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TEMA 24
BIOMECÁNICA APLICADA A LA ORTODONCIA
“Ortodoncia clínica y terapeútica” 2ª Edición. J.A. Canut BrusolaCapítulo 16: pag 275-289
INTRODUCCIÓN
La biomecánica es una de las ciencias básicas de la Ortodoncia.Comprende cuatro áreas esenciales:
1. El estudio de los sistemas de fuerzas que permiten el control del movimiento dentario.
2. Análisis de los sistemas de fuerzas producidos por los aparatos ortodóncicos.
3. El comportamiento de los materiales utilizados en nuestros aparatos.
4. La correlación entre los sistemas de fuerzas y los cambios biológicos que se producen en el periodonto y estructuras dentarias.
Finalidad: optimización del movimiento dentario.
CONTROL DE MOVIMIENTO
CONTROL DEL MOVIMIENTO DENTARIOLa dificultad en el control del movimiento dentario se radica en:
1. Que sólo se mueva el diente/s que se pretende mover.1. Depende del anclaje
2. Que la pieza que se quiere mover se mueva del modo adecuado.1. Depende del sistema de fuerzas
3. Que la reacción de los tejidos por el movimiento sea óptima con el mínimo de molestias y secuelas.
1. Depende de factores biológicos
CONTROL DE MOVIMIENTO
SISTEMAS DE FUERZAS
Las fuerzas poseen una dirección, una magnitud y se producen a lo largo de una línea que llamamos línea de acción.
Cuando se aplica una fuerza sobre un cuerpo el efecto depende de la línea de acción y del centro de gravedad del cuerpo.
El Centro de Gravedad es el punto teórico sobre el que ese cuerpo está perfectamente en equilibrio, coincide con el centro geométrico sólo cuando se trata de un cuerpo homogéneo, de forma simple y simétrica.
CONTROL DE MOVIMIENTO
Encontramos dos posibilidades:
1. Que la fuerza pase por el centro de gravedad: se produce un movimiento en masa del objeto (traslación pura).
2. Que la fuerza pase fuera del centro de gravedad: entonces la traslación irá acompañada de rotación.
CONTROL DE MOVIMIENTO
El Momento de una Fuerza es la capacidad de una fuerza para producir rotación.
El momento es igual a la fuerza multiplicada por la distancia perpendicular entre la línea de acción de la fuerza y el centro de gravedad.
M=F×dMOVIMIENTO EN MASA= TRASLACIÓN PURA
MOMENTO = TRASLACIÓN + ROTACIÓN
CONTROL DE MOVIMIENTO
La rotación pura sólo se produce por la acción de un par de fuerzas: son 2 fuerzas paralelas en cuanto a su línea de
acción, igual magnitud y direcciones opuestas.
M=F1 × d (F1+F2)
CONTROL DE MOVIMIENTO
Los dientes no son cuerpos libres, sino cuerpos unidos a unas estructuras periodontales que limitan su movimiento.
No se habla de centro de gravedad sino de Centro de Resistencia:
En el caso de ser varias fuerzas que actúen simultáneamente, lo decisivo es la resultante y su línea de acción.
En las piezas unirradiculares se localiza en su eje longitudinal, entre 1/3 y la mitad de la longitud de la raíz medida desde la cresta alveolar.
En las piezas multirradiculares a 1 ó 2 mm apical a la furca radicular.
CONTROL DE MOVIMIENTO
El Centro de Rotación es el centro alrededor del cual se mueven los puntos de un cuerpo o diente describiendo un arco de circunferencia.
El movimiento dentario puede clasificarse dentro de tres categorías:
De rotación pura: el centro de rotación está situado en el centro de resistencia.
De traslación pura o movimiento en masa: el centro de rotación está en el infinito.
De traslación con rotación = Inclinación: cuando el centro de rotación está en algún punto intermedio.
CONTROL DE MOVIMIENTO
MOVIMIENTO DE TRASLACIÓN PURA O MOVIMIENTO EN MASA
la resultante de fuerzas
La fuerza
ODeben pasar por el centro de resistencia.
MOVIMIENTO DE TRASLACIÓN CON ROTACIÓN = INCLINACIÓN
El movimiento de inclinación ocurre en 2 situaciones: . -
CONTROL DE MOVIMIENTO
1. Cuando la corona se mueve más que el ápice:centro de rotación está situado apical al centro de resistencia.
2.Cuando la raíz se mueve más que la corona centro de rotación está situado incisal, al centro de resistencia
Lo llamamos Torque, torsión o movimiento radicular
CONTROL DE MOVIMIENTO
MOVIMIENTO DE TRASLACIÓN CON ROTACIÓN = INCLINACIÓN
Se distinguen 2 tipos de movimiento de inclinación: INCLINACIÓN INCONTROLADA INCLINACIÓN CONTROLADA
INCLINACIÓN INCONTROLADA:
CRot entre ápice y el C.Resistencia.
INCLINACIÓN CONTROLADA:
CRot apical al Àpice dentario.
CENTRO ROTACIÓN
CENTRO DE RESISTENCIA
ELEMENTOS ACTIVOS(Pág. 279-286)
ELEMENTOS ACTIVOS
Las fuerzas que mueven los dientes durante la terapeútica ortodóncica proceden de los componentes del aparato de ortodoncia.
A estos componentes los llamamos en conjunto, elementos activos:
Son elementos con propiedades elásticas que proporcionan la capacidad de almacenar y liberar fuerzas.
Su selección y diseño permite controlar las características de las fuerzas que se aplican sobre los dientes
(intensidad, duración y dirección de la F)
ELEMENTOS ACTIVOS(Pág. 279-286)
Por el material pueden ser clasificadas en dos grupos: Poliméricos
Los llamados elásticos ymateriales elastoméricos.
MetalesAlambres para la confecciónde arcos y otros componentes,y los muelles o resortes.
Estos materiales se activan por estiramiento, flexión, torsión o por una combinación de estas fuerzas.
ELEMENTOS ACTIVOS
PROPIEDADES ELÁSTICAS BÁSICAS
Elasticidad: es la propiedad de un material que le permite, cuando es deformado por una carga, recuperar su forma inicial.
Para describir las fuerzas de un mecanismo elástico deben medirse tres características o propiedades básicas. En general, la modificación de alguna de ellas produce cambios en las otras. Estas tres propiedades básicas son las siguientes:
Rigidez Dureza Amplitud de trabajo
ELEMENTOS ACTIVOS
PROPIEDADES ELÁSTICAS BÁSICAS
RigidezEs una relación de fuerza/distancia que mide la resistencia a la deformación. Se expresa como la cantidad de fuerza necesaria para ejercer un determinado tipo de deformación a una determinada distancia en cierto material.
DurezaEs la medida de la máxima carga que puede aceptar determinado material antes de deformarse permanentemente o romperse.
Amplitud de trabajoEs una medición lineal de la distancia a la que puede ser deformado un material sin exceder sus límites.
ELEMENTOS ACTIVOS
MODOS DE ACTIVACIÓN
Tres son las formas básicas de activación de un material o mecanismo elástico.
Activación es el proceso por el que el material o mecanismo es deformado mediante una fuerza, que éste almacena y es capaz de liberar posteriormente.
ELEMENTOS ACTIVOS
MODOS DE ACTIVACIÓN
Axial. La activación tiene lugar a lo largo de su eje longitudinalTiene dos formas,
- estiramiento (típico de los elásticos y poco importante en los metales)
- compresión.
FlexiónLa aplicación de la carga, y por lo tanto la deformación, se hace perpendicularmente al eje longitudinal del elemento elástico.
TorsiónSe produce una deformación alrededor del eje longitudinal del elemento elástico.
ELEMENTOS ACTIVOS-CARGA DEFORMACIÓN-
CARGA Y DEFORMACIÓN En el aparato ortodóncico ligado a la dentición, permiten que
ambas formaciones (LP y Arco) se deformen cuando se aplica una carga sobre ellos.
Esta circunstancia puede influir en el comportamiento clínico final del mecanismo.
CURVA CARGA-DEFORMACIÓN: La curva carga-deformación de cierto elemento puede
describirnos su comportamiento y, por lo tanto, servirnos también para predecirlo.
CARGA Y DEFORMACIÓN
Una fuerza externa (Tensión, estrés o carga) produce una deformación y cuando quitamos la carga, pueden ocurrir dos situaciones:
Comportamiento elástico del materialEl material puede volver a su situación inicial pasiva
Comportamiento inelástico o deformación plásticaNo regresa, parcial o totalmente, a la configuración
pasiva inicial:
ELEMENTOS ACTIVOS-CARGA DEFORMACIÓN-
COMPORTAMIENTO ELÁSTICO
DEFORMACIÓN PLÁSTICA
Si sobre un gráfico, en uno de sus ejes describimos la carga que vamos aplicando y en el otro la deformación obtenida en cada carga, obtendremos un gráfico llamado de carga-deformación.
La deformación es directamente proporcional a la carga hasta un determinado punto llamado Límite Proporcional.
Límite Elástico: puede coincidir o no con el límite proporcional. Este es el punto hasta el cual, si liberamos la carga, el material regresa a la disposición inicial. Después de este punto, el material no regresa a la posición inicial, sino que sufre una deformación permanente.
ELEMENTOS ACTIVOS-CARGA DEFORMACIÓN-
A partir del límite proporcional, la deformación que sufre el material no es proporcional a la carga, por lo que la línea no es recta, sino que sigue un trazado curvo y termina al romperse el material.
Cuando se supera el Límite Elástico, al liberar la carga, el material no regresa a la posición inicial, sino que sufre una deformación permanente.
DEFORMACIÓN PLÁSTICA
COMPORTAMIENTO ELÁSTICO
< L.E.
> L.E.
La inclinación de la porción lineal del diagrama refleja la rigidez (resistencia a la deformacion)del material.
La deformación que tiene lugar hasta el límite elástico viene a ser la amplitud de trabajo.
ELEMENTOS ACTIVOS-CARGA DEFORMACIÓN-
Cuando superamos el límite elástico del alambre y liberamos la carga, volvemos a la base del gráfico, pero no al punto de intersección de los ejes, ya que existe cierta cantidad de deformación permanente.
A partir de ese nuevo punto, la deformación vuelve a ser proporcional a la carga, pero aparece un nuevo límite elástico y un nuevo punto de fractura.
Ductilidad: Capacidad que tiene un alambre de deformarse plásticamente antes de romperse.
Un material es quebradizo cuando su ductilidad es escasa o nula. En ausencia total de ductilidad, el límite elástico y el punto de fractura
coinciden.
ELEMENTOS ACTIVOS-CARGA DEFORMACIÓN-
El comportamiento de los elásticos o elastómeros en carga-deformación dibuja un gráfico equivalente al de los metales, pero muestra alguna diferencias importantes:
La curva está formada por dos o tres partes. Una vez rebasado el límite elástico, la dirección de la curva es
contraria a la que encontrábamos en la de los metales. Al liberar la carga, la recuperación elástica no es total(queda
alguna deformación permanente)
ELEMENTOS ACTIVOS-CARGA DEFORMACIÓN-
Al interrumpir la carga, queda cierta deformación.*
LÍMITE ELÁSTICO.Una vez rebasado, cambia la dirección de la curva.
FACTORES DEL COMPORTAMIENTO ELÁSTICO DE LOS METALES
Los principales factores que afectan el comportamiento elástico de los metales son:
Composición. Manufactura. Características dimensionales. Modo de activación.
ELEMENTOS ACTIVOS
-FACTORES DEL COMPORTAMIENTO-
(Pág.282)
