Влияние силы трения, возникающей при скольжении ортодонтической дуги в пазе брекета, на реализацию торка и ангуляции

Нами была создана математическая модель кюветы для проведения исследования, в результате чего она была изготовлена из оргстекла.
Мы зафиксировали три вида брекета (паз 0,22 дюйма) параллельно друг другу на дно кюветы: лигатурный, активно-самолигируемый и пассивно-самолигируемый.
В паз каждого брекета мы поочередно фиксировали дуги в следующей последовательности:
- сечением 0,17*0,25: никель-титановая (Ni-Ti), титан-молибденовая (ТМА), стальная (SS)
- сечением 0,19*0,25 (полноразмерная): никель-титановая (Ni-Ti), титан-молибденовая (ТМА), стальная (SS).
Для получения плавного скольжения дуги в пазе брекета, мы подвешивали гирю при исследовании силы трения на каждой дуге.

Рассчитать и проанализировать силу трения, возникающую между пазом брекета и ортодонтической дугой, определив наиболее оптимальный способ полной реализации вестибуло-орального наклона (торка) и мезио-дистального наклона (ангуляции) на финишной ортодонтической дуге.

Зубочелюстные аномалии у взрослых широко распространены, что подтверждается статистическими исследованиями, проведенными в разных странах.

На сегодняшний день лечение зубных аномалий брекет системой это самый популярный и прогрессивный метод лечения в ортодонтии. Он применяется для выравнивания зубов, зубных рядов и лечения различных патологий зубо-челюстной системы в постоянном прикусе (после полной смены молочных зубов на постоянные). Этот метод является одним из самых удобных и надёжных методов для лечения взрослых пациентов.

   Нами было проведено исследование на базах кафедры ортодонтии и кафедры физики, математики, медицинской информатики ОмГМУ в период с сентября 2015 г. по  март 2016 г.

Мы разработали математическую модель кюветы для проведения исследования, в результате чего она была изготовлена из оргстекла.

Кювета представляет собой прямоугольную коробку с 18-ю отверстиями для ортодонтических дуг и силового элемента по бокам (по 9 отверстий с каждой стороны)

 

 

Мы зафиксировали три вида брекета на адаптированный светоотверждаемый материал для фиксации брекетов «Transbond» параллельно друг другу на дно кюветы: лигатурный, активно-самолигируемый и пассивно-самолигируемый.

Все брекеты были взяты с пазом в 0,22 дюйма.

В паз каждого брекета мы поочередно фиксировали дуги в следующей последовательности:

- сечением 0,17*0,25: никль-титановая (Ni-Ti), титан-молибденовая (ТМА), стальная (SS)

- сечением 0,19*0,25 (полноразмерная): никль-титановая (Ni-Ti), титан-молибденовая (ТМА), стальная (SS)

  Для получения плавного скольжения дуги в пазе брекета, мы подвешивали гирю к дуге  при исследовании силы трения на каждой дуге. Вес гири подбирался таким образом, чтобы движение дуги было равномерным, и в соответствии с третьим законом Ньютона, сила трения по модулю была равна силе тяжести. Сила тяжести нагрузки была измерена с помощью динамометра.

Исследования были проведены с биологической средой и без нее. В качестве модели биологической среды был взят физ.раствор.

В ходе исследования нами были получены результаты, представленные в таблицах 1-4. Как видно из таблиц, отличия в силах трения для различных систем брекет-дуга имеются. Самая большая сила трения возникла в лигатурном брекете. При этом отличие сил трения без биологической среды для лигатурного брекета и пассивно-самолигируемого для всех описанных выше дуг достигало порядка 93% по отношению к лигатурному брекету. Различие сил трения для лигатурного и активно-самолигируемогобрекета составили от 13% до 83%. Очевидно, что большая разница  наблюдается в сравнении сил трения между лигатурным и пассивно-самолигируемомбрекете.

Самая большая величина силы трения была при работе дуг в лигатурном брекете; с никель-титановой дугой – 2.7 (ангуляция) , с титан-молибденовой дугой- 4 (ангуляция) , с нержавеющей сталью  - 2.4  (ангуляция). Наименьшая величина силы трения была при работе дуг в пассивно-самолигируемом брекете ; с никель-титановой дугой – 0.5 (ангуляция) , с титан-молибденовой дугой- 0.9 (ангуляция) , с нержавеющей сталью  - 0.9 (ангуляция).

И так, наибольшая сила трения при использовании всех дуг разного сечения и материала возникала в лигатурном брекете.

Это связано с его структурой, а именно способом фиксации (лигирования) ортодонтической дуги. 

1.Кабардин О.В. Физика. Справочник для школьников и поступающих в вузы. М. :Стандарт, - 2015. - 528 с.
2.Okeson JP. Management of Temporomandibular Disorders and Occlusion / JP Okeson // St. Louis Missouri Mosby. ÷ 2003;671.
3.William A. Brantley, Theodore Eliades (2002). Orthodontic Materials Scientific and Clinical Aspects.Thieme Stuttgart, New York, стр. 78,98.

At the Department of Orthodontics of the OSMU was created a mathematical model of the cell for the study and that was made of Plexiglas.
We fixed three types of brackets parallel to the bottom of the cuvette: ligature, active- selfligating and passive- selfligating through composite «Transbond», intended for fixing brackets.
All braces were taken with the slot of 0.22 inches.
In the slot of each bracket we fixed arc in the following sequence in order:
- Section 0.17 * 0.25: Nickel -titanium (Ni-Ti), Titan-molybdenum (TMA), Stainless steel (SS)
- Section 0.19 * 0.25 (full-size): Nickel -titanium (Ni-Ti), titan-molybdenum (TMA), Stainless steel (SS).
For a smooth arc sliding in the slot of the bracket, we hung a weights for the study of the frictional force on each arc. Weight of the weights were selected so that the motion of the arc was uniform, then in accordance with the third law of Newton Friction force modulo equal to Gravity force. Studies have been conducted with the biological environment and without it.