Сила системы с вертикальной V-поворотах: 3D в Vitro оценки упругих и жесткой прямоугольные брекетах
Summary
Метод здесь представлены предназначен для создания и проверки в vitro 3D модели способный измерять силу системы, порожденных различными брекетах с V-поворотах две скобки. Дополнительные цели должны сравнить эту силу системы с различными типами брекетах и предыдущих моделей.
Abstract
Правильное понимание системы сил, созданных различными ортодонтических аппаратов можно сделать лечение больных, эффективной и предсказуемой. Сокращение сложные приборы мульти кронштейн для простых двух брекет-системы с целью оценки силы системы будет первым шагом в этом направлении. Однако большая часть ортодонтические биомеханики в этой связи ограничивается 2D экспериментальных исследований, компьютерного моделирования/анализа или теоретические экстраполяции существующих моделей. Цель настоящего Протокола заключается в том, для проектирования, строительства и проверить в vitro 3D модель измерения силы и моменты, порожденных дуга с V-Бенд помещены между двумя скобками. Дополнительные цели должны сравнить системы сил, порожденных различные виды брекетах между собой и с предыдущими моделями. Для этой цели были смоделированы 2 x 4 прибор, представляющий молярной и резца. Тестер ортодонтической проволоки (OWT) построен, состоящий из двух преобразователей многоосевые силы или нагрузки клетки (Наносенсоры) к которой прикреплены ортодонтические скобы. Нагрузки клетки способны измерять силу системы во всех трех плоскостях пространства. Два типа брекетах, нержавеющей стали и бета Титан трех разных размеров (0.016 x 0,022 дюйм, 0.017 x 0,025 дюйма и 0,019 х 0,025 дюйма), проходят испытания. Каждый провод получает один вертикальные V-Бенд систематически помещены в определенной позиции с углом заранее. Подобные V-изгибы, реплицируются на различных брекетах в 11 разных местах между молярной и резца вложения. Это первый раз, когда предпринята попытка в пробирке для имитации ортодонтические прибора, используя V-отводы на различных брекетах.
Introduction
Важным аспектом клинических ортодонтического лечения является знание системы сил, производимые multibracket техника. Четкое понимание основополагающих биомеханических принципов может помочь доставить предсказуемые результаты и свести к минимуму потенциальные побочные эффекты1. Последние годы наблюдается тенденция отхода от размещения изгибы в брекетах путем создания более активации с позиции кронштейн и дизайн; Однако комплексное ортодонтическое лечение по-прежнему требует размещения изгибы в брекетах. Изгибы, помещенный в различных типов и размеров брекетах, можно создавать широкий спектр систем силы подходит для различных типов зуб движения. Хотя силы системы может стать довольно сложным, когда рассматриваются несколько зубов, полезной отправной точкой может включать простых двух брекет-системы.
На сегодняшний день, второй только в порядке, используя математические модели1,2,3,,45 и/или компьютерного анализа/моделирования главным образом были проанализированы V-Бенд механики 6. это принесло базовое понимание системы сил, участвующих в второго порядка взаимодействия арочных провода с прилегающих скобки (рис. 1). Однако эти методы навязать определенные граничные условия для выполнения моделирования, которые могут не выполняться в фактических клинических ситуациях и отклонения могут возникнуть. Недавно Новая в vitro модель с участием датчики силы было предложено для измерения три трехмерные (3D) силы и моменты, созданную путем вычисления не только второго порядка взаимодействия дуга кронштейн но и третьего порядка7. Однако не оценивали эффект различных типов брекетах в системе сил на различных позициях изгиб вдоль пролета Молярная дуга резца. Кроме того в исследовании только приняли участие оценки упругих ортодонтические брекетах, которые не являются основной брекетах, на котором зуба происходит движение. Таким образом цель данного исследования заключалась в оценке силы системы, созданной размещение V-Бенд в разных местах в прямоугольные из нержавеющей стали и бета Титан брекетах в 3D, создана с участием молярной и резца скобки. Клиницисты должны знать, что сил системы, применяется на зубочелюстной системы, когда определенную комбинацию дуга кронштейн сочетание используется для исправления неправильного прикуса.
Описан метод был разработан для изучения системы ортодонтические силы во всех трех плоскостях пространства, подражая клинической реальностью. Это следует понимать, что это чрезвычайно трудно измерить силу системы клинически; следовательно такие измерения должны осуществляться в пробирке. Предполагается, что силы системы, созданной V-Бенд в лаборатории будет аналогично если реплицируется в рот пациента. Был создан рабочий процесс для оценки как экспериментальная установка должна быть настроена (рис. 2).
Тестер ортодонтической проволоки (OWT) является инновационный продукт, разработанный Отделом ортодонтии в сотрудничестве с биоинженерии и лаборатории биодинамических, UConn здоровья, Фармингтон, CT, США (рис. 3). Он предназначен для точно имитировать расположение верхнечелюстной зубов в полости рта и некоторые интраоральных условий обеспечивая измерения силы системы, созданные во всех трех плоскостях пространства. Основные механические компоненты OWT являются устройства сбора данных (DAQ), nano сила/вращающий момент датчики, датчики влажности, датчики температуры и персональный компьютер. Тестирование аппарат помещается в стекло корпуса, имея контроля температуры и влажности. Это позволяет для частичного моделирования интраоральные окружающей среды. DAQ служит интерфейсом для трех датчики: датчик влажности, датчик силы/момент, термистор и тестирования аппарата с датчиков, расположенных на платформе (рис. 3). Они связаны с программное обеспечение программы. Программное обеспечение является платформа и среда разработки для визуального программирования и используется для управления различных типов оборудования. Он был выбран для автоматизации тестер ортодонтической проволоки.
Серия алюминия колышки расположены на тестирование аппарат для представления зубы верхнечелюстной зубной дуги. Два из колышков, представляющий право резца и право первого моляра связаны датчики/Тензодатчики (S1 и S2). Тензодатчик является механическое устройство, которое можно измерить силы и моменты, применяется во всех трех плоскостях (x-y-z): Fx,yF и Fz; и MxMyи Mz. Колышки систематически позиционируется для создания арочной формы. Каждый колышек отделена от других точно записанные измерения, которая рассчитывается средняя зуб ширины как наблюдается у пациентов, перенесших ортодонтическое лечение. Форма, выбранных для эксперимента является «яйцевидные» арка форма, созданная на основе стандартизированных шаблона.
Protocol
Representative Results
Discussion
Ортодонтические брекетах были изучены различные пути8,9,10,11. Они также были оценены для различных механических свойств, но они редко были проанализированы для определения силы системы, которую они собираются создать<…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Авторы хотели бы признать всех коллег, которые сделали эту работу возможно, особенно Drs. Адитья Chhibber и Ravindra Nanda. Авторы хотели бы поблагодарить биодинамических и биоинженерии лаборатории на UCONN здоровья за содействие, оказанное в ходе разработки этого проекта.
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
- 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).
