Forcer le système V-coude Vertical : une évaluation 3D In Vitro des arcs rectangulaire élastiques et rigides
Summary
La méthode présentée ici est conçue pour construire et valider un in vitro modèle 3D capable de mesurer le système de force généré par différents arcs avec V-coudes entre deux parenthèses. Les objectifs additionnels sont à comparer ce système force avec différents types d’arcs et aux modèles précédents.
Abstract
Une bonne compréhension du système force créée par divers appareils orthodontiques peut faire le traitement des patients efficace et prévisible. Réduction des appareils multi support compliqués pour un système simple de deux-support aux fins de l’évaluation du système force sera la première étape dans cette direction. Cependant, une grande partie de la biomécanique orthodontique à cet égard est limitée à des études expérimentales 2D, modélisation/analyse par ordinateur ou extrapolation théorique des modèles existants. Ce protocole vise à concevoir, construire et valider un in vitro modèle 3D capable de mesurer les forces et moments générés par un arc métallique avec un coude en V placés entre crochets. Les objectifs additionnels sont à comparer le système de force générée par différents types d’arcs entre eux et aux modèles précédents. À cet effet, un appareil de 2 x 4 représentant une molaire et une incisive a été simulé. Un testeur de fil orthodontique (OWT) est construit, composé de deux capteurs de force de multi-axes ou load cells (nano-capteurs) à laquelle sont attachés les brackets orthodontiques. Les cellules de charge sont capables de mesurer le système de force dans les trois plans de l’espace. Deux types d’arcs, en acier inoxydable et bêta-titane de trois tailles différentes (0,016 x 0,022 pouce, 0,017 x 0,025 pouce et 0,019 x 0,025 pouces), sont mis à l’essai. Chaque fil reçoit une V-courbure verticale unique systématiquement placée à une position spécifique avec un angle prédéfini. V-coudes similaires sont répliquées sur différents arcs sur 11 sites différents entre les attaches de la molaire et incisive. C’est la première fois on a essayé en vitro pour simuler un appareil orthodontique utilisant V-coudes sur différents arcs.
Introduction
Un aspect important du traitement orthodontique clinique est la connaissance du système force produite par les appareils multibracket. Une compréhension claire des principes biomécaniques sous-jacents peut aider à livrer des résultats prévisibles et minimiser les éventuels effets secondaires1. Ces dernières années ont vu une tendance loin de placer des coudes en arcs en construisant plus d’activation avec la position du support et de la conception ; Toutefois, un traitement orthodontique complet nécessite encore de placement des coudes en arcs. Coudes, lorsqu’il est placé dans différents types et tailles d’arcs, peut créer une grande variété de systèmes de force approprié pour différents types de mouvement de la dent. Bien que les systèmes de la force peuvent devenir assez complexes lorsque plusieurs dents sont considérés, un bon point de départ peut impliquer un simple système de support en deux.
A ce jour, V-pliage mécanique ont principalement été analysée dans le deuxième ordre seulement, utilisant des modèles mathématiques1,2,3,4,5 et/ou analyse/simulations sur ordinateur 6. cela a donné une compréhension de base du système force impliqué dans l’interaction d’ordre seconde des fils arch avec supports adjacents (Figure 1). Cependant, ces méthodes imposent certaines conditions aux limites afin d’effectuer des simulations qui ne pourraient pas vrai dans les situations cliniques réelles et les écarts peuvent se produire. Récemment, un nouveau modèle in vitro impliquant des capteurs de force a été proposé pour la mesure des trois dimensions (3D) forces et moments créés en évaluant non seulement second ordre mais aussi des interactions arc-support du troisième ordre7. Cependant, l’effet de différents types d’arcs sur le système de force à diverses positions de courbure le long de la durée d’arc molaires incisives n’a pas été évaluée. En outre, l’étude a porté seulement évaluation des arcs orthodontiques élastique, qui ne sont pas les arcs primaire sur lequel dent mouvement se produit. Par conséquent, le but de cette étude était d’évaluer le système de force créé par la mise en place d’un V-virage à différents endroits en inox rectangulaire et arcs de bêta-titane dans un 3D mis en place concernant les supports molaire et incisive. Les cliniciens doivent connaître le système de la force appliqué sur la dentition lorsqu’une combinaison spécifique de combinaison de support arc métallique est utilisé pour corriger une malocclusion.
La technique décrite a été développée pour étudier le système de force orthodontique à tous les trois plans de l’espace, imitant la réalité clinique. Il est entendu qu’il est extrêmement difficile de mesurer la force système cliniquement ; donc, ces mesures doivent être effectués in vitro. On suppose que le système de force créé par un coude en V en laboratoire seraient similaire si elles sont répliquées dans la bouche du patient. Un flux de travail a été créé afin d’évaluer comment le montage expérimental doit être configuré (Figure 2).
Le testeur de fil orthodontique (OWT) est un produit innovant développé par la Division d’orthodontie en collaboration avec le génie biologique & la biodynamie Laboratory, UConn santé, Farmington, CT, USA (Figure 3). Il est conçu pour reproduire fidèlement l’arrangement des dents maxillaires au sein de la bouche et quelques conditions intra-buccaux tout en offrant des mesures du système force créé dans toutes les trois plans de l’espace. Les principaux composants mécaniques de la OWT sont un matériel d’acquisition de données (DAQ), capteurs de Force/couple de nano, capteurs d’humidité, capteurs de température et un ordinateur personnel. L’appareil d’essai est placé dans une enceinte de verre ayant des contrôles de température/humidité. Cela permet pour la simulation partielle de l’environnement intra-buccale. L’acquisition de données sert d’interface pour les trois capteurs : capteur d’humidité, capteurs de force/moment, thermistance et l’appareil d’essai avec les capteurs situés sur une plate-forme (Figure 3). Elles sont liées à un logiciel. Le logiciel est une plate-forme et un environnement de développement pour la programmation visuelle et est utilisé pour contrôler les différents types de matériels. Il a été choisi pour automatiser le testeur de fil orthodontique.
Une série de piquets en aluminium sont disposées sur l’appareil d’essai pour représenter les dents de l’arcade maxillaire. Deux des chevilles représentant l’incisive centrale droite et droite première molaire sont reliés à des capteurs/pesons (S1 et S2). Un capteur est un dispositif mécanique qui permet de mesurer les forces et moments appliqués dans les trois plans (x-y-z) : Fx, Fyetzde F ; Mx, M,yet Mz. Les chevilles sont systématiquement placés pour créer une forme d’arche dentaire. Chaque cheville est séparé de l’autre par une mesure précisément enregistrée qui est calculée à l’aide de dents moyennes largeurs, tel qu’observé chez les patients subissant un traitement orthodontique. La forme choisie pour l’expérience est une forme d’arche « ovoïde » créée à partir d’un modèle normalisé.
Protocol
Representative Results
Discussion
Les arcs orthodontiques ont été étudiés dans diverses manières8,9,10,11. Ils ont également été évalués pour des propriétés mécaniques différentes, mais elles ont rarement été analysés pour déterminer le système de force, qu’ils vont créer12,13,14,15</sup…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Les auteurs tiennent à remercier tous les collègues qui ont rendu ce travail possible, en particulier les Drs Aditya Chhibber et Ravindra Nanda. Les auteurs tiennent à remercier la biodynamie & laboratoire de bio-ingénierie à UCONN santé pour les installations fournies lors de l’élaboration de ce projet.
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
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