قوة النظام مع الانحناءات V عمودي: إجراء تقييم 3D في المختبر من أرتشويريس مستطيلة مرنة وجامدة
Summary
الطريقة المعروضة هنا يهدف إلى بناء والتثبت منها في المختبر 3D نموذج قادرة على قياس النظام القوة المتولدة عن أرتشويريس مختلفة مع V-الانحناءات توضع بين قوسين اثنين. أهداف إضافية مقارنة هذا النظام القوة مع أنواع مختلفة من أرتشويريس وعلى النماذج السابقة.
Abstract
يمكن جعل فهم الصحيح لقوة نظام تم إنشاؤها بواسطة مختلف أجهزة تقويم الأسنان علاج المرضى تتسم بالكفاءة ويمكن التنبؤ بها. الحد من الأجهزة قوس متعددة معقدة إلى نظام اثنين-قوس بسيط غرض قوة نظام التقييم سيكون الخطوة الأولى في هذا الاتجاه. ومع ذلك، الكثير من الميكانيكا الحيوية تقويم الأسنان في هذا الصدد تقتصر على 2D الدراسات التجريبية، الكمبيوتر النمذجة والتحليل أو الاستقراء النظري للنماذج الموجودة. والهدف من هذا البروتوكول هو لتصميم وبناء والتحقق من صحة في المختبر 3D نموذج قادرة على قياس القوى واللحظات التي تم إنشاؤها بواسطة أرتشويري مع منعطف الخامس وضعت بين قوسين اثنين. أهداف إضافية مقارنة نظام القوة المتولدة عن أنواع مختلفة من أرتشويريس فيما بينها، والنماذج السابقة. لهذا الغرض، وقد تم محاكاة جهاز 2 × 4 يمثلون المولى والقاطعة. شيدت اختبار أسلاك تقويم الأسنان (OWT) تتألف من اثنين من محولات الطاقة القوة المتعددة المحاور أو تحميل خلايا (nanosensors) التي يتم إرفاقها الأقواس تقويم الأسنان. خلايا الحمل القادرة على قياس النظام القوة في جميع الطائرات الثلاث من الفضاء. هناك نوعان من أرتشويريس، والفولاذ المقاوم للصدأ والتيتانيوم بيتا من ثلاثة أحجام مختلفة (0.016 x 0.022 بوصة ويبلغ 0.017 × 0.025 بوصة 0,019 × 0.025 بوصة)، يتم اختبارها. ويتلقى كل سلك واحد عمودي V-منحنى منهجية وضعها في موضع معين بزاوية محددة مسبقاً. الخامس-الانحناءات مماثلة يتم نسخها نسخاً متماثلاً في أرتشويريس مختلفة في 11 موقعا مختلفاً بين المرفقات المولى والقاطعة. هذه هي المرة الأولى وقد بذلت محاولة في المختبر لمحاكاة جهاز تقويم الأسنان استخدام الانحناءات الخامس في أرتشويريس مختلفة.
Introduction
أحد جوانب هامة للعلاج تقويم الأسنان السريري هو معرفة نظام القوة التي تنتجها الأجهزة مولتيبراكيت. يمكن أن يساعد فهم واضح لمبادئ النشاط الحيوي الأساسي تقديم نتائج يمكن التنبؤ بها، والتقليل من الآثار الجانبية المحتملة1. وقد شهدت السنوات الأخيرة اتجاها بعيداً عن وضع الانحناءات في أرتشويريس ببناء التنشيط أكثر مع الموقف قوس والتصميم؛ ومع ذلك، لا يزال يتطلب المعالجة التقويمية الشاملة تنسيب الانحناءات في أرتشويريس. الانحناءات، عند وضعها في مختلف أنواع وأحجام من أرتشويريس، يمكن إنشاء مجموعة متنوعة من النظم قوة مناسبة لأنواع مختلفة من حركة الأسنان. على الرغم من أن النظم القوة التي يمكن أن تصبح معقدة للغاية عند النظر في الأسنان متعددة، نقطة انطلاق مفيدة يمكن أن تنطوي على وجود نظام بسيط لاثنين-القوس.
وحتى الآن، قد تم تحليلها أساسا ميكانيكا الخامس-بيند في الدرجة الثانية فقط، استخدام النماذج الرياضية1،2،3،،من45 و/أو تحليل/المحاكاة الحاسوبية 6-قد أسفر هذا عن فهم أساسي للنظام القوة المشاركة في تفاعل النظام الثاني الأسلاك القوس مع الأقواس المتجاورة (الشكل 1). ومع ذلك، هذه الأساليب تفرض شروط حدود معينة من أجل تشغيل المحاكاة التي قد لا ينطبق في الحالات السريرية الفعلية وقد تحدث الانحرافات. في الآونة الأخيرة، اقترح في المختبر نموذج جديد يشمل القوة محولات الطاقة لقياس القوى (ثلاثي الأبعاد) الأبعاد الثلاثة واللحظات التي تم إنشاؤها بواسطة تقييم ليس فقط النظام الثاني التفاعلات أرتشويري-قوس بل أيضا في الترتيب الثالث7. ومع ذلك، لم تقيم تأثير أنواع مختلفة من أرتشويريس على النظام القوة في مختلف المواقف ينحني على طول فترة أرتشويري المولى القاطعة. كما شملت الدراسة فقط تقييم أرتشويريس تقويم الأسنان المرنة، التي لا أرتشويريس الأولية على الأسنان التي تحدث حركة. ولذلك، كان الهدف من هذه الدراسة لتقييم قوة نظام تم إنشاؤها بواسطة إيداع الخامس منعطف في مواقع مختلفة في مستطيل من الفولاذ المقاوم للصدأ والتيتانيوم بيتا أرتشويريس في 3D إعداد التي تنطوي على الأقواس المولى والقاطعة. الأطباء بحاجة إلى معرفة ويستخدم النظام القوة المطبقة على التسنين عند تركيبة معينة من تركيبة قوس أرتشويري لإصلاح مالوككلوسيون.
وقد وضعت تقنية وصف دراسة نظام تقويم القوة في جميع الطائرات الثلاث من الفضاء، ومحاكاة الواقع السريري. أنها يجب أن يفهم أن من الصعب للغاية قياس قوة نظام سريرياً؛ ولذلك، يلزم هذه القياسات تجري في المختبر. فمن المفترض أن قوة نظام تم إنشاؤها بواسطة الخامس منعطف في المختبر مماثل في حالة تكراره في فم المريض. تم إنشاء سير عمل لتقييم كيفية إعداد التجريبي يجب أن يكون تكوين (الشكل 2).
اختبار أسلاك تقويم الأسنان (OWT) أحد منتجات مبتكرة وضعتها “شعبة تقويم الأسنان” بالتعاون مع الهندسة الحيوية ومختبر الديناميات، UConn الصحة، فارمنجتون، ط م، الولايات المتحدة الأمريكية (الشكل 3). صمم لتحاكي ترتيب الأسنان فكي علوي داخل الفم وبعض الظروف داخل الفم مع توفير قياسات لقوة النظام التي تم إنشاؤها في جميع الطائرات الثلاث من الفضاء بدقة. المكونات الميكانيكية الرئيسية للسباحة هي جهاز اقتناء بيانات (دق) و “أجهزة استشعار” القوة/العزم نانو ومجسات الرطوبة، أجهزة استشعار درجة الحرارة وجهاز كمبيوتر شخصي. جهاز اختبار يوضع في حاوية زجاجية وجود ضوابط درجة الحرارة/الرطوبة. وهذا يسمح لمحاكاة جزئي للبيئة فموية. دق بمثابة واجهة لأجهزة الاستشعار ثلاثة: استشعار الرطوبة واستشعار القوة/لحظة، الثرمستور وأجهزة الاختبار مع أجهزة الاستشعار يقع على منصة (الشكل 3). وهذه ترتبط ببرنامج حاسوبي. البرنامج هو منصة وبيئة تطوير للبرمجة المرئية ويستخدم للتحكم في أنواع مختلفة من الأجهزة. أنها اختيرت لأتمتة المختبر أسلاك تقويم الأسنان.
يتم ترتيب سلسلة من الألومنيوم أوتاد على جهاز اختبار لتمثيل أسنان فكي علوي قوس الأسنان. اثنين من أوتاد تمثل القاطعة المركزية الحق والحق الأول المولى موصولة بأجهزة استشعار/تحميل خلايا (S1 و S2). هو خلية تحميل أحد الأجهزة ميكانيكية التي يمكن قياس القوى ولحظات المطبق عليه في جميع الطائرات الثلاث (x-y-z): Fxووyوz؛ ومس، مص، و Mz. أوتاد متوضعة بشكل منهجي لإنشاء نموذج قوس أسنان. كل شماعة مفصولة عن الأخرى قياس دقة مسجلة التي يتم حسابها باستخدام عرض متوسط السن كما لوحظ في المرضى الذين يخضعون للعلاج تقويم الأسنان. الشكل المختار للتجربة شكل قوس ‘مغزليا’ التي تم إنشاؤها من قالب موحد.
Protocol
Representative Results
Discussion
وقد درست أرتشويريس تقويم الأسنان في مختلف طرق8،،،من910،11. أيضا قد تم تقييمها للخصائص الميكانيكية المختلفة، إلا أنها نادراً ما قد تم تحليلها لتحديد نظام القوة أنهم ذاهبون إلى إنشاء12،13،…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
الكتاب تود أن تقر جميع الزملاء الذين جعلوا هذا العمل ممكناً، لا سيما الدكتور شبير اديتيا وناندا Ravindra. الكتاب يود أن يشكر الديناميات ومختبر الهندسة الحيوية في الصحة UCONN للتسهيلات المقدمة أثناء تطوير هذا المشروع.
Materials
| 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 |
Referencias
- Burstone, C. J., Koenig, H. A. Force systems from an ideal arch. Am J Orthod. 65 (3), 270-289 (1974).
- Koenig, H. A., Burstone, C. J. Force systems from an ideal arch: Large deflection considerations. Angle Orthod. 59 (1), 11-16 (1989).
- 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).
- 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).
- Demange, C. Equilibrium situations in bend force systems. Am J Orthod and Dentofac Orthop. 98 (4), 333-339 (1990).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Hazel, R. J., Rohan, G. J., West, V. C. Force relaxation in orthodontic arch wires. Am J Orthod. 86 (5), 396-402 (1984).
- 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).
- 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).
- 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).
- Kapila, S., Sachdeva, R. Mechanical properties and clinical applications of orthodontic wires. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 96 (2), 100-109 (1989).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
