Sistema con verticale V-curve forza: una valutazione 3D In Vitro di archi rettangolari elastici e rigidi
Summary
Il metodo qui presentato è progettato per costruire e validare un in vitro modello 3D in grado di misurare la forza del sistema generato da dispositivi diversi con V-curve tra due staffe. Ulteriori obiettivi sono per confrontare questo sistema di forza con diversi tipi di archi e ai modelli precedenti.
Abstract
Una corretta comprensione del sistema forza creato da vari apparecchi ortodontici può rendere il trattamento dei pazienti efficiente e prevedibile. Riducendo gli apparecchi complicati multi-staffa ad un semplice sistema di due-staffa ai fini della valutazione del sistema di forza sarà il primo passo in questa direzione. Tuttavia, gran parte della biomeccanica ortodontica a questo proposito è limitata agli studi sperimentali 2D, modellazione/analisi computerizzata o estrapolazione teorica dei modelli esistenti. L’obiettivo del presente protocollo è quello di progettare, costruire e validare un in vitro modello 3D in grado di misurare le forze e momenti generati da un arco con un V-bend messo tra due parentesi. Ulteriori obiettivi sono per confrontare la forza del sistema generato da diversi tipi di dispositivi tra di loro e ai modelli precedenti. Per questo scopo, è stato simulato un apparecchio di 2 x 4 che rappresenta un molare e un incisivo. Un tester di filo ortodontico (OWT) è costruito che consiste di due trasduttori di forza multi-asse o celle di carico (nanosensori) a cui sono collegate le staffe ortodontiche. Le celle di carico sono in grado di misurare la forza del sistema in tutti i tre piani dello spazio. Due tipi di archi, in acciaio inox e beta-titanio di tre diverse dimensioni (0.016 x 0,022, 0,017 x 0.025 e 0,019 x 0,025 pollici), sono testati. Ogni filo riceve un singolo verticale V-bend sistematicamente collocato in una posizione specifica con un angolo predefinito. V-curve simili vengono replicate su diversi dispositivi in 11 diverse aree tra gli allegati di molare e incisivo. Questa è la prima volta in vitro è stato effettuato un tentativo di simulare un apparecchio ortodontico che utilizzano V-si piega su diversi dispositivi.
Introduction
Un aspetto importante del trattamento ortodontico clinico è la conoscenza del sistema forza prodotta dagli apparecchi multibrackets. Una chiara comprensione dei principi biomeccanici sottostanti può aiutare a fornire risultati prevedibili e ridurre al minimo i potenziali effetti collaterali1. Anni recenti hanno visto una tendenza ad abbandonare immissione curve in archi di costruzione più attivazione con staffa posizione e design; Tuttavia, il trattamento ortodontico completo richiede ancora collocamento di curve in archi. Curve, quando sono immessi in diverse tipologie e dimensioni di archi, possono creare una vasta gamma di sistemi di forza adatto a diversi tipi di movimento del dente. Anche se i sistemi di forza possono diventare abbastanza complessi quando i denti multipli sono considerati, un utile punto di partenza può coinvolgere un semplice sistema di due-staffa.
Ad oggi, V-piegatura meccanica principalmente è stati analizzati nel secondo ordine solo, utilizzando modelli matematici1,2,3,4,5 e/o analisi/simulazioni basate su computer 6. questo ha dato una conoscenza di base del sistema forza coinvolto nell’interazione secondo ordine dei fili arco con staffe adiacente (Figura 1). Tuttavia, questi metodi di impongono determinate condizioni al contorno per eseguire simulazioni che potrebbero non valere in situazioni cliniche reali e potrebbero verificarsi deviazioni. Recentemente, è stato proposto un nuovo modello in vitro che coinvolgono i trasduttori di forza per misurare tre tridimensionale (3D) le forze e momenti create valutando non solo di secondo ordine interazioni archwire-staffa ma anche nel terzo ordine7. Tuttavia, non è stato valutato l’effetto di diversi tipi di archi sulla forza del sistema alle varie posizioni di piegatura lungo la campata di molare archwire incisivo. Inoltre, lo studio ha coinvolto solo valutazione dei dispositivi ortodontici elastico, che non sono il primario archi sul quale dente si verifica il movimento. Pertanto, lo scopo di questo studio era di valutare la forza del sistema creato dalla collocazione di un V-bend alle posizioni differenti in rettangolare in acciaio inox e beta-titanio archi in un 3D impostare che coinvolgono le staffe di molare e incisivo. I clinici devono conoscere il sistema della forza applicato sulla dentatura quando una specifica combinazione di combinazione staffa archwire viene utilizzato per risolvere una malocclusione.
La tecnica descritta è stata sviluppata per studiare il sistema ortodontico forza in tutti i tre piani dello spazio, che imita la realtà clinica. Deve essere capito che è estremamente difficile misurare la forza del sistema clinicamente; Pertanto, tali misure devono essere effettuate in vitro. Si presume che il sistema di forza creato da un V-bend in laboratorio sarebbe simile se replicato nella bocca del paziente. Un flusso di lavoro è stato creato per valutare come l’allestimento sperimentale deve essere configurato (Figura 2).
Il filo ortodontico tester (OWT) è un prodotto innovativo sviluppato da divisione di ortodonzia in collaborazione con la bioingegneria & biodinamica Laboratory, UConn salute, Farmington, CT, Stati Uniti (Figura 3). È progettato per simulare con precisione la disposizione dei denti maxillary all’interno della bocca e alcune condizioni intra-orale mentre fornendo misurazioni della forza del sistema creato in tutti e tre i piani dello spazio. I principali componenti meccanici del OWT sono un dispositivo di acquisizione dati (DAQ), sensori di forza/coppia nano, sensori di umidità, sensori di temperatura e un personal computer. L’apparato di test viene posizionato in un contenitore di vetro con controlli di temperatura/umidità. Questo consente per la simulazione parziale dell’ambiente intraorale. Il DAQ funge da interfaccia per i tre sensori: sensore di umidità, sensore di forza/momento, termistore e apparato di test con i sensori situati su una piattaforma (Figura 3). Questi sono legati a un programma software. Il software è una piattaforma e un ambiente di sviluppo per la programmazione visuale e viene utilizzato per controllare diversi tipi di hardware. È stato scelto per automatizzare il tester di filo ortodontico.
Una serie di pioli di alluminio sono disposti sull’apparecchiatura di test per rappresentare i denti dell’arcata dentaria mascellare. Due delle spine che rappresentano l’incisivo centrale di destra e il primo molare di destra sono collegati alle celle di carico/sensori (S1 e S2). Una cella di carico è un dispositivo meccanico che consente di misurare le forze ed i momenti applicati in tutti i tre piani (x-y-z): FxFye Fz; e Mx, M,ye M.z. I pioli sono sistematicamente posizionati per creare una forma ad arco dentale. Ogni piolo è separata da altra da una misura precisamente registrata che viene calcolata utilizzando larghezze di dente medio come osservato nei pazienti sottoposti a trattamento ortodontico. La forma scelta per l’esperimento è una forma di arco ‘ovoidale’ creata da un modello standardizzato.
Protocol
Representative Results
Discussion
Dispositivi ortodontici sono stati studiati in vari modi8,9,10,11. Essi inoltre sono stati valutati per le varie proprietà meccaniche, ma raramente sono stati analizzati per determinare la forza del sistema che hanno intenzione di creare12,13,14,15. Prove di flession…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Gli autori si desidera ringraziare tutti i colleghi che hanno reso questo lavoro possibile, soprattutto d. ssa Aditya Chhibber e Ravindra Nanda. Gli autori vorrei ringraziare la biodinamica & laboratorio di Bioingegneria presso UCONN salute per i servizi offerti durante lo sviluppo di questo progetto.
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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