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Machine Translated by Google Investigaciones Clínicas Orales https://doi.org/10.1007/s00784-019-03016-6 ARTÍCULO ORIGINAL El efecto de los sistemas de brackets Alexander, Gianelly, Roth y MBT en la retracción anterior: un estudio tridimensional de elementos finitos Mauro Cozzani1 & Donia Sadri2 & Ludovica Nucci3 & Parsa Jamilian4 & Amir Parham Pirhadirad5 & Abdolreza Jamilian6 Recibido: 8 noviembre 2018 / Aceptado: 10 julio 2019 # Springer-Verlag GmbH Alemania, parte de Springer Nature 2019 Resumen Objetivos Los objetivos de este estudio fueron comparar el efecto de 4 sistemas de brackets, incluidos Alexander, Roth, MBT y Gianelly, sobre la retracción anterior superior y cuantificar la cantidad de relación de pérdida de torque en la mecánica de deslizamiento con la ayuda de un modelo tridimensional (3D). ) método de elementos finitos. Método y materiales Se construyeron modelos 3D FEM para simular la retracción del incisivo anterior en el caso de extracción del primer premolar. El desplazamiento, la tensión y la tensión en el borde incisal y el vértice del incisivo central superior se calcularon cuando se aplicaron fuerzas de retracción de 1, 2 y 3 N. La relación de pérdida de torque se calculó midiendo el desplazamiento de los dientes en la punta de la corona y el ápice de la raíz en los 4 sistemas de brackets en el incisivo central superior. Resultados Se observó una inclinación lingual descontrolada de la corona del incisivo en todos los sistemas de brackets. La corona se movió lingualmente 9,5 ÿm y la raíz vestibularmente 4,5 ÿm en el sistema MBT con fuerza de retracción 3-N. La cantidad de movimiento de la corona fue de 8 ÿm y el desplazamiento de la raíz fue de 4 ÿm en el sistema Gianelly con la misma fuerza de retracción. La relación de pérdida de par fue de 1,46 en Alexander y Gianelly con una fuerza de retracción de 3 N. Sin embargo, la cantidad de relación de pérdida de par fue de 1,47 en MBT y Roth con la misma fuerza de retracción. Conclusiones y relevancia clínica La propina descontrolada fue la menor en Gianelly y la mayor en MBT. La cantidad de relación de pérdida de par fue la más baja en los sistemas Gianelly y Alexander y la cantidad de relación de pérdida de par fue la más alta en el sistema MBT. Palabras clave Análisis de elementos finitos. par Brackets de ortodoncia. Segmento anterior superior. Biomecánica Introducción se puede lograr utilizando uno de los dos métodos, ya sea bucles cerrados (mecánica sin fricción) o mecánica deslizante (mecánica friccional). Se han La retracción del segmento dentario anterior superior es una de las llevado a cabo varios estudios para evaluar los numerosos factores principales etapas para la corrección de la maloclusión. Retracción anterior biomecánicos que afectan a los dientes. * Donia Sadri 2 [email protected] Departamento de Patología Oral y Maxilofacial, Facultad de Odontología, Ciencias Médicas de Teherán, Universidad Islámica Azad, Teherán, Irán Mauro Cozzani 3 [email protected] Facultad de Odontología, Departamento Multidisciplinario de Especialidades Ludovica Nucci Nápoles, Italia Médico-Quirúrgicas y Odontológicas, Universidad de Campania Luigi Vanvitelli, [email protected] 4 Parsa Jamilian [email protected] Amir Parham Pirhadirad Programa de Bachillerato Internacional, Danube International School, Viena, Austria 5 Departamento de Ingeniería Biomédica, Facultad de Biomedicina Rama de Ingeniería, Ciencia e Investigación, Craneo Maxilofacial [email protected] Centro de Investigación, Universidad Islámica Azad, Teherán, Irán Abdolreza Jamilian [email protected] 6 Departamento de Ortodoncia, Facultad de Odontología, Craneo Centro de Investigación Maxilofacial, Teherán Ciencias Médicas, Islámica 1 Instituto Giuseppe Cozzani, La Spezia, Italia Universidad Azad, Teherán, Irán Machine Translated by Google Clin Oral Invest software de procesamiento de imágenes (Mimics Innovation Suite Tabla 1 Los parámetros de material utilizados en el modelo FE Material Módulo de Young (MPa) 17.0.0.435 Investigación (Materialise, Lovaina, Bélgica). El el coeficiente de Poisson Modelo sólido 3D junto con hueso alveolar, diseño de soporte, y el alambre fue formado y exportado a un programa 3D FEM Diente 20000 0.3 PDL 0.05 0.3 (software ABAQUS 6.10) utilizando el preproceso de análisis FE y Hueso alveolar 2000 0.3 software de postproceso (sistemas Dassault). El ligamento periodontal se Compuesto 14200 0.3 consideró como una estructura uniforme con 0,2 mm Soporte 200000 0.3 ancho en todos los puntos. Los primeros premolares maxilares bilaterales fueron arco de alambre 200000 0.3 no construido. Los caninos fueron reemplazados en el espacio dental de primeros premolares. FE fue diseñado para simular anterior Retracción de incisivos en caso de extracción de primeros premolares. joven movimiento en la mecánica de deslizamiento, como el centro de resistencia módulo y la relación de Poisson para el diente, el ligamento periodontal, el de los incisivos superiores, centro de resistencia del segmento del arco anterior, hueso alveolar, el composite, el bracket y el arco de alambre fueron la cantidad de fuerza de retracción, fricción y rigidez a la flexión de insertado según Tominaga et al. [10]. Cada prescripción de brackets fue creada el arco de alambre [1–8]. por el mismo software y de acuerdo con La pérdida de torsión es un efecto secundario importante de la retracción de los incisivos. las directrices del fabricante sobre la punta incorporada y Es muy crítico e importante mantener el torque durante esfuerzo de torsión. Estos parámetros de material se muestran en la Tabla 1. retracción anterior, para la cual el punto de aplicación de la fuerza Se construyó una malla FE para hacer una conexión de nodo a nodo entre juega un papel vital [9]. Diferentes sistemas de brackets con diferentes el diente, el ligamento periodontal y el alveolar. Se han desarrollado recetas y se están empleando en hueso. También se generó por separado una malla FE del alambre. para lograr el torque más adecuado en los incisivos superiores. para permitir que el cable se deslice a través de las ranuras del soporte. Los Sin embargo, el efecto de varios sistemas de brackets y arcos elementos utilizados para recrear los materiales eran tetraédricos lineales. alambre en el movimiento de los dientes anteriores en la mecánica de deslizamiento no ha tipo definido por C3D4. Cuatro modelos sólidos en 3D, incluidos sido completamente entendido. Alexander, Roth, MBT, fueron diseñados para permitir el deslizamiento Los objetivos de este estudio fueron determinar el efecto de del cable a través de los 4 sistemas de soporte con los siguientes 4 sistemas de brackets incluyendo Alexander, Gianelly, Roth y prescripciones que se muestran en la Tabla 2 de acuerdo con MBT y dimensión del arco de alambre en el movimiento de los dientes anteriores las instrucciones del fabricante. y también para cuantificar la cantidad de pérdida de torque durante anterior retracción por medio de un elemento finito tridimensional (3D Aplicación de fuerza y retracción de incisivos modelo FEM). El modelo FE se restringió en 6 grados de libertad en el parte inferior del hueso alveolar para evitar el movimiento deslizante del material y métodos modelo completo y el coeficiente de fricción entre el alambre y los corchetes se fijaron en 0,2. Bajo estas condiciones, se aplicaron fuerzas Se preparó un modelo 3D de maxilar según el método de retracción horizontales de 1, 2 y 3 N en cada descrito por Tominaga et al. [4]. La imagen de 12 maxilares. extremo del arco de alambre respectivamente [11]. El análisis FEM se realizó dientes incluyendo incisivos, caninos y premolares, primeros y segundos usando un programa 3D FE (software ABAQUS 6.10). molares, fue construido por un escáner de tomografía computarizada de haz El borde incisal y el ápice del incisivo central superior fueron cónico (CBCT) (GE Medical Systems, HiSpeed seleccionada como la región de interés en esta investigación y los valores QX/i, Milwaukee, WI, EE. UU.). Estos datos fueron exportados a 3D para el esfuerzo máximo, la deformación y el desplazamiento se calcularon Tabla 2 Configuración de Alexander, Roth, MBT y Sistemas Gianelly Cable 0,018 × 0,022 0,017 × 0,025 0,019 × 0,025 Ranura de soporte 0,018 × 0,025 (hormiga) 0,018 × 0,025 0,022 × 0,028 Alejandro Roth 0,022 × 0,028 (publicación) Prescripción incisivo central Gianelly MBT Esfuerzo de torsión Propina Esfuerzo de torsión Propina Esfuerzo de torsión Propina Esfuerzo de torsión Propina 12 5 15 5 12 5 17 4 8 Incisivo lateral 8 9 9 9 8 9 10 Segundo 0 7 ÿ3 10 0 11 0 8 premolar del canino 0 0 ÿ8 4 ÿ7 0 ÿ7 0 1er molar 0 0 ÿ 10 ÿ6 ÿ 14 0 ÿ 14 0 Machine Translated by Google Clin Oral Invest Tabla 3 La cantidad máxima de tensión (Pa), desplazamiento (ÿm) y tensión en el incisivo central superior con una fuerza de retracción de 1 a 3 N marca newton 1 2 3 S DE S DE S DE Gianelly (bidimensional) Alejandro 1,355 × 10ÿ1 2.6 6,752 × 10ÿ7 2,711 × 10ÿ1 5.2 1,35 × 10ÿ6 4,066 × 10ÿ1 1,928 7.9 2,025 × 10ÿ6 1,946 × 10ÿ1 2.9 9,642 × 10ÿ7 3,892 × 10ÿ1 5.9 × 10ÿ6 5,838 × 10ÿ1 10ÿ6 1,39 4,197 × × 8.8 2,893 × 10ÿ6 3.1 6,981 × 10ÿ7 2,798 × 10ÿ1 6.3 10ÿ1 1,394 × 10ÿ6 4,189 × 10ÿ1 9.4 2,095 × 10ÿ6 3.1 6,971 × 10ÿ7 2,793 × 10ÿ1 Roth 1,399 × 10ÿ1 MBT 1,396 × 10ÿ1 6.3 9,4 2,092 × 10ÿ6 en cada soporte sistemas para cada fuerza de retracción en 4 soportes y el ápice de la raíz de los incisivos maxilares centrales en cuatro brackets sistemas sistemas Los valores máximos del micrómetro de desplazamiento (ÿm), En este estudio se utilizó un solucionador lineal y para una mejor comprensión del movimiento de los dientes, todos los desplazamientos fueron tensiones (Pa), y la tensión en el borde incisal de maxilar central incisivo se muestran bajo fuerzas de retracción continuas de 1, 2, magnificada 56 veces, y se enfocaron los desplazamientos del incisivo central. y 3 N para 4 sistemas de brackets incluyendo Alexander, Roth, Desplazamiento, subraya von Misses, y MBT y Gianelly (técnica bidimensional) en la tabla 3. tensión en el borde incisal y el ápice de la raíz del incisivo central superior en 4 sistemas de brackets fueron comparados. La relación de pérdida de par fue El modelo FE completo, incluidos los vectores de fuerza y otras condiciones de contorno, se puede ver en la Fig. 1. Este estudio mostró que calculado midiendo la diferencia entre el desplazamiento inicial de la punta de la la cantidad de desplazamiento del borde incisal y el movimiento de la raíz del corona y el ápice de la raíz, si tanto la punta de la corona ápice se incrementaron al mejorar la fuerza de retracción de 1 y el vértice de la raíz se movió por igual, mostró la traslación, es decir, a 3 N Figs. 2, 3 y 4. el movimiento corporal. La relación de pérdida de par también se calculó sumando la distancia entre el desplazamiento inicial de La cantidad de desplazamiento del borde incisal y el movimiento del ápice se incrementaron de 1 a 3 N de fuerzas de retracción en punta de la corona y ápice de la raíz, si tanto la punta de la corona como el ápice de la raíz Gianelly, Alexander, Roth y MBT respectivamente. Gianelly se movió de manera desigual, lo que muestra un vuelco incontrolado. Entonces tenía un vuelco descontrolado, con un movimiento de corona de 8 ÿm esta cantidad se dividió a la cantidad de movimiento de la corona y 4 ÿm del ápice de la raíz en la dirección de aplicación de la fuerza para obtener la relación de pérdida de par [9, 12]. con 3 N de fuerzas de retracción. MBT tenía propinas descontroladas, con 3 ÿm de movimiento de copa y 4.5 ÿm de ápice radicular en el dirección de aplicación de la fuerza con 3 N de fuerzas de retracción. Resultados Gianelly tuvo la propina descontrolada más baja y MBT tuvo la inclinación más alta en todos los 1–3 N de fuerzas de retracción en el vértice Después de analizar los modelos, la cantidad de desplazamiento, von Se calcularon tensiones y deformaciones para el borde incisal y borde incisal Figuras 2, 3, 4 y 5. En este estudio, todos los dientes se inclinaron descontroladamente; en en otras palabras, la corona y el ápice de la raíz se movieron de manera desigual; por lo tanto, la relación de pérdida de par se calculó sumando la distancia entre el desplazamiento inicial de la punta de la corona y el ápice de la raíz. Luego, esta cantidad se dividió por la cantidad de movimiento de la copa. La cantidad de relación de pérdida de torque en todos los sistemas de soporte con 1, 2 y 3 N de fuerza de retracción se vio en la Fig. 6. Se muestra que la relación de pérdida de par fue 1.464 y 1.465 con 3-N fuerza de retracción en Alexander y Gianelly respectivamente y era igualmente lo mismo. Sin embargo, MBT tuvo la mayor relación de pérdida de par y esta cantidad fue 1.478 con el mismo fuerza de retracción. Las figuras 7 y 8 muestran el desplazamiento de los incisivos en MBT y Gianelly con 3 N de fuerza de retracción respectivamente. Discusión Uno de los principales desafíos es aclarar las complejidades Fig. 1 Modelo FE completo que incluye vectores de fuerza y límites adicionales condiciones involucrado en la respuesta de los dientes a las fuerzas y los momentos durante la retracción anterior. El análisis de elementos finitos fue Machine Translated by Google Clin Oral Invest Fig. 2 La cantidad de movimiento del borde incisal del incisivo maxilar central con una fuerza de retracción de 1 a 3 N en 4 sistemas de brackets seleccionado para el estudio actual debido a la complejidad del diseño clínico, – MBT utiliza una mecánica deslizante: un módulo Alastik con 1 N para la la variabilidad en las diferencias dentales, la multiplicidad de elementos retracción en masa. Estimamos una fuerza de 1 N necesarios para combinar, la respuesta individual a la fuerza aplicada y el efecto en los incisivos; – potencial de otras variables. Además, FE es lo más cercano que se puede Roth utilizó un bucle de doble ojo de cerradura en un alambre de .019 × .025 obtener al simular el entorno oral in vitro y se puede medir el desplazamiento, el para la retracción en masa, más recientemente, un mecanismo de estrés y la tensión reales [9, 13]. Este modelo simula un caso de extracción de deslizamiento con 1,5 N aplicado con una bobina superelástica de NiTi: primeros premolares. Los caninos fueron retraídos individualmente en lugar de estimamos, para esta configuración, una fuerza de 1 N en el incisivo. los primeros casos de extracción de bicúspides y luego se inició la retracción anterior para simular la condición real en la situación clínica. Este estudio mostró que cada sistema de brackets tiene un impacto significativo en la retracción de los dientes anteriores en la mecánica de deslizamiento. En este estudio, se utilizó el método de deslizamiento para la retracción anterior En este estudio, se aplicaron tres niveles de fuerza (1, 2, 3 N) porque las y en la mecánica de deslizamiento, la fricción se produce en la interferencia diferentes técnicas utilizan diferentes niveles de fuerza para la retracción en entre la ranura del soporte y el arco de alambre. La cantidad de incisivos masa y/o incisivo. el desplazamiento del borde y el movimiento del ápice se incrementaron al mejorar la fuerza. El desplazamiento mínimo en el borde incisal del incisivo – Gianelly (técnica bidimensional) utiliza una mecánica de deslizamiento: 3 N aplicados con una bobina superelástica de NiTi para la retracción de los incisivos; – Alexander utiliza un bucle de cierre de 0,018 × 0,025 para la retracción de los incisivos: estimamos una fuerza en los incisivos en el central superior se encontró en el sistema Gianelly y el desplazamiento máximo se mostró en el sistema MBT. Los resultados de nuestro estudio revelaron que los dientes anteriores exhibían varios grados de inclinación incontrolada. Se observó un ping descontrolado ya que había más movimiento de la corona que del ápice de la raíz en la activación alrededor de 3 N y decaimiento a 1 N durante el período de dirección de la aplicación de la fuerza. desactivación; MBT tenía más movimiento de la corona (9.5 ÿm) que de una raíz Fig. 3 La cantidad de movimiento de la raíz del ápice del incisivo maxilar central con una fuerza de retracción de 1 a 3 N en 4 sistemas de brackets Machine Translated by Google Clin Oral Invest Fig. 4 La cantidad de borde incisal del incisivo maxilar central con una fuerza de retracción de 1 a 3 N en 4 sistemas de brackets Fig. 5 La cantidad de movimiento de la raíz del ápice del incisivo maxilar central con una fuerza de retracción de 1 a 3 N en 4 sistemas de brackets desplazamiento del vértice (4,5 ÿm) en el plano sagital que da como Debe tenerse en cuenta la ranura del bracket y el arco de alambre para resultado un vuelco máximo descontrolado con 3 N de fuerza de retracción. predecir el movimiento dentario. De manera similar, Tominaga [14] La cantidad de vuelco incontrolado se incrementó de Gianelly, Alexander encontró que el juego entre el alambre y la ranura del bracket tiene un y Roth a MBT respectivamente en todas las fuerzas de retracción Figs. impacto excesivo en el diente anterior. movimiento. 3 y 4. Hubo algunas diferencias en la cantidad de inclinación incontrolada Las simulaciones FE aclararon el tipo de movimiento dental en 4 entre los cuatro sistemas de brackets durante la retracción anterior. Este sistemas de brackets, aunque la fricción surge en la interfaz del arco del hallazgo se debe a que el juego entre el arco y la ranura del bracket fue bracket en la mecánica de deslizamiento. Se han realizado muchas mediciones de la fuerza de fricción para varias combinaciones. mayor en MBT que en Gianelly. La existencia de juego entre ciones de brackets y arcos de alambre. La fricción disipa algo Fig. 6 La cantidad de pérdida de torsión en el incisivo maxilar central con una fuerza de retracción de 1 a 3 N en sistemas de 4 brackets Machine Translated by Google Clin Oral Invest Fig. 7 Retracción anterior después de 3 N de fuerza de retracción en sistema MBT de la fuerza y reduce la velocidad del movimiento dentario [5, 6, 15, 16]. sistemas y eran casi lo mismo. La cantidad de pérdida de torque fue mayor en MBT. FEM es un método adecuado, pero tiene sus limitaciones. No puede La pérdida de torsión se calculó sumando la distancia entre el desplazamiento inicial de la punta de la corona y el ápice de la raíz, si tanto la punta de la corona representar perfectamente el cráneo humano y el resultado de la investigación como el ápice de la raíz se movieron de manera desigual. Luego, esta cantidad se actual solo es válido para pacientes con longitudes radiculares, angulaciones dividió por la cantidad de movimiento de la copa. En radiculares, morfología radicular, densidad ósea, tamaños de corona, etc. similares. este estudio, la corona de los incisivos superiores tenía un tipping descontrolado; se necesita un estudio clínico para confirmar estos hallazgos de este estudio de en otras palabras, la punta de la corona y la raíz se movieron de manera desigual. FE. La Figura 6 muestra la cantidad de relación de pérdida de torque en 4 sistemas de brackets con 1 a 3 N de fuerza de retracción. La cantidad de relación de pérdida de torque fue la más baja en Gianelly y Alexander Fig. 8 Retracción anterior después de 3 N de fuerza de retracción en sistema Gianelly Los resultados solo representan la respuesta inicial del sistema a la aplicación de fuerza (LA corona se movió hacia lingual Machine Translated by Google Clin Oral Invest por 9,5 ÿm en el sistema MBT con una fuerza de retracción de 3 N.) y no el proceso real de cierre del espacio, donde otros factores (especialmente la rigidez de las diferentes dimensiones del arco) Craneofac Res 11(2):65–73. https://doi.org/10.1111/j.1601-6343. 2008.00421.x 5. Kojima Y, Fukui H (2010) Simulaciones numéricas de cierre de espacios en masa con mecánica deslizante. Am J Orthod Dentofac Orthop 138(6):702 e701–702 e706; discusión 702-704. https://doi.org/ 10.1016/j.ajodo.2010.06.015 6. Perillo L, también pueden jugar un papel en el control del torque (una curva Sorrentino R, Apicella D, Quaranta A, Gherlone E, Zarone F, Ferrari M, Aversa R, negativa de La velocidad como resultado de un arco de alambre menos Apicella A (2010) Análisis de elementos finitos viscoelásticos no lineales de carillas rígido durante el cierre del espacio también resultará en la pérdida de torsión de los incisivos). También se debe tener en cuenta que los de porcelana: un enfoque de submodelado para las distribuciones de tensión y tensión en adhesivo y cemento resinoso. J Adhes Dent 12(5):403–413. https://doi.org/10. 3290/j.jad.a18394 7. Reimann S, Keilig L, Jaeger A, Bourauel C (2007) Investigación valores nominales de los soportes y alambres difieren de las medidas biomecánica de elementos finitos de la posición del centro de resistencia de los reales; además, las medidas reales difieren de una empresa a otra [17]. incisivos superiores. Eur J Orthod 29(3):219–224. https://doi. org/10.1093/ejo/cjl086 Conclusión & Se aumentó la cantidad de movimiento del borde incisal y de la raíz mejorando la cantidad de fuerza de 1 a 3 N de fuerza de retracción en todos los sistemas de brackets. & Gianelly tuvo el desplazamiento más bajo en el borde incisal y el ápice de la raíz del incisivo central superior en 1, 2 y 3 N de fuerza de retracción y MBT tuvo el movimiento más alto en el borde incisal y el ápice de la raíz del mismo diente en las mismas fuerzas de retracción . & La propina descontrolada fue la menor en Gianelly y la mayor en MBT. 8. Matsui S, Caputo AA, Chaconas SJ, Kiyomura H (2000) Centro de resistencia del segmento del arco anterior. Soy J Orthod Dentofac Orthop 118(2):171–178. https:// doi.org/10.1067/mod.2000.103774 9. 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UU.) y Dentaurum Company (Alemania) por respaldar la base geométrica de los brackets para los modelos FE. 11. Kusy RP, Whitley JQ, Prewitt MJ (1991) Comparación de los coeficientes de fricción para combinaciones seleccionadas de ranuras de arcos y brackets en los estados seco y húmedo. Angle Orthod 61 (4): 293–302. https://doi. org/ 10.1043/0003-3219(1991)061<0293:COTFCF>2.0.CO;2 12. Nyashin YI, Nyashin M, Osipenko M et al (1999) Centro de resistencia y centro de rotación de un diente: definiciones, condiciones de existencia, propiedades. Russ J Bioorg Chem 1(1):1– Cumplimiento de normas éticas 11 13. Perillo L, Jamilian A, Shafieyoon A, Karimi H, Cozzani M (2015) Análisis de elementos finitos de la colocación de minitornillos en hueso alveolar Conflicto de intereses Los autores declaran no tener ningún conflicto de intereses. mandibular con angulaciones variadas. Ortodoncia Eur J 37(1):56–59. https:// doi.org/10.1093/ejo/cju006 14. 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