Forçar o sistema com V-curvas verticais: uma avaliação 3D In Vitro de arcos retangulares elásticas e rígidas
Summary
O método apresentado aqui é projetado para construir e validar um em vitro modelo 3D capaz de medir o sistema de força gerado por diferentes arcos com V-curvas colocados entre dois suportes. Objectivos adicionais são para comparar com este sistema de força com diferentes tipos de arcos e de modelos anteriores.
Abstract
Uma compreensão adequada do sistema de força criada por vários aparelhos ortodônticos pode fazer tratamento de pacientes, eficiente e previsível. Reduzir os complicados aparelhos de suporte multi para um simples sistema de dois-suporte para efeitos de avaliação do sistema de força será o primeiro passo nesta direção. No entanto, grande parte a biomecânica ortodôntica a este respeito limita-se aos estudos experimentais 2D, modelagem e análise de computador ou extrapolação teórica dos modelos existentes. O objetivo do presente protocolo é projetar, construir e validar um em vitro modelo 3D capaz de medir as forças e momentos gerados por um fio com uma curva V colocado entre dois suportes. Objectivos adicionais são para comparar o sistema de força gerado por diferentes tipos de arcos entre si e para os modelos anteriores. Para este efeito, um aparelho de 2 x 4 representando um molar e um incisivo tem sido simulado. Um testador de fio ortodôntico (nada) é construído, consistindo de dois transdutores de força multi-eixo ou células de carga (nanosensors) para que os brackets ortodônticos estão conectados. As células de carga são capazes de medir o sistema de força em todos os três planos do espaço. Dois tipos de arcos, aço inoxidável e de três tamanhos diferentes (0.016 x 0,022 polegadas, 0,017 x 0.025 polegadas e 0,019 x 0,025 polegadas), beta-titânio são testados. Cada fio recebe um único vertical V-bend sistematicamente colocado em uma posição específica com um ângulo predefinido. V-curvas semelhantes são replicadas em diferentes arcos em 11 locais diferentes entre os incisivos e molares anexos. Esta é a primeira vez que uma tentativa foi feita em vitro para simular um aparelho ortodôntico utilizando V-dobras em arcos são diferentes.
Introduction
Um aspecto importante do tratamento ortodôntico clínico é o conhecimento do sistema de força produzido pelos aparelhos multibracket. Uma compreensão clara dos princípios biomecânicos subjacentes pode ajudar a entregar resultados previsíveis e minimizar potenciais efeitos colaterais1. Nos últimos anos têm visto uma tendência longe de colocação dobras em arcos, através da construção de ativação mais com a posição do suporte e design; no entanto, abrangente tratamento ortodôntico ainda requer a colocação de curvas em arcos. Curvas, quando colocado em diferentes tipos e tamanhos de arcos, podem criar uma grande variedade de sistemas de força adequados para diferentes tipos de movimento do dente. Embora os sistemas de força podem se tornar bastante complexos quando vários dentes são considerados, um ponto de partida útil pode envolver um sistema de suporte de dois simples.
Até à data, V-curva mecânica principalmente foram analisadas na segunda ordem somente, utilizando modelos matemáticos1,2,3,4,5 e/ou análise/simulações computadorizadas 6. isso rendeu uma compreensão básica do sistema de força envolvida na segunda interação ordem dos fios arcos com suportes adjacentes (Figura 1). No entanto, estes métodos impõem certas condições de contorno para executar simulações que não podem permanecer truenos em situações clínicas reais e desvios que possam ocorrer. Recentemente, um novo em vitro modelo envolvendo transdutores de força foi proposto para medir três dimensões (3D) forças e momentos criados avaliando-se não só segundo ordem mas também interações arco-suporte na terceira ordem7. No entanto, o efeito de diferentes tipos de arcos, sobre o sistema de força em várias posições curva a extensão do arco molar incisivo não foi avaliado. Além disso, o estudo envolveu apenas avaliação dos arcos ortodônticos elásticos, que não são os arcos primários na qual dente movimento ocorre. Portanto, o objetivo deste estudo foi avaliar o sistema de força criado pela colocação de um V-bend em diferentes locais em inox retangular e arcos são beta-titânio em um 3D configurar envolvendo os suportes de incisivos e molares. Os clínicos precisam saber o sistema de força aplicado sobre a dentição quando uma combinação específica de combinação de suporte de arco é usado para corrigir uma má oclusão.
A técnica descrita foi desenvolvida para estudar o sistema de força ortodôntica em todos os três planos do espaço, imitando a realidade clínica. É para ser entendido que é extremamente difícil de medir o força sistema clinicamente; Portanto, tais as medições devem ser realizadas em vitro. Presume-se que o sistema de força criado por um V-bend em laboratório seria semelhante se replicado na boca do paciente. Um fluxo de trabalho foi criado para avaliar como o experimental instituído tem de ser configurado (Figura 2).
O testador de fio ortodôntico (nada) é um produto inovador, desenvolvido pela divisão de Ortodontia em colaboração com a bioengenharia & laboratório de Biodinâmica, UConn saúde, Farmington, CT, EUA (Figura 3). Ele é projetado para imitar com precisão o arranjo dos dentes maxilares dentro da boca e algumas condições intra orais proporcionando medições do sistema de força criado em todos os três planos do espaço. Os principais componentes mecânicos do nada são um dispositivo de aquisição de dados (DAQ), sensores de força/Torque de nano, sensores de umidade, sensores de temperatura e um computador pessoal. O aparelho de teste é colocado em um compartimento de vidro com controles de temperatura/umidade. Isto permite a simulação parcial do ambiente intra-oral. O DAQ serve como interface para os três sensores: sensor de umidade, sensor de força/momento, termistor e o aparelho de teste com os sensores situados em uma plataforma (Figura 3). Estas são ligadas a um programa de software. O software é uma plataforma e um ambiente de desenvolvimento para programação visual e é usado para controlar diferentes tipos de hardware. Ele foi escolhido para automatizar o testador de fios ortodônticos.
Uma série de pinos de alumínio estão dispostas sobre o aparelho de teste para representar os dentes da arcada dentária maxilar. Dois dos pegs representando o incisivo central direita e direita primeiro molar são conectadas a células de sensores de carga (S1 e S2). Uma célula de carga é um dispositivo mecânico que pode medir as forças e momentos aplicados a ele em todos os três planos (x-y-z): Fxe FyFz; e MxMye Mz. Os pegs são sistematicamente posicionados para criar um formulário de arco dentário. Cada pino é separado do outro por uma medição gravada precisamente que é calculada usando a média dente larguras, como observado em pacientes submetidos a tratamento ortodôntico. A forma escolhida para a experiência é uma forma de arco ‘ovoide’ criada a partir de um modelo padronizado.
Protocol
Representative Results
Discussion
Arcos ortodônticos têm sido estudados em várias maneiras8,9,10,11. Eles também foram avaliados por diversas propriedades mecânicas, mas eles raramente foram analisados para determinar o sistema de força que eles vão criar12,13,14,15. Testes de flexão de três …
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Os autores gostaria de agradecer a todos os colegas que tornaram este trabalho possível, especialmente os Drs Aditya Chhibber e Ravindra Nanda. Os autores gostaria de agradecer a biodinâmica & laboratório de bioengenharia em saúde UCONN para as instalações fornecidas durante o desenvolvimento deste projeto.
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 |
Riferimenti
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