. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 4
Figur 4 : Schematisk representation av böj positioner mellan två bilagor. Varje blå prick är en böj läge och representerar avståndet 'a' mätt från framtand fästet längs archwire. Det blir 11 olika värden för 'a' i steg på 3,7 mm. (dvs blå prick är avgränsade från den intilliggande blå pricken med 3,7 mm). L är längden omkretsen mätt från distala ytan av framtand fästet till distala ytan av molar röret längs archwire. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 5
Figur 5 : Archwire införas och innehas av fästena på aluminium pinnar anslutna till sensorer. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 6
Figur 6 : Programmet visar rådata (i blå och röda rutor) erhålls från två sensorer (S1 och S2) ansluten till framtand och molar parentes. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 7
Figur 7 : X-Y-Z koordinater och deras orientering i förhållande till OWT. X: tvärplan; Y: horisontalplanet. Z: vertikalplan. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 8
Figur 8 : Grafisk representation av den vertikala kraften (Fz) på två hakparenteserna. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 9
Figur 9 : Grafisk representation av ögonblicket i tvärplanet (Mx) på två hakparenteserna. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 10
Figur 10 : Relativ tvinga systemet över olika archwire och storlekar skildras via förhållandet av stunderna [Mx(i)/Mx(m)]. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 11
Figur 11 : Tre olika tvinga system från en V-böj. Varje zon representerar en unik F/M-system. 'Blå' skuggade regionen skildrar den en / L nyckeltal med liknande släkting force system. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Kraft system Molar(m) Incisor(i)
FZ (+) Påträngande Påträngande
FZ (-) Extrusiva Extrusiva
MX (+) * Mesiala tip Ansiktsbehandling/labial tip
MX (-) * Distala spets Palatal/lingualt tip
* Alla mätningarna gjordes vid fästet

Tabell 1: Underteckna konventioner och riktning av det gällande systemet.

Figure 1
Kompletterande bild 1: jämvikt grafer för tillfället runt x-axeln (Mx). Obs: Grafer bara jämföra omfattningen av stunderna. Riktning för Mx(m) + Mx(i) och Fz(m) eller Fz(i) x D kommer alltid vara mitt emot varandra. Därför, ΣMx= 0 (se kompletterande Text). Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Kompletterande Text. Vänligen klicka här för att ladda ner denna fil. 

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Ortodontiska archwires har studerats i olika sätt8,9,10,11. De har också utvärderats för olika mekaniska egenskaper, men de har sällan analyserats för att bestämma systemets kraft som de kommer att skapa12,13,14,15. Trepunkts böjande tester är populära för att utvärdera tandreglering archwires; de utförs dock generellt på raka kablar saknar krökar. In vitro bedömningar är generellt optimerade för att titta på bara 1 eller 2 variabler samtidigt som inte tillåter utfallen för att lätt anpassas till en klinisk situation. Fokus för denna forskning var att experimentellt bestämma 3D tvinga system produceras av vertikala V-böjar placerade på olika platser längs interbracket avståndet i rektangulära archwires engagerad som en 2 x 4-apparat. Detta protokoll skiljer sig avsevärt från föregående metoder att analysera V-bend mekanik. Det är första gången som en faktisk in vitro- ställa in har skapats utnyttja nanosensorer härma bearbetning av en två-fäste-archwire geometri i stället för att förlita sig på datormodeller eller finita elementmetoder. Denna mekaniska modell mäter inte bara Böjande ögonblick (andra ordning tråd fästet interaktioner) men också torsional stunder (tredje beställning tråd fäste interaktioner). Ingen gräns villkor. Med andra ord, tidigare studier aldrig stod för krökning av archwire som det går från molar i framtand fästena. På grund av denna kurva, är den framtand och molar parentes inte placerade i samma plan, och inte heller är de orienterade parallellt till varandra. Detta arrangemang kan lägga till komplexiteten i analyserna av kraft, vilket gör dem mer relevant än sådana som omfattar bara två identiska parentes arrangerade i en rak linje och är parallella3,4.

Hur fungerar sensorerna och data utgång enkelt kan påverkas av faktorer som fel från enheten, sensor känslighet, överhettning av OWT, mänskliga fel tråd-aktivering, bockning, ligatur, form, felaktig tråd positionering, avaktivering av den Wire innan sista införande, deformation i archwire m.m. därför är det viktigt att ta upprepade mätningar med nya archwires och verifiera data genom att tillämpa lagarna i jämvikt. Också, bara några archwires bör införas för mätning för att undvika överhettning av OWT.

Varje böj position är separerad från den andra av endast 3,7 mm. Korrekt placering av V-böjar längs archwire är därför också viktigt. Smärre avvikelser från den önskade positionen kan radikalt förändra kraft systemet registreras. En specialgjord rutat papper som innehåller mallen archwire med V-bend positioner hjälper till att uppnå önskad noggrannhet. Felaktig fäste positionering på aluminium peggarna kunde också göra samma sak. Skräddarsydd precision jiggar används därför att få positionen för fästet om bond fel.

I händelse av ett fäste att få debonded under experiment, måste en ny fäste just placeras tillbaka på samma plats. Anpassade utformade jiggar kan hjälpa att hitta önskad plats. Passiva archwires utan krökar måste användas för att säkerställa att placeringen av fästet är korrekt. Om så inte är fallet, måste den vara rebracketed. Det är viktigt att inte återanvända debonded fästet som det finns en ökad sannolikhet för fäste deformation.

En nackdel med den nuvarande strategin är att endast två sensorer har utnyttjats. Tillägg av fler sensorer gör det möjligt att studera mer komplexa kraft system, till exempel sådana som innehåller tre eller fler parentes ordnade i en båge. En annan potentiell nackdel är oförmågan att simulera den orala miljön. Faktorer som temperatur, saliv, ocklusion och flera andra kan påverka kraft systemen produceras. Men är på denna punkt inte möjligt att samtidigt mäta systemets kraft och observerade tand rörelsen vid den kliniska nivån.

Datormodellering och simuleringar som omfattar användning av Finita Element analys (FEM) är ett snabbt framväxande område som anställd i avkodning biomekanik olika ortodontiska hjälpmedel16,17,18, 19. en förutsättning för att validera dessa metoder är dock en exakt införlivande av komplexa archwire-fästet interaktioner och hålla antaganden till ett minimum. Archwire-fäste samspelet både i den andra och tredje orderraden är till stor del okända, vilket potentiellt begränsar riktigheten av dessa program. För att göra datorsimuleringar bättre, det är viktigt att första siffran ut systemets kraft som finns i olika kliniska situationer, generera en ansenlig biomekaniska databas och sedan göra en datormodell baserad på denna datauppsättning. Med andra ord, kommer att bättre modellering och förutsägelse kräva riktiga experiment som föreskrivs i detta protokoll.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Författarna har något att avslöja.

Acknowledgments

Författarna vill erkänna alla kolleger som har gjort detta arbete möjligt, särskilt Drs. Aditya Chhibber och Ravindra Nanda. Författarna vill tacka de BIODYNAMIK & bioteknik Lab på UCONN hälsa för de anläggningar som under utvecklingen av detta projekt.

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