Sistema Vertical V-se dobla la fuerza: una evaluación 3D In Vitro de arcos rectangulares rígidos y elásticos
Summary
El método presentado aquí está diseñado para construir y validar un en vitro modelo 3D capaz de medir el sistema de fuerza generado por diferentes arcos con curvas en V colocado entre dos soportes. Objetivos adicionales son comparar este sistema de fuerza con diferentes tipos de arcos y a los modelos anteriores.
Abstract
Una comprensión adecuada del sistema de fuerza creado por varios aparatos de ortodoncia puede hacer el tratamiento de los pacientes eficaz y predecible. Reducción de los aparatos de multi-soporte complicados a un simple sistema de soporte de dos con el propósito de la evaluación del sistema de fuerza será el primer paso en esta dirección. Sin embargo, gran parte de la biomecánica ortodóncica en este sentido se limita a estudios experimentales 2D, modelado y análisis de la computadora o extrapolación teórica de los modelos existentes. El objetivo de este protocolo es diseñar, construir y validar un en vitro modelo 3D capaz de medir las fuerzas y momentos generados por un arco con una doblez en V colocaron entre dos soportes. Objetivos adicionales son comparar el sistema de fuerza generado por diferentes tipos de arcos entre sí mismos y a los modelos anteriores. Para ello, se ha simulado un aparato de 2 x 4 representación de una muela y un incisivo. Un probador de alambre ortodóntico (OWT) está construido que consta de dos transductores de fuerza de varios ejes o carga de las células (nanosensores) al que se unen los brackets de ortodoncia. Las células de carga son capaces de medir el sistema de fuerza en los tres planos del espacio. Se analizan dos tipos de arcos de alambre, acero inoxidable y titanio beta de tres tamaños diferentes (0.016 x 0.022 pulgadas, 0.017 x 0.025 pulgadas y 0.019 x 0.025 pulgadas). Cada conductor recibe una sola vertical V-bend sistemáticamente colocado en una posición específica con un ángulo predefinido. V-curvas similares se replican en diferentes arcos en 11 lugares diferentes entre el molar y el incisivo adjuntos. Esta es la primera vez que se ha intentado en vitro para simular una aplicación ortodóntica utilizando curvas en V de diversos arcos.
Introduction
Un aspecto importante del tratamiento ortodóncico es el conocimiento del sistema de fuerza producido por aparatos multibracket. Una comprensión clara de los principios biomecánicos subyacentes puede ayudar a obtener resultados predecibles y minimizar los posibles efectos secundarios1. Últimos años han visto una tendencia de colocar curvas en arcos con la construcción de mayor activación con la posición de soporte y diseño; sin embargo, el tratamiento ortodóncico todavía requiere colocación de curvas en arcos. Curvas, cuando se coloca en diversos tipos y tamaños de arcos, pueden crear una amplia variedad de sistemas de fuerza adecuada para diferentes tipos de movimiento dentario. Aunque los sistemas de fuerza pueden llegar a ser bastante complejos cuando se consideran múltiples dientes, un útil punto de partida puede implicar un sistema de soporte de dos simple.
Hasta la fecha, V-bend mecánica principalmente ha sido analizada en la segunda orden, utilizando modelos matemáticos1,2,3,4,5 o análisis de simulaciones basadas en computadora 6. esto ha producido una comprensión básica del sistema de fuerza en la segunda interacción del orden de los alambres del arco con los soportes adyacentes (figura 1). Sin embargo, estos métodos imponen ciertas condiciones de límite para ejecutar las simulaciones que no pueden ser verdaderas en situaciones clínicas reales y podrían ocurrir desviaciones. Recientemente, un en vitro modelo nuevo con transductores de fuerza fue propuesto para la medición de tres dimensiones (3D) fuerzas y momentos creados por evaluar no sólo segunda orden interacciones arco soporte sino también en el tercer orden7. Sin embargo, no se evaluó el efecto de diferentes tipos de arcos en el sistema de fuerza en varias posiciones de la curva a lo largo de la duración del arco molar incisivo. Además, el estudio sólo incluyó evaluación de arcos ortodoncia elástica, que no son los arcos primarios en que diente se produce movimiento. Por lo tanto, el objetivo de este estudio fue evaluar el sistema de fuerza creado por la colocación de un V-bend en diversas localizaciones en rectangular de acero inoxidable y arcos de titanio beta en un 3D configurar que implican los soportes molar e incisivo. Los clínicos necesitan conocer el sistema de fuerza aplicado en la dentición, cuando una combinación específica de la combinación de soporte de arco se utiliza para corregir una maloclusión.
La técnica descrita se ha desarrollado para estudiar el sistema de la fuerza ortodóncica en los tres planos del espacio, imitando la realidad clínica. Debe entenderse que es extremadamente difícil de medir el sistema de fuerza clínicamente; por lo tanto, tales medidas tienen que llevarse a cabo in vitro. Se supone que el sistema de fuerza creado por una curva en forma de V en el laboratorio sería similar si replicado en la boca del paciente. Se creó un flujo de trabajo para evaluar cómo la configuración experimental tiene que estar configurado (figura 2).
El probador de alambre ortodóntico (OWT) es un producto innovador desarrollado por la división de Ortodoncia en colaboración con la bioingeniería y laboratorio de biodinámica, salud de Connecticut, Farmington, CT, Estados Unidos (figura 3). Está diseñado para imitar con precisión la disposición de los dientes maxilares dentro de la boca y algunas condiciones intraorales mientras que proporciona mediciones del sistema de fuerza en los tres planos del espacio. Los principales componentes mecánicos de la OTT están un dispositivo de adquisición de datos (DAQ), nano sensores de fuerza/torsión, sensores de humedad, sensores de temperatura y un ordenador personal. El aparato de ensayo se coloca en una caja de vidrio con controles de temperatura y humedad. Esto permite una simulación parcial del ambiente intraoral. El DAQ sirve como interfaz para los tres sensores: sensor de humedad, sensor de fuerza/momento, termistor y el aparato de pruebas con los sensores situados sobre una plataforma (figura 3). Estos están vinculados a un programa de software. El software es una plataforma y un entorno de desarrollo para programación visual y se utiliza para controlar diferentes tipos de hardware. Se optó por automatizar el probador de alambre ortodóntico.
Una serie de clavijas de aluminio se disponen en el aparato de prueba para representar los dientes de la arcada maxilar. Dos de las espigas que representa la incisivo central derecha y derecha primer molar están conectadas a las células de carga de sensores (S1 y S2). Una célula de carga es un dispositivo mecánico que puede medir las fuerzas y momentos aplicadas a él en los tres planos (x-y-z): Fx, Fyy Fz; y Mx, Myy Mz. Las clavijas se colocan sistemáticamente para crear una forma de arco dental. Cada clavija se separa de otro por una medida precisamente grabada que se calcula mediante promedio dientes anchos como se observa en pacientes sometidos a tratamiento de ortodoncia. La forma elegida para el experimento es una forma de arco ‘ovoide’ creada a partir de una plantilla estandarizada.
Protocol
Representative Results
Discussion
Arcos ortodoncicos han sido estudiados en diversas maneras8,9,10,11. También han sido evaluados para diferentes propiedades mecánicas, pero rara vez han sido analizadas para determinar el sistema de fuerza que van a crear12,13,14,15. Pruebas de flexión de tres punt…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Los autores desean reconocer a todos los colegas que hicieron este trabajo posible, especialmente los doctores Aditya Chhibber y Ravindra Nanda. Los autores desean agradecer a la biodinámica y laboratorio de Bioingeniería en UCONN Health de las instalaciones durante el desarrollo de este proyecto.
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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