Zorla dikey V-bükme sistemiyle: esnek ve sert dikdörtgen Archwires 3D Vitro değerlendirilmesi

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

Burada sunulan yöntem oluşturmak ve bir vitro 3D modeli V-vurgun iki köşeli ayraçlar arasında yer ile farklı archwires tarafından oluşturulan kuvvet sistemi ölçme yeteneğine sahip doğrulamak için tasarlanmıştır. Bu kuvvet sistemi archwires ve önceki modellerde farklı türleriyle karşılaştırmak için ek hedefleri bulunmaktadır.

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

Uygun bir anlayış çeşitli ortodontik aletleri tarafından oluşturulan güç sisteminin hastaların tedavisi verimli ve tahmin edilebilir hale getirebilirsiniz. Güç sistemi değerlendirme amacıyla basit bir iki anten sistemi için karmaşık çoklu anten aletleri azaltarak bu yönde ilk adım olacaktır. Ancak, ortodontik biyomekanik çoğunu bu konuda 2D deneysel çalışmalar, bilgisayar modelleme/analiz veya varolan modellerin teorik ekstrapolasyon sınırlı olduğunu. Bu iletişim kuralının amacı tasarım, inşa ve güçleri ölçme yeteneğine sahip bir vitro 3D modeli doğrulama etmektir ve V-viraj ile bir archwire tarafından oluşturulan anlar iki köşeli ayraçlar arasında yerleştirilir. Archwires kendi aralarında ve önceki modelleri farklı türde tarafından oluşturulan kuvvet sistemi karşılaştırmak için ek hedefleri bulunmaktadır. Bu amaçla, azı ve bir kesici diş temsil eden bir 2 x 4 cihaz simüle. Bir ortodontik tel Sınayıcısı (şey) iki çok eksenli kuvvet transdüserleri oluşan oluşturulur veya ortodontik parantez bağlı (nanosensors) yük hücreleri. Yük hücreleri alanı üç uçak güç sisteminde ölçme yeteneğine sahip. Archwires, paslanmaz çelik ve beta-titanyum (0.016 x 0.022 inç, 0.017 x 0,025 inç ve 0.019 x 0,025 inç), üç farklı boyutlardaki iki tür test. Her tel tek dikey V-sistematik olarak, önceden tanımlanmış bir açı ile belirli bir konuma yerleştirilen viraj alır. Benzer V-virajlı azı ve kesici ekleri arasında 11 farklı konumlardaki farklı archwires üzerinde çoğaltılır. Bu bir girişim vitro V-virajlı üzerinde farklı archwires kullanan bir ortodontik cihaz benzetimini yapmak için yapılmış ilk seferim.

Introduction

Önemli bir unsuru, klinik ortodontik tedavi multibracket aletleri tarafından üretilen güç sistem bilgisidir. Temel biyomekanik ilkeleri net bir anlayış öngörülebilir sonuçlar ve olası yan etkileri1en aza indirmek yardımcı olabilir. Son yıllarda köşeli ayraç konumu ve tasarım ile daha fazla harekete geçirmek kurarak archwires içinde kıvıran yerleştirerek uzak bir eğilim gördük; Ancak, kapsamlı ortodontik tedavi hala archwires kıvıran yerleşimini gerektirir. Farklı tip ve boyutlarda archwires, yerleştirildiğinde virajlı, çok çeşitli kuvvet sistemleri diş hareketi farklı türleri için uygun oluşturabilirsiniz. Birden fazla diş düşünüldüğünde kuvvet sistemleri oldukça karmaşık hale gelebilir rağmen yararlı bir başlangıç noktası basit bir iki anten sistemi içerebilir.

Bugüne kadar V-bend mekaniği öncelikle ikinci sırada yalnızca, matematiksel modeller1,2,3,4,5 ve/veya bilgisayar tabanlı analiz/simülasyonları kullanarak analiz edilmiştir 6. bu kuvvet sistemi kemer teller ikinci sipariş etkileşim bitişik destekleri (Şekil 1) ile ilgili temel bir anlayış vermiştir. Ancak, bu yöntemlerin gerçek klinik durumlarda doğru tutmayın simülasyonları çalıştırmak için belirli sınır koşullar empoze ve sapmalar oluşabilir. Son zamanlarda, kuvvet transdüserleri içeren yeni bir vitro modeli üç boyutlu (3D) kuvveti ölçmek için önerilmiş ve anlar sadece değerlendirerek oluşturulan ikinci archwire-dirsek etkileşimleri sipariş ama aynı zamanda üçüncü sipariş7'. Ancak, farklı archwires etkisi kuvvet sistemi kesici molar archwire süresi boyunca çeşitli bend pozisyonlarda değerlendirilmiştir değil. Ayrıca, çalışma sadece hangi diş üzerinde hareket oluşur birincil archwires olmayan elastik ortodontik archwires değerlendirilmesi dahil. Bu nedenle, bu çalışmada V-viraj farklı konumlardaki yerleşimini tarafından oluşturulan dikdörtgen Paslanmaz çelik ve beta-titanyum archwires azı ve kesici parantez içeren küme bir 3D kuvvet sistemi değerlendirmek için oldu. Klinisyenler archwire dirsek kombinasyonu belirli bir arada zaman diş üzerinde uygulanan kuvvet sistemi bir maloklüzyon düzeltmek için kullanılan bilmem gerek.

Açıklanan teknik klinik gerçek taklit eden alan, üç uçak ortodontik kuvvet sisteminde eğitim için geliştirilmiştir. Bu kuvvet sistemi klinik olarak ölçmek son derece zor olduğunu anladım. Bu nedenle, böyle ölçümleri içinde vitrogerçekleştirilmesi gerekir. Bu bir V-bend Laboratuvarı tarafından oluşturulan güç sistemi hastanın ağzına yinelenmiş benzer olacaktır varsayılır. Bir iş akışı oluşturuldu değerlendirmek için nasıl deneysel kurmak olması gerekir (Şekil 2) yapılandırılmış.

Ortodontik tel Sınayıcısı (şey) Biyomühendislik & Biyodinamik laboratuvar, UConn sağlık, Farmington, CT, ABD (Şekil 3) ile işbirliği içinde Ortodonti bölümü tarafından geliştirilen yenilikçi bir üründür. Bu doğru bir şekilde süre alan tüm üç uçak içinde oluşturulan kuvvet sistemi ölçümleri sağlayan üst dişler ağız ve ağız içi bazı koşullar içinde düzenlenmesi taklit etmek için tasarlanmıştır. ŞEY büyük mekanik bileşenleri bir veri alma aygıt (DAQ), nano kuvvet/tork sensörleri, nem sensörleri, sıcaklık sensörleri ve kişisel bilgisayar vardır. Test cihazları sıcaklık/nem denetimleri olan bir cam kasa içine yerleştirilir. Bu intraoral çevre kısmi simülasyonu sağlar. DAQ üç sensörler için arayüz olarak hizmet vermektedir: Nem sensörü, kuvvet/an sensör, termistör ve bir platformda (Şekil 3) yer alan sensörleri ile test cihazları. Bunlar bir yazılım programına bağlıdır. Yazılım bir platform ve görsel programlama için geliştirme ortamı ve farklı donanım türlerini denetlemek için kullanılır. Ortodontik tel test otomatikleştirmek için seçildi.

Alüminyum mandal bir dizi üst diş Arch diş temsil etmek için test cihazları üzerinde düzenlenir. İki tam orta kesici ve doğru ilk azı temsil eden mandal sensörler/yük hücreleri (S1 ve S2) bağlanır. Yük hücresi kuvvetler ve tüm üç uçak (x-y-z) içinde uygulanmış anlar ölçen mekanik bir aygıttır: Fx, Fyve Fz; ve Mx, Myve Mz. Mandal sistematik bir diş kemer form oluşturmak için konumlandırılmış. Her peg diğerinden Ortodonti tedavisi gören hastalarda gözlenen gibi ortalama diş genişlikleri kullanılarak hesaplanır tam olarak kaydedilmiş bir ölçüm ayrılır. Deneme için seçilen şekli, standart bir şablondan oluşturulan 'oval' bir kemer şeklidir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. deneysel Kur

  1. Kesin konumunu molar tüpler ve kesici parantez şey alüminyum mandal üzerinde yerleşim için özelleştirilmiş bir 'jig' kullanarak işaretleme.
  2. Standart kendi kendine birleştirilmesi (ligasyon) köşeli ayraç kompozit malzeme ile bağ. Işık tedavisi için 40 saniye.
  3. 0.021 x 0,025 inç paslanmaz çelik (SS) 'oval' üst archwire köşeli ayraç yuvalarına takın.
  4. Test cihazları cam odasında yerleştirin.
  5. Herhangi bir istenmeyen archwire harekete geçirmek için kontrol edin. Archwire birisi harekete geçirmek bilgisayar ekranında görüntülenen bir kuvvet sistemi otomatik olarak oluşturur.
  6. Birisi archwire harekete geçirmek gözlem yapılırsa köşeli ayraçlar yeniden konumlandırın. 1.2-1.5 adımları yineleyin.

2. bir şablon Archwire (Şekil 4) imalatı

  1. Bir archwire yer (0.021 x 0,025 SS) test aparatı içinde.
  2. Aşağıdakileri belirtmek için kalıcı bir kalem kullanın: 1) orta hat, 2) bir nokta kesici diş dirsek (I) hemen distal ve 3) noktası hemen mesial molar tüp (M). Archwire kontralateral tarafı için aynı şeyi. Bu şablon kemer tel var.
  3. Archwire işaretli noktaları ile bir grafik kağıdı aktarın.
  4. Archwire kesin bir kopyasını grafik kağıt üzerinde olun.
    Not: Bu grafik kağıdı V-bend örnek tüm archwires için konumunu belirlemek için kullanılabilir.
  5. Kemer tel segmentten (L) ben m çevre hesaplayın.
  6. Şimdi, ben 11 noktaları M den işaretleyin. Her noktası gelecekteki bir V-bend konumdur.
    1. Bir100 her noktasına etiket.
    2. Her viraj pozisyon diğer tarafından eşit miktarda ayrılır emin olun.
  7. Hesaplayarak her viraj pozisyon için benzersiz bir sayı/oranı elde etmek bir / L her pozisyon için.

3. V-virajlı yerleşimini

  1. Yeni bir archwire örnekten al.
  2. Şablon archwire/grafik kağıt üzerinde yerleştirin ve on bend konumlarından bilateral archwire için transfer.
  3. Bir dikdörtgen archwire pense veya bir ışık tel pense simetrik V-virajlı hem pozisyonlarda yapmak için kullanın.
  4. Archwire bir cam levha/düz platformda yer ve archwire iki ucu tarafından bir iletki ile yapılan açı ölçümü denetleme.
  5. 150 ° açı oluşturulacak sonuna ayarlayın.
  6. 3.1-3.5 örnek tüm archwires için yineleyin.

4. ölçüm güç sistemi (rakamlar 5 ve 6)

  1. (Bkz. Tablo reçetesi) veri kaydetmek için yazılım programı açın.
  2. Verilerin kaydedilmesi yeni bir klasör oluşturun.
  3. 'Yazılım başlatmak için Çalıştır' seçeneğini tıklatın. Program her üç kuvveti ve üç-moment değerleri, her sensör gerçek zamanlı olarak görüntüler.
  4. Veri kayıt yazılımı durdurmak için dalgalanmalar için yaklaşık 10-15 saniye bekleyin. Güç sistemi gösterinin 'düz' bir çizgi tüm bileşenleri yazılımı grafik satırlarında sağlamak.
    Not: tüm altı ölçümler her sensör, ihmal edilebilir değerleri (kuvvetler < 1 g ve anlar < 10 g mm) gösterir.
  5. Yavaşça "test aygıtı" platformdan çıkarın. Weingart pense bir archwire molar tüpler içine eklemek için kullanın.
  6. Kesici diş dirsek periodontal ölçekleyici ile kapıyı.
  7. Archwire ön kısmını kaldırın ve köşeli ayraç yuvasına takın. Orta hat archwire in test aparatı orta hat ile çakışacak emin olun.
  8. Test cihazları platforma dönmek ve cam odası kapısını kapatın.
  9. Sıcaklığı 37 ° C'de ayarlamak Ayarlamak için cam oda sıcaklığı için bir dakika bekleyin.
  10. Yazılım 'kaydetme start' butonuna tıklayın ve yazılım kaydet/veri en az 10 saniye için transferi için izin vermek. Tekrar veri aktarımı sonunda, o zaman tıkırtı 'stop' için 'biriktirmek' düğmesini tıklatın.
    Not: (Fx, Fy,zF, Mx, Myve Mz) her bileşen için 10 ikinci dönemde 100 okuma her ölçüm döngüsü oluşturur.
  11. Kaydedilen verileri içeren belgeye gidin ve Kopyala/veri kümesi bir özel tasarlanmış veri analizi elektronik tabloya verme ( Ek tabloyabakın). Doğru V-bend pozisyon numarası ve belirli tel örnek verileri eklemek için seçin.
  12. 4.3-4.11 belirli bend pozisyon 10 archwires için yineleyin.
  13. Şimdi, hesaplanan anlamına gelir ve archwires için standart sapmalar verileri grafik gösterimini oluşturmak için ayrı bir çalışma sayfasına kopyalayın.
  14. 4.2-4.13 tüm bend pozisyonları ve archwires türleri için yineleyin.
    Not: Archwires, paslanmaz çelik (SS) ve Beta-titanyum (ß-Ti), aşağıdaki boyutları ile içerir: 0.016 x 0.022 inç, 0.017 x 0,025 inç ve 0.019 x 0,025 inç.

5. hata değerlendirme

  1. 4.1-4.4 adımlarda açıklandığı gibi bilgisayar/yazılım çalıştırmak
  2. "Test aygıtı" platformu kaldırın.
  3. Düz uzunluğu 0.021 x 0,025 inç SS dinleme cihazı almak. Bir ışık tel pense kullanarak, bir son-in Tel küçük bir kanca içine viraj. Distal yan molar tüpünden archwire ücretsiz ucunu bağlayın.
  4. Test cihazları platform üzerinde yerleştirin.
  5. Bilinen ağırlığı (50 g) kanca için ekleyin. Bu girişim, her türlü kaldırarak dikey düzlemde durmasýna? Cam odası kapısını kapatın.
  6. 4.10-4.11 adımları.
  7. 5.1-5.6 kesici braket için yineleyin.
  8. Fz değerleri parantez ve Mx için molar tüp 'ölçülen değer' girin
  9. Şimdi denge denklemleri uygulayın ("beklenen değer" hesaplamak için Ek metinbkz:)

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Toplam kuvvet ve toplam an her algılayıcı sensör plaka ortasındaki yaşadığı üç dik bileşenleri tarafından temsil edilir: Fx, Fyve x, y ve z ekseni, boyunca güçleri temsil eden Fz sırasıyla; ve Mx, Myve Mz anlar aynı eksen etrafında temsil eden. Sensörler ilk ölçülerde matematiksel olarak dirsek (Şekil 7) tarafından deneyimli kuvvet ve an değerlere dönüştürülür.

Bir dizi dikey kuvvetleri görüntüleme molar (Fzm) ve kesici parantez (Fzı), (mesiodistal devrilme) anda molar dirsek (Mxm) ve kesici diş dirsek vasıl an/tork (labio-dilli devrilme) grafikler (Mxben ) karşı bir / L oranı bireysel diş koordinat sistemi ile ilgili olarak ham verilerden oluşturulan. Bir / L oranı her V-burada 'bir' in kesici diş destek distal kenarı V-viraj tepe arasındaki mesafeyi ve 'L' molar tüp mesial kenarıyla kesici distal kenarı arasındaki mesafe Anten Ayağı m'lik dirsek mesiodistal konumunu temsil easured archwire (37 mm) boyunca. Bir bir / kesici diş dirsek bitişik viraj ve birbirini izleyen her bend L oranı 0.0 (0 mm/37 mm) temsil eder (bir / L = 0.1, 0.2, vb) ile biten önceki bend uzak aralıklı 3.7 mm bir / L = 1.0 (37 mm/37 mm), viraj molar braketi bitişik temsil eden. Kuvvet sistemi yönünü negatif/pozitif işareti ile belirtilir. Grafikleri tel türü ve büyüklüğüne (Şekil 9 ve 10) göre gruplandırılır. Grafikler, her noktasında on benzer archwires ortalama değerini gösterir ve hata çubukları bir standart sapma anlamına altında ve üstünde gösterir. Bir noktaya yatay eksen (üstünde veya altında) yakın bir güç ya da düşük bir büyüklük ile an anlamına gelir ve bir kuvvet veya daha yüksek bir büyüklük ile an bir nokta uzaklaşır yatay eksen (üstünde veya altında) belirtir.

Dikey Kuvvetleri (FZ) simetrik ve Doğrusal model (Şekil 8) altı tel türlerinin her biri için gösterir. Yakın V-bend için her iki aparatı, daha yüksek olan dikey kuvvetleri. Viraj merkezden, köşeli ayraçlar uzak hareket ettirildikçe hem kuvvetler yaklaşık sıfır (tarafsız bölge) nerede belli bir noktaya ulaşıncaya kadar FZ büyüklüğü azalır. Bu noktadan sonra viraj daha uzağa taşınırken, FZ giderek artar. Ancak, bireysel güçleri (FZm ve FZi) yönleri tersine çevrilir. Kantitatif, SS archwires ß-Ti archwires daha önemli ölçüde daha fazla bir güç sistemi yarattı. Ayrıca, daha yüksek boyut archwires daha büyük kuvvet sistemleri oluşturmak. Doğal olarak, boyutu ve türü archwire açısından hem de archwires iki parantez yarattığı göreceli güç sistemi oldukça benzerdir.

Buna ek olarak, anlar (MX) doğrusal olmayan ve asimetrik desen (Şekil 9) göster. V-virajlı molar tüp (birx/l oranı > 0,6), yakın ne zaman MXI molar tüp sizden birx(kırmızı) an yönde iptali yanı sıra düzleştirme /L 0.0 0.2 için tüm archwires için benzer ve belki de temsil eder archwire-dirsek etkileşim ve köşeli ayraç yönlendirme daha temel niteliği (ikinci sipariş üçüncü sipariş vs). İki parantez Şu anda oranı test tüm archwires (Şekil 10) gözlenen bazı belirli kalıpları göster. Kesici diş yakın yerleştirilir vurgun (bir / L 0.0-0.3 β-Ti için ve 0.0-0,2 SS için) aynı yönde iki anları vardı (Mxben/Mxm > 0). Üzerinden bir / L 0.3-0.6 için β-Ti ve bir / 0,3-0,4 SS için L, anlar ters yönde (Mxben/Mxm < 0) (tarafsız bölge). Virajlı bir / 0.6 veya daha büyük L kesici (≈0 gr mm) önemli bir an yaratmadı ama büyük bir an molar tüp (Mxben/Mxm≈0) üretildi.

Dikey kuvvetleri ile SS archwire tarafından oluşturulan an büyüklüğü bu β-Ti archwires tarafından oluşturulan daha istatistiksel ve klinik olarak daha büyük olduğu gibi kantitatif, yine her ikisi ile saygı bir / L oranları ve kemer büyüklüğüne teller.

Yüzde hata aşağıdaki denklemle hesaplanmıştır:

Figure 1

% Hata 500 g 50 ağırlık ve ağırlık 50 g % 5 bulundu daha az için %0,5 olarak hesaplanır.

Tarafsız bölge (eşit ve anlar bükme karşısında) adlı bulundu bir / L oranları 0,3-0,4 için β-Ti ve 0,4-0,5 SS archwires için. Bu belirli bend yerlerde dikey kuvvetleri kesici ve molar parantez ters yönde hareket eden belgili tanımlık kısa süre ile en az olan. Temel bir / kuvvet sistemi oluşturulan L oranları V-viraj azı ve kesici köşeli ayraç arasında tarafından kategorize üç farklı kategoride (Şekil 11).

Figure 1
Resim 1 : Kuvvet ikinci sırada iki collinear parantez tarafından oluşturulan sistem. L iki köşeli ayraçlar arasındaki mesafedir; bir V-dirsek dirsek A; dan konumudur FA ve FB parantez A ve B sırasıyla oluşturulan dikey kuvvetleri. MA A'da andır; MB şu parantez B. anda Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 2
Resim 2 : İş akışı. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 3
Şekil 3 : Ortodontik tel Sınayıcısı (şey). A: test cihazları, B: platform, Cölçme: sıcaklık monitör. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 4
Şekil 4 : İki ekleri arasında bend pozisyonların şematik Gösterim. Her mavi nokta bir viraj konum ve 'a' archwire boyunca kesici diş dirsek üzerinden ölçülen mesafe temsil eder. Orada-ecek var olmak için 'a' artışlarla 3.7 mm. 11 farklı değerler (yani mavi nokta bitişik mavi nokta 3.7 mm tarafından ayrılır). L archwire boyunca molar tüp distal yüzeyine kesici diş dirsek distal yüzeyinden ölçülen çevre uzunluğudur. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 5
Şekil 5 : Archwire eklenen ve sensörlerine bağlı alüminyum mandal üzerinde parantez tarafından tutulan. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 6
Şekil 6 : (S1 ve S2) iki sensörlerinden elde edilen ham veriler (mavi ve kırmızı kutuları) görüntüleme yazılım programı bağlı kesici ve molar parantez. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 7
Şekil 7 : X-Y-Z koordinatları ve yönelimleri şey ile ilgili olarak. X: enine uçak; Y: yatay düzlemde; Z: dikey düzlem. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 8
Şekil 8 : İki köşeli ayraç, dikey Kuvvetleri (Fz) grafik olarak gösterilmesi. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 9
Şekil 9 : An transvers düzlemde (Mx) iki köşeli ayraç, grafik olarak gösterilmesi. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 10
Şekil 10 : Akraba arasında farklı archwire türleri ve boyutları anlar [Mx(i)/Mx(m)] oranı ile tasvir sistemi zorlamak. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 11
Şekil 11 : Üç farklı bir V-viraj sistemleri zorlamak. Her bölge benzersiz bir F/M sistemini temsil eder. 'Mavi' gölgeli bölge tasvir bir / L oranları ile benzer göreli force sistemleri. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Güç sistemi Molar(m) Incisor(i)
FZ (+) Müdahaleci Müdahaleci
FZ (-) Extrusive Extrusive
MX (+) * Mesial İpucu Cilt Bakımı/labyal İpucu
MX (-) * Distal ucu Damak/dilli İpucu
* Tüm ölçümler braketi yapılmıştır

Tablo 1: sözleşmeler ve kuvvet sistemi yönünü oturum açın.

Figure 1
Ek resim 1: an x ekseni çevresinde için denge grafikler (Mx). Not: Grafikleri sadece anlar büyüklüğü karşılaştırıyorsun. Mx(m) + Mx(ı) ve Fz(m) veya yönünü Fz(i) x D her zaman birbirine ters olabilir. Bu nedenle, ΣMx= 0 (bkz: ek metin). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Ek metin. Bu dosya indirmek için buraya tıklayınız. 

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Ortodontik archwires çeşitli şekillerde8,9,10,11inceledik. Onlar da için çeşitli mekanik özellikleri değerlendirilir varsa, ama onlar nadiren onlar12,13,14,15oluşturacağız kuvvet sistemi belirlemek için analiz edilmiştir. Üç nokta bükme testleri ortodontik archwires değerlendirmek için popülerdir; Ancak, onlar genellikle herhangi bir vurgun yoksun düz teller üzerinde gerçekleşir. Vitro değerlendirmeler genellikle bir klinik duruma kolayca adapte olmak sonuçlar izin vermeyen bir süre sadece 1 veya 2 değişkenler bakmak için optimize edilmiştir. Bu araştırma, deneysel olarak 3D kuvvet dikey V-virajlı bir 2 x 4 cihaz meşgul dikdörtgen archwires interbracket mesafe boyunca farklı konumlarda yerleştirilmiş tarafından üretilen sistemleri belirlemek için duruldu. Bu iletişim kuralı V-bend mekanik analiz önceki metotlarından önemli ölçüde farklıdır. Kurmak bir gerçek vitro bilgisayar modelleri ya da sonlu elemanlar yöntemleri üzerinde güvenerek daha iki-dirsek-archwire geometri çalışma taklit nanosensors kullanarak oluşturulan ilk zamanı geldi. Mekanik bu model sadece bükme anlar ölçer (ikinci sipariş tel köşeli ayraç etkileşimleri) ama ayrıca burulma anlar (üçüncü sipariş tel ayraç etkileşimleri). Hiçbir sınır koşullar empoze. Başka bir deyişle, önceki çalışmalarda kesici parantez azı gider olarak asla archwire eğriliği için sorumluydu. Bu eğri nedeniyle, kesici ve molar parantez aynı uçak, ne de bir başka paralel odaklı vardır konumlandırılmış değil. Bu düzenleme karmaşıklık onları daha sadece iki özdeş parantez içeren düz bir çizgi halinde düzenlenmiş ve paralel3,4olan klinik olarak daha alakalı kılar kuvvet sistemleri analizleri için ekleyebilirsiniz.

İşleyişi sensörler ve verileri çıkış kolayca etkilenebilir hataları aygıt, sensör hassasiyeti, şey, insan hatası içinde tel harekete geçirmek, aşırı ısınma, bükme, tüp ligasyonu, şekil, konumlandırma, deactivation-in yanlış tel gibi faktörler tarafından Tel son ekleme, archwire, vb deformasyon daha önce bu nedenle, bu yeni archwires ile tekrarlanan ölçümler almak ve denge yasaları uygulayarak verileri doğrulamak önemlidir. Ayrıca, yalnızca bir kaç archwires böylece şey aşırı ısınmayı önlemek için ölçüm için eklenmesi gereken.

Her viraj pozisyon diğer sadece 3.7 mm tarafından ayrılır. Bu nedenle, doğru yerleşimini V-vurgun archwire boyunca da önemlidir. İstenen konuma küçük sapmalar radikal kaydedilen kuvvet sistemi değiştirmek. Özel bir grafik kağıdı ile V-bend pozisyonlar yardımcı olur istenilen doğruluk elde archwire şablonu içeren tasarlanmış. Uygunsuz braketi alüminyum mandal üzerinde konumlandırma da aynısını yapabilirdi. Bu nedenle, özel yapım hassas parçalar bir bond hata varsa dirsek konumunu almak için kullanılır.

Deneme sırasında debonded bir parantez durumunda yeni bir ayraç tam olarak aynı yerde yerleştirilmelidir. Özel tasarlanmış jigs istenen nokta bulunmasına yardımcı olabilir. Pasif archwires olmadan herhangi bir bükme dirsek yerleşimini doğru olduğundan emin olmak için kullanılmak üzere olacaktır. Eğer değilse, bunun rebracketed gerekir. Köşeli ayraç deformasyon olasılığı arttı gibi debonded dirseği yeniden değil kullanmak önemlidir.

Geçerli yaklaşımın bir dezavantajı sadece iki sensörleri kullanılmaktadır olmasıdır. Daha çok sayıda algılayıcı eklenmesi gibi bir kemer düzenlenmiş üç veya daha fazla parantez içeren daha karmaşık güç sistemlerinin çalışma izin verir. Başka bir potansiyel dezavantajı ağız ortamı simüle etmek için yetersizlik olmasıdır. Sıcaklık, tükürük, tıkanıklığı ve birkaç diğerleri gibi faktörler üretilen güç sistemleri etkileyebilir. Ancak, bu noktada kuvvet sistemi ve klinik düzeyde gözlenen diş hareketi aynı anda ölçmek mümkün değildir.

Bilgisayar modellemesi ve simülasyonlar kullanım Sonlu eleman analizi (FEM) içeren çeşitli ortodontik aletleri16,17,18, biyomekanik kod çözme istihdam bir alandır hızla gelişmekte olan 19. ancak, kesin bir birleşme karmaşık archwire-dirsek etkileşimleri ve en alt düzeyde tutma varsayımlar bu yöntemler doğrulamak için bir ön koşul olduğunu. Archwire-dirsek etkileşim ikinci mertebeden ve üçüncü sipariş hem de büyük ölçüde bilinmeyen, potansiyel olarak bu programları doğruluğunu sınırlama. Bilgisayar simülasyonları daha iyi yapmak amacıyla, bu çeşitli klinik durumlarda mevcut kuvvet sistemi ilk anlamaya önemlidir, büyükçe bir biyomekanik veritabanı oluşturmak ve bu veri kümesini esas alarak bir bilgisayar modeli yapın. Başka bir deyişle, daha iyi modelleme ve tahmin gerçek deneme olarak bu iletişim kuralı tarafından sağlanan gerektirecektir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Yazarlar ifşa gerek yok.

Acknowledgments

Yazarlar bu eser mümkün kılan tüm iş arkadaşları özellikle Drs. Aditya Chhibber ve dar ve derin koyak Nanda kabul etmek istiyorum. Yazarlar Biyodinamik & Biyomühendislik laboratuvar UCONN sağlık bu projenin geliştirilmesi sırasında sağlanan imkanlar için teşekkür etmek istiyorum.

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