Tvinge System med lodrette V-bøjninger: en 3D In vitro- vurdering af elastisk og stive rektangulære 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

Den metode, der præsenteres her er designet til at konstruere og validere en in vitro- 3D-model i stand til at måle kraft genereres af systemet ved forskellige archwires med V-bøjninger placeret mellem to beslag. Yderligere mål er at sammenligne denne kraft system med forskellige typer af archwires og til tidligere 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 korrekt forståelse af det gældende system lavet af forskellige Ortodontisk apparater kan gøre behandlingen af patienter, effektive og forudsigelige. At reducere de komplicerede multi beslag apparater til en simpel to-beslag system til kraft system evaluering vil være det første skridt i denne retning. Men meget af Ortodontisk biomekanik i denne henseende er begrænset til 2D eksperimentelle undersøgelser, computer-modellering/analyse eller teoretisk ekstrapolering af eksisterende modeller. Formålet med denne protokol er at designe, konstruerer og validerer en in vitro- 3D-model i stand til at måle kræfter og øjeblikke genereret af en archwire med en V-bend placeret mellem to beslag. Yderligere mål er at sammenligne det gældende system genereret af forskellige typer af archwires indbyrdes og til tidligere modeller. Til dette formål, er blevet simuleret en 2 x 4 apparat der repræsenterer en kindtand og en chopper. En tandregulering wire tester (venner på Netlog.) er konstrueret bestående af to multi-akse kraft transducere eller load celler (sensorer) som de tandregulering beslag er knyttet. Load celler er i stand til målesystem kraft i alle tre planer på plads. To typer af archwires, rustfrit stål og beta-titanium i tre forskellige størrelser (0.016 x 0,022 tommer, 0.017 x 0,025 tommer og 0.019 x 0,025 tommer), er testet. Hver ledning modtager en enkelt lodret V-bend systematisk placeres på en bestemt position med en foruddefineret vinkel. Lignende V-bøjninger replikeres på forskellige archwires på 11 forskellige steder mellem de molære og chopper vedhæftede filer. Det er første gang, har været forsøgt til in vitro- til at simulere en tandregulering appliance udnytter V-bøjninger på forskellige archwires.

Introduction

Et vigtigt aspekt af kliniske tandregulering er viden om det gældende system produceret af multibracket apparater. En klar forståelse af de underliggende biomekaniske principper kan hjælpe med at levere forudsigelige resultater og minimere potentielle bivirkninger1. De seneste år har set en tendens fra markedsføring bøjninger i archwires ved at bygge flere aktivering med beslag holdning og design; omfattende tandregulering kræver imidlertid stadig placeringen af bøjninger i archwires. Bøjninger, når de placeres i forskellige typer og størrelser af archwires, kan oprette en bred vifte af gældende systemer velegnet til forskellige typer af tand bevægelse. Selv om de gældende systemer kan blive ret kompliceret, når flere tænder anses, kan et nyttigt udgangspunkt indebærer en simpel to-beslag system.

Til dato, har V-bend mekanik primært analyseret i den anden ordre kun, udnytte matematiske modeller1,2,3,4,5 og/eller computer-baseret analyse/simuleringer 6. dette har givet en grundlæggende forståelse af det gældende system involveret i den anden ordre interaktion arch ledningerne med tilstødende beslagene (figur 1). Men disse metoder indføre visse randbetingelser for at køre simuleringer, der ikke måske holder stik i faktiske kliniske situationer og afvigelser kan forekomme. For nylig en ny in vitro- model med kraft transducere blev foreslået til måling af tre-dimensionelle (3D) styrker og øjeblikke lavet af evaluering ikke kun andet bestille archwire-beslag interaktioner men også i den tredje ordre7. Men effekten af forskellige typer af archwires på force system på forskellige bøje stillinger langs chopper kindtand archwire spændvidde blev ikke evalueret. Også, undersøgelsen kun involveret evaluering af elastisk Ortodontisk archwires, som ikke er den primære archwires, på hvilken tand bevægelse opstår. Derfor, formålet med denne undersøgelse var at evaluere force system skabt af placeringen af en V-bend på forskellige steder i rektangulære rustfri og beta-titanium archwires i en 3D-oprettet involverer de molære og chopper parentes. Klinikere skal kende kraft systemet anvendes på tandsæt når en bestemt kombination af archwire beslag kombination bruges til at lave en malocclusion.

Den beskrevne teknik er udviklet for at studere Ortodontisk force system i alle tre planer plads, efterligne kliniske virkelighed. Det må forstås, at det er yderst vanskeligt at måle kraft systemet klinisk; sådanne målinger skal derfor gennemføres in vitro. Det antages, at det gældende system lavet af en V-bøje i laboratoriet ville være lignende hvis replikeres i patientens mund. En arbejdsproces er oprettet til at evaluere hvordan den eksperimentelle nedsat må være konfigureret (figur 2).

Tandregulering wire tester (venner på Netlog.) er et innovativt produkt udviklet af Division af Ortodonti i samarbejde med bioteknologi & Biodynamics laboratorium, UConn sundhed, Farmington, CT, USA (figur 3). Det er designet til nøjagtigt efterligne arrangement af de maksillære tænder i munden og nogle intra orale betingelser samtidig målinger af force systemet oprettet i alle tre planer på plads. De store mekaniske komponenter af venner på Netlog er en Data erhvervelse enhed (DAQ), nano kraft/drejningsmoment sensorer, fugt sensorer, temperatursensorer og en personlig computer. Den testapparater placeres i et glas kabinet har temperatur/fugtighed kontrol. Dette giver mulighed for delvis simulering af intraorale miljø. DAQ fungerer som interface til de tre sensorer: fugtighed sensor, kraft/øjeblik sensor, termistor og testapparater med sensorer beliggende på en platform (figur 3). Disse er knyttet til et program. Softwaren er en platform og et udviklingsmiljø for visuel programmering og bruges til at styre forskellige former for hardware. Det blev valgt at automatisere Ortodontisk wire testeren.

En serie af aluminium pløkker er arrangeret på testapparater at repræsentere tænderne af den maksillære dental arch. To af pindene der repræsenterer lige centrale chopper og rigtige første kindtand er tilsluttet sensorer/load celler (S1 og S2). En vejecelle er en mekanisk anordning, der kan måle de kræfter og øjeblikke anvendes i alle de tre fly (x-y-z): Fx, Fyog Fz; og MxMyog Mz. Pindene placeres systematisk for at oprette en dental arch form. Hver pind er adskilt fra den anden af en netop indspillet måling, der beregnes ved hjælp af gennemsnitlige tand bredder som observeret i patienter, der gennemgår tandregulering. Figuren valgt for eksperimentet er en 'æggeformet' arch form oprettet fra en standardiseret skabelon.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. eksperimentel opsætning

  1. Markere den nøjagtige position for placering kindtand rør og chopper beslag på aluminium pløkke venner på Netlog. ved hjælp af et tilpassede jig.
  2. Bond standard selvstændige ligating beslag med kompositmateriale. Lys kur mod 40 sekunder.
  3. Indsæt en 0.021 x 0,025-tommer rustfrit stål (SS) 'æggeformet' maxillary archwire i beslaget slots.
  4. Sted testapparater i glas kammer.
  5. Check for enhver utilsigtet archwire aktivering. Enhver aktivering af archwire vil automatisk skabe en kraft system, der vises på computerskærmen.
  6. Flytte parenteserne, hvis nogen archwire aktivering er observeret. Gentag trin 1,2-1,5.

2. fabrikation af en skabelon Archwire (figur 4)

  1. Placer en archwire (0.021 x 0,025 SS) i den testapparater.
  2. Brug en permanent markør til at angive følgende: 1) midterlinjen, 2) et punkt umiddelbart distalt for chopper beslaget, (I), og 3) et punkt umiddelbart mesial til den molære rør (M). Gør det samme for de kontralaterale side af archwire. Dette er den skabelon arch metaltråd.
  3. Overfør archwire med den markerede punkter til et millimeterpapir.
  4. Foretage en nøjagtig kopi af archwire på ternet papir.
    Bemærk: Denne graf papir kan bruges til at bestemme placeringen af V-svinget for alle archwires i eksemplet.
  5. Beregn omkredsen af arch metaltråd segment (L) fra jeg til M.
  6. Nu, mark 11 point fra jeg til M. Hvert punkt er en fremtidig V-bend holdning.
    1. Mærke hvert punkt fra0 til et10.
    2. Sørg for, at hver bøje position er adskilt fra den anden med et tilsvarende beløb.
  7. Få en unik nummer/ratio for hver bøje position ved at beregne et / L for hver position.

3. placering af V-bøjninger

  1. Tage en ny archwire fra prøven.
  2. Placere det på skabelon archwire-graf papir og overføre en af de elleve bøje positioner bilateralt til archwire.
  3. Brug en rektangulær archwire tang eller en lette wire tang til at gøre symmetriske V-bøjninger på begge positioner.
  4. Placere archwire på et glas plade/flad platform og kontrollere målingen af vinkel lavet af de to ender af en archwire med en vinkelmåler.
  5. Justere enderne om nødvendigt, således at en vinkel på 150° er lavet.
  6. Gentag trin 3.1 til 3.5 for alle archwires i eksemplet.

4. måling Force System (figur 5 og 6)

  1. Åbn softwareprogrammet til data optagelse (Se Tabel af materialer).
  2. Opret en ny mappe til de data, der gemmes i.
  3. Klik på 'Kør' for at starte softwaren. Programmet vil vise hver af de tre kræfter og tre-moment værdier på hver sensor i realtid.
  4. Vent i ca 10-15 sekunder for udsving i dataregistrering software til at stoppe. Sikre, at grafen linjer på software til alle komponenter i kraft ordning showet en 'flad' linje.
    Bemærk: alle seks målinger på hver sensor vil vise ubetydelig værdier (styrker < 1 g og øjeblikke < 10 g mm).
  5. Forsigtigt fjerne den test apparater fra platformen. Brug en Weingart tang til at indsætte en archwire i de molære rør.
  6. Åbn døren til chopper beslag med en parodontale scaler.
  7. Løft den forreste del af archwire og indsætte det i slidsen beslag. Sørg for, at midterlinjen af archwire falder sammen med midterlinjen af den testapparater.
  8. Returnere den testapparater til platformen og lukke døren af glas kammer.
  9. Indstil temperaturen ved 37 ° C. Vent et minut glas kammer at justere temperatur.
  10. Klik på knappen 'start lagring' på software og tillader programmet hen til opspare/overføre data i mindst 10 sekunder. Klik på knappen 'start lagring' igen for at afslutte dataoverførsel og derefter klikke på 'stop'.
    Bemærk: Hver måling cyklus genererer 100 aflæsninger i 10 sekunders interval for hver komponent (Fx, Fy, Fz, Mx, Myog Mz).
  11. Gå til det dokument, der indeholder de gemte data, og kopi/eksport datasæt til en brugerdefineret designet data analyse regneark (Se Supplerende tabel). Vælge den korrekte V-bend holdning nummer og specifikke wire prøve at indsætte dataene.
  12. Gentag trin 4.3 til 4.11 for de 10 archwires af denne specifikke bøje stilling.
  13. Nu, kopiere den beregnede midler og standardafvigelser for archwires til et separat regneark til at oprette en grafisk repræsentation af dataene.
  14. Gentag trin 4.2 til 4.13 for alle bøje positioner og typer af archwires.
    Bemærk: Archwires omfatter, rustfrit stål (SS) og Beta-Titanium (ß-Ti), med følgende størrelser: 0.016 x 0,022 tommer, 0.017 x 0,025 tommer og 0.019 x 0,025 tommer.

5. fejl evaluering

  1. Køre computer/software som beskrevet i trin 4.1-4.4
  2. Fjerne den test apparater fra platformen.
  3. Få en straight længde 0.021 x 0,025-tommer SS wire. Bruger en lette wire tang, bøje ene ende af kablet i en lille krog. Indsæt den frie ende af archwire ind i kindtand røret fra den distale side.
  4. Sted testapparater tilbage på perronen.
  5. Vedhæfte en kendt vægt (50 g) til krogen. Lad det hænge frit i det lodrette plan ved at fjerne enhver form for indblanding. Lukke døren til glas kammer.
  6. Følg trin 4.10-4.11.
  7. Gentag trin 5.1-5.6 for chopper beslag.
  8. Angiv Fz værdier for både parenteser og Mx for den kindtand tube som «målte værdi.»
  9. Nu gælder ligevægt ligninger (Se Supplerende tekst) til at beregne de 'forventede værdi.»

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Den samlede kraft og samlede øjeblikket opleves af hver sensor i midten af sensor plade er repræsenteret af deres tre ortogonale komponenter: Fx, Fyog Fz repræsenterer styrker langs x-aksen, y-aksen og z-aksen, henholdsvis; og Mx, Myog Mz repræsenterer øjeblikke omkring de samme akser. De første målinger på sensorerne konverteres matematisk til værdierne for kraft og øjeblikket opleves af armen (figur 7).

En serie af grafer viser den lodrette kraft på kindtand (Fzm) og chopper parentes (Fzjeg), øjeblik (mesiodistal deponering) på kindtand beslag (MX-m), og øjeblik/drejningsmoment (Lind-sprog deponering) ved chopper beslag (Mxjeg ) versus de et / L forholdet i forhold til den enkelte tand koordinatsystem er oprettet fra de rå data. Den et / L forholdet repræsenterer mesiodistal placering for hver V-bend, hvor 'a' er afstanden mellem den bageste kant af chopper beslag og spids af V-bend, og 'L' afstand mellem den molære tube mesial kant og den bageste kant af chopper beslag m easured langs archwire (37 mm). En en / L forholdet mellem 0,0 (0 mm/37 mm) repræsenterer en bøje støder op til chopper beslag, og hver efterfølgende bøje (et / L = 0,1, 0,2, etc.) er fordelt 3,7 mm fra den forrige bøje slutter med en / L = 1,0 (37 mm/37 mm), der repræsenterer en bøje støder op til den molære beslag. Retningen af det gældende system er indiceret ved en negativ/positiv tegn. Graferne er grupperet efter wire type og størrelse (figur 9 og 10). Hvert punkt på graferne, repræsenterer middelværdien af ti lignende archwires, og fejllinjer repræsenterer én standardafvigelse over og under dette gennemsnit. Et punkt tæt på den vandrette akse (enten ovenfor eller nedenfor) betyder en kraft eller et øjeblik med en lav størrelsesorden, og et punkt længere væk fra den vandrette akse (enten ovenfor eller nedenfor) betyder en kraft eller et øjeblik med en højere størrelsesorden.

De lodrette kræfter (FZ) Vis symmetrisk og lineær mønster for hver af seks wire typer (figur 8). Tættere V-bøje til enten beslag, højere er de lodrette kræfter. Så svinget er flyttet fra parentes, mod midten, aftager omfanget af FZ indtil et vist punkt er nået, hvor både styrker er ca nul (neutral zone). Som bøje flyttes længere ud over dette punkt, stiger FZ gradvis. Men retninger af de individuelle styrker (FZm og FZi) tilbageføres. Kvantitativt, SS archwires skabt en væsentligt større kraft end ß-Ti archwires. Også oprette højere dimension archwires større kraft systemer. Overraskende, er det relative styrke systemet lavet på de to grupper af archwires både hvad angår størrelse og type af archwire helt ens.

Derimod viser øjeblikke (MX) en ikke-lineær og asymmetrisk mønster (figur 9). Den udfladning af MXi når V-bøjninger er placeret tæt på den molære tube (enx/l forholdet > 0,6), samt tilbageførsel af øjeblik retningen i kindtand røret (rød) fra enx/l af 0,0 til 0,2, var den samme for alle archwires og måske repræsenterer en mere grundlæggende karakter af archwire-beslag interaktion og beslag orientering (anden ordens vs tredje ordre). Forholdet mellem tidspunkt, de to parenteser viser nogle særlige mønstre observeret på tværs af alle archwires testet (figur 10). Bøjninger, der er placeret tæt på Chopper (et / L 0,0-0,3 for ß-Ti og 0,0-0,2 for SS) havde begge øjeblikke i samme retning (Mxjeg/Mxm > 0). Fra et / L på 0,3-0,6 for ß-Ti og et / L af 0,3-0,4 til SS, øjeblikke var modsat i retning (Mxjeg/Mxm < 0) (neutral zone). Bøjer ved et / L af 0,6 eller større skabte ikke et vigtigt øjeblik på Chopper (≈0 g mm), men et stort øjeblik blev genereret på kindtand tube (MX-jeg/Mxm≈0).

Kvantitativt, igen som med de lodrette kræfter, omfanget af øjeblikket genereret af SS archwire var statistisk og klinisk større end dem, der genereres af ß-Ti archwires, både med hensyn til den en / L nøgletal og størrelsen af buen ledninger.

Procent fejlen var beregnes ved følgende ligning:

Figure 1

% Fejl for vægte mindre end 50 g blev fundet for at være 5% og for vægte fra 50 til 500 g var beregnet til 0,5%.

Den neutrale zone (lig og modsat bøjning øjeblikke) blev fundet på et / L nøgletal 0,3-0,4 for ß-Ti og 0,4-0,5 for SS archwires. Disse specifikke bøje steder er de lodrette kræfter minimal med øjeblikke handler om chopper og kindtand parentes overfor i retning. Baseret på den en / L nøgletal force system skabt af en V-svinget mellem en kindtand og chopper beslag kan inddeles i tre forskellige kategorier (Figur 11).

Figure 1
Figur 1 : Force system skabt af to kolineære beslag i den anden ordre. L er afstanden mellem de to grupper; en er placeringen af V-bend fra beslaget A; FA og FB er de lodrette kræfter lavet på beslaget A og B, henholdsvis; MA er i øjeblikket på A; MB er i øjeblikket på beslaget B. venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 2
Figur 2 : Arbejdsproces. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 3
Figur 3 : Ortodontiske Wire Tester (venner på Netlog). A: test apparater, B: måling platform, C: temperatur dataskærm. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 4
Figur 4 : Skematisk fremstilling af de bøje positioner mellem de to vedhæftede filer. Hver blå prik er en bøje placering og repræsenterer afstanden 'en' målt fra chopper beslaget langs archwire. Vil der være 11 forskellige værdier for 'a' i intervaller på 3,7 mm. (dvs. blå prik er adskilt fra de tilstødende blå prik af 3,7 mm). L er den perimeter længde målt fra den distale overfladen af chopper beslag til distale overfladen af den molære rør langs archwire. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 5
Figur 5 : Archwire indsat og afholdt af beslag på aluminium pinde tilknyttet sensorerne. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 6
Figur 6 : Softwareprogram viser de rå data (i blå og røde bokse) fra de to sensorer (S1 og S2) tilsluttet chopper og kindtand parenteser. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 7
Figur 7 : X-Y-Z koordinater og deres orientering i forhold til venner på Netlog. X: tværplan; Y: vandret plan; Z: lodret plan. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 8
Figur 8 : Grafisk repræsentation af den lodrette kraft (Fz) på de to parenteser. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 9
Figur 9 : Grafisk repræsentation af øjeblikket i tværplan (Mx) på de to parenteser. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 10
Figur 10 : Relative styrke system på tværs af forskellige archwire former og størrelser afbildet via forholdet mellem øjeblikke [Mx(i)/Mx(m)]. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 11
Figur 11 : Tre forskellige tvinge systemer fra en V-bend. Hver zone repræsenterer en unik F/M system. Regionen 'blå' skraverede afbilder den en / L nøgletal med lignende relativ force systemer. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Force system Molar(m) Incisor(i)
FZ (+) Påtrængende Påtrængende
FZ (-) Ekstrusive Ekstrusive
MX (+) * Mesial tip Ansigtsbehandling/labial tip
MX (-) * Distale tip Palatal/sprog tip
* Alle målingerne er foretaget på beslaget

Tabel 1: Underskrive konventioner og retning af den gældende ordning.

Figure 1
Supplerende figur 1: ligevægt grafer for øjeblikket omkring x-aksen (Mx). Bemærk: Grafer kun sammenligne omfanget af øjeblikke. Retning for Mx(m) + Mx(i) og Fz(m) eller Fz(i) x D vil altid være modsat hinanden. Derfor, ΣMx= 0 (Se supplerende tekst). Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Supplerende tekst. Venligst klik her for at downloade denne fil. 

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Ortodontisk archwires er blevet undersøgt i forskellige måder8,9,10,11. De er også blevet evalueret for forskellige mekaniske egenskaber, men de er sjældent blevet analyseret for bestemmelse af det gældende system de vil oprette12,13,14,15. Tre-punkts bøjning tests er populære til evaluering af Ortodontisk archwires; dog er de generelt udføres på lige ledninger nogen bøjninger. In vitro vurderinger er normalt optimeret til at kigge på kun 1 eller 2 variabler på et tidspunkt, som ikke tillader resultater at være let at tilpasse til en klinisk situation. Fokus for denne forskning var at eksperimentelt bestemme 3D tvinge systemer produceret af lodrette V-bøjninger placeret på forskellige steder langs den interbracket afstand i rektangulære archwires ansat som en 2 x 4 apparat. Denne protokol adskiller sig betydeligt fra de tidligere metoder til analyse af V-bend mekanik. Det er første gang, at en faktiske in vitro- oprettet er blevet oprettet udnytte sensorer efterligne arbejdet med en to-beslag-archwire geometri i stedet for at påberåbe sig computermodeller eller finite element metoder. Denne mekaniske model ikke kun måler bøjning øjeblikke (anden ordre wire bøjle interaktioner) men også torsionsstivhed øjeblikke (tredje ordre wire bøjle interaktioner). Ingen randbetingelser er pålagt. Med andre ord tidligere undersøgelser aldrig tegnede sig for krumningen af archwire, som det går fra molære til chopper parentes. På grund af denne kurve, er chopper og kindtand parenteser ikke placeret i samme plan og heller ikke er de orienteret parallelt med hinanden. Dette arrangement kan føje kompleksitet til analyser af de gældende systemer, hvilket gør dem klinisk mere relevante end dem, der involverer to identiske parentes arrangeret i en lige linje og er parallel3,4.

Funktionen af sensorerne og data output kan være let påvirket af faktorer såsom fejl fra den enhed, sensor følsomhed, overophedning af venner på Netlog, menneskelige fejl i wire aktivering, bøjning, ligatur, form, forkert wire positionering, deaktivering af den Wire før sidste indsættelse, deformation af de archwire m.m. derfor er det vigtigt at foretage gentagne målinger med nye archwires og validere data ved at anvende lovgivningen i ligevægt. Også, kun et par archwires bør indsættes for måling for at undgå overophedning af venner på Netlog.

Hver bøje position er adskilt fra den anden af kun 3,7 mm. Derfor er nøjagtig placering af V-bøjninger langs archwire også vigtig. Mindre afvigelser fra den ønskede position kan radikalt ændre det gældende system registreres. En specialdesignet millimeterpapir, der indeholder skabelonen archwire med V-bend positioner hjælper med at opnå den ønskede nøjagtighed. Forkert beslag placering på aluminium pinde kunne også gøre det samme. Derfor, skræddersyede præcision jigs bruges til at opnå holdning af beslaget, hvis der er en obligation fejl.

I tilfælde af et beslag fik debonded under eksperimenter, skal en ny beslag placeres præcist tilbage i den samme Loco. Brugerdefinerede designet jigs kan hjælpe med at finde det ønskede sted. Passiv archwires uden nogen bøjninger vil skulle bruges til at sikre, at placeringen af beslaget er korrekte. Hvis ikke, det skal være rebracketed. Det er afgørende ikke at genbruge de debonded beslag, da der er en øget sandsynlighed for beslag deformation.

En ulempe ved den aktuelle fremgangsmåde er, at kun to sensorer har været udnyttet. Tilføjelse af flere sensorer giver mulighed for undersøgelse af mere komplekse kraft systemer, som dem, der omfatter tre eller flere parenteser arrangeret i en bue. En anden potentiel ulempe er den manglende evne til at simulere den mundtlige miljø. Faktorer som temperatur, spyt, okklusion, og flere andre kan påvirke de gældende systemer produceret. Men på dette punkt er ikke muligt at samtidig måle det gældende system og den observerede tand bevægelse på det kliniske niveau.

Computer-modellering og simuleringer der involverer brug af Finite Element analyse (Five) er et hastigt spirende område ansat i afkodning biomekanik af forskellige Ortodontisk apparater16,17,18, 19. men en forudsætning for at validere disse metoder er en præcis indarbejdelse af komplekse archwire-beslag interaktioner og holde antagelser til et minimum. Archwire-beslag interaktion både i den anden og tredje ordreforslagslinjerne er stort set ukendt, potentielt begrænse nøjagtigheden af disse programmer. For at gøre computer-simuleringer bedre, det er vigtigt at første figur ud af kraft-systemet, der er til stede i forskellige kliniske situationer, generere en betydelig biomekaniske database og derefter foretage en computermodel baseret på dette datasæt. Med andre ord vil bedre modellering og forudsigelse kræve faktiske eksperimenter, som leveres af denne protokol.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ikke noget at oplyse.

Acknowledgments

Forfatterne vil gerne takke alle kolleger, der har muliggjort dette arbejde, især Drs. Aditya Chhibber og Ravindra Nanda. Forfatterne vil gerne takke Biodynamics & bioteknologi Lab på UCONN sundhed for de faciliteter under udviklingen af dette 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