Centres de résistance des groupes dentaires et mécanique orthodontique

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Article original Original article

Centres de résistance des groupes dentaires et mécanique orthodontique 2. Applications Centers of resistance of tooth groups and orthodontic mechanics II. Applications

Jacques FAURE, Fidèle NABBOUT, Christine MARCHAL-SIXOU, Arlette OUEISS

Résumé

Summary

À l’heure où l’orthodontie a de plus en plus recours aux ancrages « absolus », il semble néanmoins intéressant de faire le point sur l’ancrage dentaire. En effet, l’ancrage stabile dentaire restera essentiel tant que les microvis ne seront pas un instrument systématique présent dans toute thérapeutique multiattache. Par ailleurs, l’ancrage dentaire contrôle seul les composantes non parallèles à la direction de la traction exercée par la vis Enfin, l’ancrage mobile conditionne toute la mécanique, avec comme sans microvis. L’utilisation du scanner 3D et des logiciels C2000-Cépha et Cépha3DT, a permis de calculer, à travers la notion de volume radiculaire, les ancrages des groupes dentaires classiquement mobilisés en mécanique orthodontique. Nous étudierons la mécanique globale d’arcade, et les mécaniques sectorielles, avec ou sans liaison rigide entre les groupes stabile et mobile, ceci dans le cas d‘emploi de forces extraorales ou dans le cas d’emploi de microvis.

At a time when orthodontists are calling more and more on “absolute” anchorage, it is nonetheless useful to take stock on dental anchorage. Indeed, dental stabile anchorage will remain essential until such a time as microscrews are used systematically in all forms of multi-attachment treatment. Moreover, dental anchorage alone controls the components which are non-parallel to the direction of the traction exerted by the screw. Finally, mobile anchorage governs all forms of mechanics with or without microscrews. Using 3D cat scans, C2000-Cepha and Cepha3DT software and the principle of root volume, we were able to calculate the anchorage for tooth groups conventionally mobilized using mechanical orthodontics. We will examine total arch mechanics and segmental mechanics, with or without a rigid connection between the stabile and mobile groups and in situations involving the use of extraoral force or microscrews.

Mots-clés

Key-words

• Ancrage. • Centre de résistance. • Scanner 3D. • Mécanique. • Microvis. • Forces directionnelles.

• Anchorage. • Centers of resistance. • 3D Cat scan. • Mechanics. • Microscrew. • Directional forces.

Service ODF, Faculté de Chirurgie Dentaire, Université Toulouse III, 3 Chemin des Maraîchers, 31400 Toulouse.

Correspondance et tirés à part / Correspondence and reprints: J. FAURE, Service ODF, Faculté de Chirurgie Dentaire, Université Toulouse III, 3 Chemin des Maraîchers, 31400 Toulouse. [email protected]

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Introduction

Introduction

L’orthodontie multiattache mobilise usuellement à chaque étape divers groupes dentaires solidarisés, résistance mobile, en prenant appui sur d’autres groupes solidarisés, résistance stabile.

– de la résultante des forces appliquées : somme vectorielle de ces forces et responsable de la translation (parallèle à cette résultante) – du moment résultant par rapport au centre de résistance du groupe : somme vectorielle des moments résultants des différentes forces par rapport au centre de résistance (rotation autour du vecteur moment résultant dans le sens direct).

At each stage of treatment, multi-attachment orthodontics generally mobilizes different groups of interconnected teeth, known as the mobile resistance, by seeking support from other interconnected teeth, termed the stabile resistance. Conventionally, in a very schematic approach in which there exists only one direction force and one displacement force parallel to the arch, the mechanical device (spring or elastic) connecting the two groups has to be powerful enough to mobilize the first group while unable to budge the second. Such is the simple law defined by French odontostomatologist, Bertrand de Névrezé. By evaluating the centers of resistance, weight and location of these groups of teeth, we can make a rigorous analysis of the mechanics required. The latter is complex when dealing with threedimensional space since the moments and forces, on the one hand, and the three directions of space, on the other, are interdependent. However, this analysis will govern the resulting movements, both wanted and unwanted. In the presence of a free tooth group, and in order to determine the displacement generated by a force system, it is necessary to calculate: – the resultant of the applied forces: the vectorial sum of these forces responsible for the translation (parallel to the resultant); – the resultant moment relative to the group’s center of resistance: the vectorial sum of the resultant moments of the different forces relative to the center of resistance (rotation around the resultant moment vector in the direct direction).

Nous envisagerons les systèmes mécaniques possibles en orthodontie : – la mécanique globale d’arcade, qui déplace toute l’arcade sans effectuer de déplacements internes à l’arcade ; – la mécanique sectorielle ou intra-arcade qui déplace un secteur dentaire, groupe solidarisé, par rapport à un autre secteur, groupe solidarisé (le plus solide des deux groupes constitue la résistance stabile et il doit être mobilisé a minima, le plus léger constitue la résistance mobile, c’est lui qui doit être déplacé) ; – le lien entre les deux groupes peut être rigide, et nous devons l’analyser comme une « liaison » de type glissière ; lorsque ce lien n’est pas rigide, nous devons analyser le déplacement de deux groupes indépendants. Nous avons ainsi trois situations mécaniques différentes. Par ailleurs les mécaniques intra-arcades peuvent être soutenues par des forces extérieures à l’arcade (extraorales, intermaxillaires, ou ancrées sur des microvis), directement lorsque ces forces sont exercées sur le groupe à mobiliser, indirectement lorsque ces forces sont exercées sur le groupe stabile en « renfort d’ancrage ». Nous analysons ces différentes possibilités dans le cadre d’une mécanique conventionnelle et dans le cadre d’une mécanique reposant sur l’emploi de microvis. Afin de faciliter la lecture des analyses et des schémas, nous raisonnerons toujours sur une arcade maxillaire de Classe II2, c’est-

We will consider the various mechanical systems available in orthodontics: – global arch mechanics, which displaces the entire arch without producing displacements internal to the arch; – segmental intraarch mechanics, which displaces a dental segment, or interconnected group, relative to another segment or interconnected group (the more solid of the two constitutes the stabile resistance and needs to be mobilized as little as possible, while the lighter of the two constitutes the mobile resistance destined to be displaced); – The connector between the two groups can be a rigid device and needs to be analysed as a “slide-rail-type” connection. When the connection between the two groups is not a rigid link, we need to analyze the displacement of the two independent groups. There are thus three different mechanical situations. Moreover, intraarch mechanics can be supported by forces external to the arch (extraoral, intermaxillary, or microscrew anchorage). This support is direct when the forces are exerted on the group destined to be mobilized and indirect when the forces are applied on the stabile group as “additional anchorage”. We will analyze these various situations in the context of conventional mechanics as well as in a setting involving microscrews. In order to make it easier to interpret the analyses and diagrams, we will systematically illustrate our analysis with a Class II,2 maxillary

Classiquement, dans une approche très schématique où il n’existe qu’une direction de force comme de déplacement parallèlement à l’arcade, l’élément mécanique (ressort ou élastique) liant les deux groupes doit être suffisant pour mobiliser le premier groupe et insuffisant pour ébranler le second. C’est la règle simpliste de Bertrand de Névrezé. La détermination des centres de résistance de ces groupes dentaires, poids et localisation, permet une analyse rigoureuse de la mécanique ; celle-ci est complexe dès qu’on envisage un espace à trois dimensions, puisque les moments et les forces d’une part et les trois sens de l’espace d’autre part, sont interdépendants ; mais cette analyse conditionne les mouvements résultants, souhaités comme parasites. Pour un groupe dentaire libre, la connaissance du déplacement induit par un système de forces passe par le calcul :

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à-dire basculée dans le sens horaire avec supraclusion incisive d’origine maxillaire, avec une DDM associée ayant exigé le sacrifice de 14-24. L’objectif thérapeutique est donc le recul-ingression de l’arcade et surtout bien sûr, du groupe incisif ou du groupe incisivo-canin, et la bascule antihoraire de cette arcade.

arch, i.e. a clockwise rotation with maxillary incisal deepbite, and an associated TSALD having required extraction of 14-24. Treatment is thus aimed at retraction and intrusion of the arch as well, obviously, as of the incisor or incisor-canine segment, and at achieving anticlockwise rotation of the arch.

Mécanique conventionnelle

Conventional mechanics

C’est la mécanique classique employée avant l’apparition des microvis et qui utilise comme forces extérieures à l’arcade seulement des forces extraorales ou intermaxillaires. Comme annoncé plus haut, nous distinguerons trois mécaniquestypes : – mécanique globale d’arcade ; – mécanique intra-arcade ou sectorielle avec lien rigide ; – mécanique intra-arcade ou sectorielle sans lien rigide.

This is the classical mechanics applied before the advent of microscrews which makes exclusive use of extraoral or intermaxillary forces to exert forces external to the arch. As mentioned above, we will distinguish three types of mechanics: – total arch mechanics; – intraarch or segmental mechanics using a rigid connector; – intraarch or segmental mechanics without a rigid connector.

Mécanique globale d’arcade

Total arch mechanics

Conditions de définition L’arcade est solidarisée par un arc lourd (.019 × .026 ou « de pleine taille » .022 × .028), interdisant tout déplacement dentaire, même minime (vertical, vestibulo-lingual, torque, tipping, rotation axiale) à l’intérieur de l’arcade. Les glissements le long de l’arc sont impossibles soit parce qu’il n’existe pas d’espace, soit parce que ceux-ci sont maintenus « en force » (stop soudés mésiaux et distaux aux dents voisines d’un espace d’extraction, ressort à spires jointes bloquant cet espace, « by-pass » avec des steps bien au contact des brackets des dents voisines, …). L’arcade ne peut se déplacer en translation comme en rotation que globalement.

Conditions of definition The arch is interconnected using a heavy .019×.026 or full-size .022×.028 archwire to prevent any tooth movement, however minimal (vertical, vestibulo-lingual, torque, tipping, axial rotation), within the arch. Sliding along the arch is impossible as there is no available space either because any spaces have been forcefully immobilized using mesial and distal stops welded on teeth adjacent to an extraction space, joined coil springs blocking the space, (by-passes with steps in close contact with the brackets on neighboring teeth, etc.). The arch can be translated or rotated only en masse.

Analyse (fig. 1) Une force directionnelle antéropostérieure haute est mise en place sur le secteur incisivo-canine maxillaire (HPHG).

Analysis (fig. 1) High anteroposterior directional force was installed in the upper incisor-canine segment (HPHG).

a

b

Fig. 1 : Mécaniqe globale d’arcade. a : Analyse de la mécanique par rapport au centre de résistance d’arcade. La bascule d’arcade dépend de la position de l’axe de la force par rapport au centre de résistance d’arcade. L’efficacité de la bascule antihoraire recherchée dépend de la localisation du point d’application ; les forces directionnelles hautes (HPHG) constituent bien sûr la meilleure option. b : Effet : translation en haut et en arrière et rotation anti-horaire. Fig. 1: Total arch mechanics. a: Analysis of the mechanics relative to the center of resistance of the arch. Rotation of the arch is dependent on the position of the axis of the force relative to the arch’s centre of resistance. The efficacy of the desired anticlockwise rotation is dependent on the location of the point of application; HPHG offers the best solution. b: Effect: upward and backward translation and anticlockwise rotation.

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Le centre de résistance à prendre en compte est celui de l’arcade globale (sans 14-24). La résultante est la force elle-même : translation de l’arcade vers le haut et vers l’arrière. L’axe de la force passe au-dessus du centre de résistance, le moment résultant (ici une seule force donc un seul moment) est antihoraire : rotation antihoraire de l’arcade. La bascule de l’arcade dépend, dans une mécanique globale d’arcade, de la position du centre de résistance de l’arcade globale par rapport à l’axe de la force. Comme corollaire, il est évident qu’une force extraorale sur arc facial, ancrée sur 16-26 ou 17-27, induirait une rotation horaire de l’arcade.

The center of resistance to be considered was the total arch center of resistance (without 14-24). The resultant was the force itself: translation of the arch upwards and backwards. The axis of the force passed above the center of resistance, the resultant moment (here a single moment because only one force) was anticlockwise: anticlockwise arch rotation. In total arch mechanics, arch rotation is dependent on the position of the center of resistance of the entire arch relative to the force axis. In corollary, it is obvious that extraoral force applied to a facebow anchored on 16-26 or 17-27 will generate clockwise arch rotation.

Mécanique intra-arcade ou sectorielle avec lien rigide (glissière)

Intraarch or segmental mechanics using a rigid connector (slide-rail)

Conditions de définition L’arcade est solidarisée par un arc lourd (.019 × .026) interdisant tout déplacement même minime (vertical, vestibulo-lingual, torque, tipping, rotation axiale). De même, toute flexion de l’arc (même au niveau des espaces d’extraction) est supposée impossible. Les dents sont divisées en deux groupes : le groupe stabile que l’on souhaite mobiliser au minimum, et le groupe mobile des dents à déplacer. Les dents de chaque groupe sont solidarisées, mais non obligatoirement jointives (le groupe stabile peut comporter par exemple les 4 incisives et 5-6-7 solidarisées à distance, dans une étape de recul canin). Les glissements le long de l’arc sont possibles et soigneusement contrôlés, ils permettent le déplacement d’un groupe par rapport à l’autre.

Conditions of definition The arch was interconnected using a sturdy .019×.026 archwire to prevent any movement, however minimal (vertical, vestibulolingual, torque, tipping, axial rotation). Likewise, bending of the archwire (even at the extraction spaces) was assumed to be impossible. The teeth were divided into two groups: the stabile group intended to move as little as possible and the mobile group of teeth requiring displacement. The teeth in each group were interconnected, but not necessarily binding adjacent teeth (e.g. the stabile group could include the 4 incisors plus interconnected 5-6-7 connected at a distance to them, during a canine retraction phase). Sliding along the archwire was possible and closely controlled to allow displacement of one group relative to the other.

Clinique Ce dispositif est très largement utilisé dans les mécaniques de glissement (basées en général sur des brackets ayant une gorge de .022). Il peut concerner les déplacements des dents extrêmes : groupe incisif, groupe incisivo-canin, groupe molaire, groupe seconde prémolaire-molaire. Le reste de l’arcade constituant l’ancrage stabile. Il peut concerner les déplacements des dents intermédiaires : canines ou prémolaires. Le second groupe dentaire, groupe stabile étant constitué par les dents antérieures et postérieures solidarisées « à distance ».

Clinical This device is very widely used in sliding mechanics, generally based on brackets with a .022 slot.

Analyse mécanique Ce système est une liaison, de type glissière, et nous l’analyserons comme tel. Une liaison est un système mécanique qui limite le nombre de degrés de liberté d’un solide matériel (exemple : charnière, rotule, articulation de Cardan, glissière). La glissière (liaison la plus simple) permet seulement un degré de liberté ; la translation se retrouve dans le tiroir de l’armoire ou dans le wagonnet sur un rail.

Mechanical analysis This type of system involves a slide-rail-type connection and we will analyse it as such. A connection is a mechanical system which limits the number of degrees of freedom of a material solid (e.g. a hinge, ball-andsocket joint, universal joint, slide-rail). The slide-rail, the simplest type of connector, allows only one degree of freedom. Translation is illustrated by the sliding of a drawer or a railway coach rolling on the track.

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It can be applied to movements of extreme teeth: the incisor, incisorcanine, molar, and second molar-molar groups, the rest of the arch providing stabile anchorage. It can be involved in displacement of intermediary teeth: canines or premolars. The second tooth group, the stabile group, would then comprise anterior and posterior teeth interconnected “remotely”.

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Fig. 2 : Mécanique du solide lié : glissière. Fh : composante compatible avec la liaison : déplacement ; Fv : composante incompatible avec la liaison : compensée par la résistance de la liaison, Rl, ou bien déplacement du système (ici le rail). Fig. 2: Mechanics of the bound solid: slide-rail. Fh: component compatible with the connector: displacement; Fv: component incompatible with the connector: counterbalanced by the resistance of the connector, RI, or displacement of the system (here, the rail).

Pour analyser un tel système, on décompose la force appliquée sur le wagonnet ou le tiroir (fig. 2) : – les composantes « compatibles » avec la liaison (dans ce cas parallèles à la glissière) provoquent le déplacement compatible : c’est-à-dire le déplacement du wagonnet ou du tiroir, sur le rail ou dans sa glissière. – les composantes incompatibles (perpendiculaires au rail ou à la glissière) se heurtent à la résistance de la liaison. Leur effet concerne le dispositif complet : le rail peut se déplacer légèrement ou même se briser.

To analyse a system of this kind, it is necessary to break down the force applied to the coach or the drawer (fig. 2): – the components which are “compatible” with the connector (in this instance, parallel to the slide-rail) generate compatible displacement, i.e. the movement of the coach on the rails or the drawer on its slide-rail; – the components incompatible with the connector (perpendicular to the rail or slide-rail) will encounter resistance from the connector. The components can impact the whole structure and the rail can be displaced or even broken.

Analyse clinique (fig. 3 a, b et c) La force active est en général appliquée sur le groupe dentaire à mobiliser, mais elle peut aussi être appliquée en « renfort d’ancrage » sur le groupe stabile. Toujours devant la même situation clinique, la force directionnelle appliquée sur le secteur antérieur se décompose en une force parallèle à l’arc, Fh, compatible avec la liaison, et une force perpendiculaire à l’arc, Fv, incompatible.

Clinical analysis (fig. 3) Active force is generally applied to the dental segment requiring mobilization but it can also be exerted to enhance anchorage at the stabile group. Still using the same clinical situation, the directional force applied to the anterior segment breaks down into a force parallel to the archwire, Fh, which is compatible with the connector, and a perpendicular force, Fv, which is incompatible.

a

b

c

Fig. 3 : Mécanique intra-arcade ou sectorielle avec liaison rigide (glissière), soutenue directement par une force appliquée sur le secteur « mobile ». a : Analyse de la mécanique : Fh compatible avec la liaison détermine le glissement et Fv incompatible provoque une ingression et une rotation antihoraire de l’arcade globale. b : Glissement. c : Ingression et rotation antihoraire de l’arcade globale. Fig. 3: Intraarch or segmental mechanics with rigid connector (slide-rail), supported directly by a force applied to the “mobile” segment. a: Analysis of the mechanics: Fh compatible with the connector conditions the sliding and incompatible Fv generates intrusion and anticlockwise rotation of the total arch. b: Sliding. c: Intrusion and anticlockwise rotation of the total arch.

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Fh détermine le mouvement interne à l’arcade, le déplacement mettra en cause seulement la résistance du groupe incisivo-canin (6 unités d’ancrage). Fv se heurte à la résistance globale de l’arcade : pour déterminer son effet, nous raisonnons en mécanique globale d’arcade (centre de résistance de poids 15.5 unités d’ancrage, situé au niveau de 15-25, à 18,8 mm de 11-21, soit à 15 mm de l’ancrage de la force directionnelle, entre 11-21 et 12-22). L’arcade connaît donc une résultante générale verticale et de faible intensité, Fv, et un moment résultant antihoraire fort Fv × 15 mm. Elle se déplace très légèrement vers le haut et effectue surtout une bascule antihoraire. D’une manière générale, l’effet sur l’arcade dépend dans ce type de mécanique : 1 : de l’orientation de la force par rapport à l’arc, ou à la ligne d’arcade : force vers le haut ou vers le bas ; 2 : de la position du point d’application par rapport au centre de résistance de l’arcade globale.

Fh determines the movement within the arch and the displacement will challenge only the resistance of the incisor-canine group (6 anchorage units). Fv runs into overall resistance from the arch. In order to assess its impact we calculate in terms of total arch resistance (center of weight resistance of 135.5 units of anchorage, located at 15-25, 18.8 mm from 11-21, i.e. 15 mm from the anchorage of the directional force located between 11-21 and 12-22). The arch thus experiences a weak vertical general resultant, Fv, and a strong, resultant moment Fv×15 mm. It moves very slightly upwards and, above all, rotates in an anticlockwise direction.

Mécanique intra-arcade ou sectorielle sans lien rigide

Intraarch or segmental mechanics without a rigid connector

Conditions de définition La liaison entre les groupes dentaires mobile et stabile est insuffisamment rigide : – soit parce que la section de l’arc est insuffisante ; – soit parce que la portion d’arc fléchissante est très importante (site d’extraction très ouvert) ; – soit parce qu’il existe des boucles importantes qui augmentent la longueur des segments fléchissants ; – soit parce que la traction de rapprochement est très importante, et donc capable de fléchir l’arc ; – soit pour plusieurs de ces raisons simultanément. Rappelons qu’une boucle de type « key loop » ou « goutte d’eau », introduite dans un espace canine-prémolaire par exemple, vise à augmenter la longueur des segments fléchissants en ouverture-fermeture, dans un facteur 2,5 à 3 (selon la taille de la boucle et sa forme). Mais ces secteurs fléchissants interviennent aussi dans la flexion transversale ou verticale. Ainsi un arc .019 × .026 acier adopte, par adjonction d’une boucle de fermeture, le comportement d’un fil rond .018 acier, voire nitinol (voir : Annexe) en flexion dans un plan parallèle à l’arcade ou dans un plan horizontal.

Conditions of definition The connector between the mobile and stabile tooth groups is insufficiently rigid because: – the archwire section is inadequate, or – the archwire comprises a very significant flexing portion (very open extraction site), or – the presence of large loops increasing the length of the flexing portions, or – strong traction bringing the segments closer and possibly flexing the archwire, or – several of the above reasons operating simultaneously. It should be noted that key- or waterdrop-type loops, placed, for instance, at a canine-premolar space, are designed to increase the length of the flexing segments on opening and closing by a factor of 2.5 to 3 (depending on the size and shape of the loop). However, these flexing portions also impact upon transverse or vertical flexion. Thus, a .019×.026 stainless steel archwire with a closure loop behaves, on bending, like a round .018 steel, or even nitinol, wire (Addendum) in a plane parallel to the arch or on a horizontal plane.

Analyse mécanique L’analyse mécanique d’un tel système exige la prise en compte de deux groupes séparés, ayant chacun son centre de résistance et sa valeur d’ancrage. Entre ces deux groupes, un ressort exerce une action complexe, qui peut très souvent être schématisée par une simple action de séparation ou d’ouverture, ou bien de rapprochement ou de fermeture. Bien sûr, sur le groupe mobile comme sur le groupe stabile, peuvent s’exercer des forces extérieures à l’arcade (extraorales ou intermaxillaires).

Mechanical analysis Mechanical analysis of a system of this kind demands that one take into account two separate groups, each having its own center of resistance and anchorage value. A spring located between the two groups exerts a complex effect which can often be illustrated schematically by a simple movement of separation or opening or else of coming together and closure. Obviously, both the mobile and the stabile group can be subjected to forces (extraoral or intermaxillary) external to the arch.

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Generally speaking, the impact upon the arch is dependent, in this type of mechanics, upon: 1: the orientation of the force relative to the archwire, or to the line of the arch: upward or downward force; 2: the position of the point of application relative to the total arch center of resistance.

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Analyse clinique (fig. 4) Les dispositifs de recul incisif ou incisivo-canin, comme les dispositifs de perte d’ancrage sur les groupes molaires utilisant des boucles de fermeture, doivent s’analyser de cette manière. Si nous étudions une mécanique de recul ingression incisivocanin (fig. 4a), employant un arc à boucles, avec des steps ingressifs sur le secteur antérieur, la boucle exerce, de part et d’autre, des forces de rapprochement et d’ingression (antérieure)égression (postérieure) (fig. 4b et 4c). L’analyse mécanique est conduite en utilisant les centres de résistance des deux groupes. On notera l’égression-avancée du groupe stabile et le reculingression du groupe mobile plus important du fait de la différence de poids des ancrages (9/4). On notera aussi la rotation antihoraire du secteur postérieur et le « rabbiting » du groupe antérieur. Une force directionnelle haute peut être appliquée sur le groupe antérieur (fig. 4f). Son effet s’analyse par rapport au centre de résistance du groupe antérieur et s’ajoute à l’effet précédent, renforçant le recul-ingression et le « rabbiting ». Une force extraorale sur arc facial peut être appliquée sur le secteur postérieur, en « renfort d’ancrage » (fig. 4g). Son effet s’analyse par rapport au centre de résistance du groupe postérieur ; il contrecarre les effets de la boucle en introduisant une ingression-recul et une rotation antihoraire.

Clinical analysis (fig. 4) Incisor or incisor-canine retraction systems, similar to loss of anchorage systems for molar groups using closure loops, should be analyzed in this way. If one examines an incisor-canine retraction-intrusion mechanics system (fig. 4a), using a loop archwire with intrusion steps on the anterior segment, the loop exerts, on both sides, forces generating distance reduction and intrusion (anterior)-extrusion (posterior) (fig. 4b and 4c). Mechanical analysis is conducted using the centers of resistance of the two groups. Note the extrusion-advancement of the stabile group and the more pronounced retraction-intrusion of the mobile group due to the difference in weight of the two anchorages (9/4). Observe also the anticlockwise rotation in the posterior sector and the rabbiting of the anterior group. A high directional force can be applied to the anterior group (fig. 4f). Its impact is analyzed relative to the center of resistance of the anterior group and cumulates with the previous impact, underscoring the retraction-intrusion and the rabbiting. Extraoral force on a facebow can be applied to the posterior segment to reinforce the anchorage (fig. 4g). Its impact is analyzed relative to the center of resistance of the posterior group. It counteracts the effects of the loop by generating intrusion-retraction and anticlockwise rotation.

Mécanique intra-arcade ou sectorielle mixte

Intraarch or mixed segmental mechanics

Nous avons envisagé plus haut deux modèles extrêmes : dans le paragraphe « Mécanique intra-arcade ou sectorielle avec lien rigide », une glissière parfaite, sans flexion de l’arc et dans le paragraphe « Mécanique intra-arcade ou sectorielle sans lien rigide », deux blocs dentaires indépendants reliés par un ressort de rapprochement et une rigidité transversale de l’arc minime. Le modèle de la glissière s’appliquera d’autant plus parfaitement que : – la section de l’arc est suffisante ; – la portion fléchissante de l’arc est faible (site d’extraction déjà partiellement fermé ou diastème réduit) ; – il n’y a pas de boucles de fermeture importantes (mécanique de glissement) ; – la traction de rapprochement est modérée, et donc incapable de fléchir l’arc ; – l’ancrage du groupe mobile est faible, ce qui limite la contrainte fléchissante sur l’arc (liée au « rabbiting » que tend à provoquer le recul antérieur) : modèle théorique encore plus valable pour un recul canin ou un recul incisif que pour un recul incisivo-canin ; – l’élément mobile est intermédiaire et non pas terminal : le modèle théorique s’appliquera mieux dans une perte d’ancrage sur 36-46 que sur 37-47. En clinique, nous rencontrerons parfois des situations intermédiaires ou mixtes.

Above, we considered two extreme models: in “Intraarch or segmental mechanics using a rigid connector (slide-rail)”, we described a perfect slide-rail with no archwire bending and, in “Intraarch or segmental mechanics without a rigid connector”, two independent dental segments connected by a closing spring and with minimum transverse archwire rigidity. The splint model can be applied all the more thoroughly as:

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– the archwire section is adequate; – the flexing portion of the archwire has low delivered force (extraction site already partially closed and reduced diastema); – there are no major closure loops (sliding mechanics); – the traction designed to bring the groups closer is moderate, and thus incapable of flexing the archwire; – anchorage of the mobile group is low, thus reducing the bending stress on the archwire (related to the rabbiting which tends to trigger anterior retraction). This is a theoretical model more valid for canine or incisor retraction than for incisor-canine retraction; – the mobile group is intermediary and not terminal. The theoretical model will apply better with anchorage loss at 36-46 than at 37-47. In the clinical context, we occasionally encounter intermediary or mixed situations.

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a

c

b

d

e

f

g

Fig. 4 : Mécanique intra-arcade ou sectorielle sans liaison rigide. a : Analyse de la mécanique : toute la mécanique repose sur les déterminations des centres de résistance des groupes de dents solidarisées. b : Le secteur postérieur ou stabile, subit une traction en avant et légèrement vers le bas, ainsi qu’une forte version en avant (tip forward). c : Le secteur antérieur ou mobile, subit une translation de recul fort et de légère ingression, ainsi qu’une forte palato-version. d : Situation de départ et mécanique. e : effet. f : Mécanique soutenue directement par une force appliquée sur le secteur « mobile » ; l’action globale est la somme des actions de l’arc (bleu) et de la force extraorale (vert). g : Mécanique soutenue indirectement par une force appliquée sur le secteur « stabile », ou renfort d’ancrage. L’action globale est la somme des actions de l’arc (bleu) et de la force extraorale (vert). Fig. 4: Intraarch or segmental mechanics with no rigid connector. a: Mechanics analysis: the mechanics depend entirely on the determinations of the centers of resistance of the groups of interconnected teeth. b: The posterior or stabile segment undergoes traction forwards and slightly downwards as well as marked tip forward. c: The anterior or mobile segment undergoes strong retraction translation and slight intrusion as well as pronounced palatal tipping. d: Initial situation and mechanics. e: Effect. f: Mechanics maintained directly by a force applied to the “mobile” segment. The total impact is the sum of the impacts of the archwire (blue) and of the extraoral force (green). g: Mechanics maintained indirectly by a force applied to the “stabile” segment, or anchorage reinforcement. The total impact is the sum of the impacts of the archwire (blue) and of the extraoral force.

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Mécanique reposant sur l’emploi de microvis

Mechanics using microscrews

Il est frappant de voir comment les orthodontistes criblent leurs patients de microvis, sans trop réfléchir à la mécanique. La majeure partie de la littérature s’intéresse aux différents modèles de vis, aux méthodes d’insertion, aux pourcentages d’échec… Les analyses mécaniques sont très rares (1, 3, 4, 5 et 6). La mise en œuvre d’une mécanique appropriée pour une étape thérapeutique donnée est très rarement discutée (choix du site d’insertion/type d’ancrage sur l’arc ou sur les dents/mécanique globale ou sectorielle, de type glissière ou sans liaison rigide/ action directe sur le groupe mobile ou renfort d’ancrage sur le groupe stabile…). Le protocole complet intégrant les microvis au plan de traitement global n’est pas encore publié : choix du site et mise en place, technique d’utilisation, modification de la mécanique dans le cursus thérapeutique, déplacement de la microvis avec nouvelle mécanique, dépose des microvis… La plupart des cas présentés sont des cas extrêmes, qui remplissent d’admiration pour la prouesse réalisée, mais ont peu de valeur pédagogique. Comme précédemment, nous distinguerons trois mécaniquestypes : – mécanique globale d’arcade ; – mécanique intra-arcade ou sectorielle avec lien rigide ; – mécanique intra-arcade ou sectorielle sans lien rigide.

It is striking to see how orthodontists riddle their patients with microscrews without really considering the mechanics. On the whole, the literature is devoted to the different types of screws, insertion techniques and failure rates…

Mécanique globale d’arcade

Total arch mechanics

Conditions de définition et analyse mécanique Les conditions d’application, c’est-à-dire l’existence d’une arcade parfaitement solidarisée, sans mouvements internes, et l’analyse mécanique utilisant l’ancrage globale et le centre de résistance de l’arcade complète, restent d’actualité (cf. « Mécanique globale d’arcade » dans « Mécanique conventionelle ».)

Conditions of definition and mechanical analysis The conditions governing application, i.e. the presence of a perfectly interconnected arch with no internal movement and mechanical analysis using total anchorage and the center of resistance of the entire arch, continue to be valid (cf. “Total archmechanics” in “Conventional mechanics”).

Analyse clinique (fig. 5) Les figures 5a-c montrent le principe de l’analyse clinique : avec une arcade solidarisée, une microvis haute et située juste en mésial de la racine des 15-25 et un ancrage sur l’arc, bas et antérieur, la force exercée directement à partir de la microvis aura une action d’ingression-recul et de bascule antihoraire. En déclinant les différentes positions respectives de la microvis, de l’ancrage sur l’arc et du centre de résistance de l’arcade globale (figures 5d, 5e et 5f), on peut choisir sa mécanique.

Clinical analysis (fig. 5) Diagrams 5a-c show the principle underpinning clinical analysis: with an interconnected arch, a microscrew placed high and just mesial of the root of 15-25 and low and anterior anchorage on the archwire, the force exerted directly from the microscrew will generate intrusion-retraction and anticlockwise rotation. By comparing the different respective positions of the microscrew, the anchorage on the archwire and the center of resistance of the total arch (fig. 5d, 5e and 5f), one can select the appropriate mechanics. It should be remembered that: – arch rotation is dependent on the value of the center of resistance of the arch relative to the microscrew-anchorage axis on the archwire (force axis);

On se rappellera que : – la bascule d’arcade dépend du niveau relatif du centre de résistance d’arcade par rapport à l’axe microvisancrage sur l’arc (axe de la force) ;

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There are very few mechanical analyses (1, 3, 4, 5 and 6). Little thought has been given to implementation of a mechanics appropriate to a given treatment stage (choice of insertion site/ type of anchorage on the archwire or on the teeth/ total or segmental mechanics, slide-type or with no rigid connector/direct impact on the mobile group or extra anchorage on the stabile group…). A complete protocol integrating microscrews into the total treatment plan has yet to be published. It would include: choice of site and insertion point, instructions on use, change of mechanics in the treatment cursus, displacement of the microscrew due to the new mechanics, microscrew removal… Most of the cases presented are extreme cases and inspire admiration for the feat accomplished but have little pedagogical value. As previously, we will distinguish three different types of mechanics: – total arch mechanics ; – intraarch or segmental mechanics with rigid connector; – intraarch or segmental mechanics with no rigid connector.

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Fig. 5 : Microvis : mécanique globale d’arcade. a : Légende. b : Analyse mécanique. c : Effet clinique : ingression-recul et rotation antihoraire de l’arcade globale. d-f : Différentes situations possibles : 1) la bascule d’arcade dépend du niveau relatif du centre de résistance d’arcade par rapport à l’axe microvis-ancrage sur l’arc (axe de la force) ; 2) la translation d’arcade dépend du niveau relatif de l’ancrage sur l’arc par rapport à la microvis (d : Bascule horaire. e : Translation pure. f : Bascule antihoraire). Fig. 5: Microscrews: total arch mechanics. a: Legend. b: Mechanical analysis. c: Clinical impact: intrusion-retraction and anticlockwise rotation of the entire arch. d-f: Different possible situations: arch rotation is dependent on the relative value of the center of resistance of the arch relative to the microscrew-anchorage axis on the archwire (force axis); arch translation is dependent on the relative amount of the anchorage on the archwire relative to the microscrew (d: Clockwise rotation. e: Pure translation. f: Anticlockwise rotation).

– la translation d’arcade dépend du niveau relatif de l’ancrage sur l’arc par rapport à la microvis.

– translation of the arch is dependent on the value of the anchorage on the archwire relative to the microscrew.

Cas n° 1 (fig. 6) Il s’agit d’une reprise de traitement dans une situation clinique de Classe II 2 (patiente déjà traitée en multiattache). Le plan de traitement avec sacrifice des 4 dents de sagesse suppose un maintien rigoureux de l’incisive mandibulaire, donc une préparation d’ancrage forte. À l’arcade maxillaire le recul important appelle des microvis. Après le recul primaire des groupes 5-6-7, il faudra, soit replacer les vis, soit achever le recul antérieur par mécanique de Classe II ou en ancrage réciproque sur les 5-6-7, sur-reculées préalablement dans ce cas.

Case n°1 (fig. 6) This was a case of second-line repair treatment on a female patient presenting a clinical Class II,2 who had previously received multi-attachment treatment. A treatment plan calling for extraction of the 4 wisdom teeth presupposes careful maintenance of the mandibular incisors, and hence powerful anchorage preparation. The major maxillary arch retraction called for microscrews. After primary retraction of the 5-6-7 groups, it was necessary either to replace the screws or complete the anterior retraction using Class II mechanics or by reciprocal anchorage on 5-6-7, which would have been previously over-retracted in this case. Mandibular mechanics involved total arch mechanics (mainly a distalizing action).

La mécanique mandibulaire est une mécanique globale d’arcade (essentiellement action distalante).

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Fig. 6 : Exemple n° 1, documents cliniques. Fig. 6: Example n°1, clinical documents.

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Mécanique intra-arcade ou sectorielle avec lien rigide (glissière)

Intraarch or segmental mechanics with rigid connector (slide-rail)

Conditions de définition et analyse mécanique Les conditions mécaniques sont celles définies au paragraphe « Mécanique intra-arcade ou sectorielle avec lien rigide » ; il existe une glissière parfaitement rigide qui permet seulement au groupe « mobile » de se déplacer par rapport au groupe stabile. L’analyse sépare les composantes parallèles à la glissière, qui induisent les translations ou le « jeu » de la glissière, et les composantes incompatibles, qui se heurtent à la résistance globale de la glissière, c’est-à-dire de l’arcade.

Conditions of definition and mechanical analysis The mechanical conditions are those defined in “Intraarch or segmental mechanics using a rigid connector (slide-rail)”. A perfectly rigid slide-rail allows only the “mobile” group to move relative to the stabile group. The analysis distinguishes the components parallel to the slide which induce the translations or “play” in the slide-rail from the incompatible components which encounter the overall resistance of the slide, i.e. the arch.

Force exercée directement sur l’élément mobile

Force exerted directly on the mobile group

Analyse clinique (fig. 7) Les schémas illustrent le principe de l’analyse clinique : avec une arcade solidarisée par un arc .019 × .026, sauf pour le glissement resté libre le long de l’arc, une microvis haute et située juste en mésial de la racine des 15-25 permet d’exercer directement sur le bloc incisif une force de recul haute. La composante parallèle à l’arc assure le recul incisif, sous réserve de la résistance globale de groupe (fig. 7b). La composante verticale entraîne une légère ingression ; elle est aussi responsable de la bascule antihoraire d’arcade (fig. 7c). En modifiant les différentes positions respectives de la microvis, de l’ancrage sur l’arc et du centre de résistance de l’arcade globale (fig. 7h et 7i), on peut choisir sa mécanique. On retiendra que: – la bascule d’arcade dépend du moment créé par la composante normale à l’arc/microvis ; – la translation verticale d’arcade dépend du sens de cette composante verticale.

Clinical analysis (fig. 7)

Cas n° 2 (fig. 8, cas traité par Guy Garnault) La situation clinique révèle une Classe III avec une édentation molaire mandibulaire complète. Le plan de traitement suppose un recul de l’arcade mandibulaire, important à cause de la Classe III occlusale et de l’encombrement, et difficile à réaliser faute d’ancrage molaire. Les microvis sont mises en place dans les secteurs postérieurs édentés, ainsi la force de traction est pratiquement parallèle à l’arcade. La composante verticale, est d’une part contrecarrée par la résistance de l’ensemble de l’arcade ; d’autre part elle s’exerce quasiment à la verticale du centre de résistance globale d’arcade donc sans effet de bascule ; enfin elle est très faible (fig. 8o).

Case n°2 (fig. 8, case treated by Guy Garnault) The clinical situation revealed a Class III with total mandibular molar edentulousness. The treatment plan called for major retraction of the mandibular arch on account of the occlusal Class III and the crowding. This was difficult to achieve for lack of molar anchorage. Microscrews were inserted in the edentulous posterior segments allowing the traction force to operate practically parallel to the arch. On the one hand, the vertical component was obstructed by the resistance of the entire arch. On the other, it was exerted almost vertical to the arch’s center of global resistance thus triggering no rotation. Finally, it was very weak (fig. 8o).

Force exercée sur l’élément stabile en « renfort d’ancrage »

Force exerted on the stabile group for added anchorage

Analyse clinique (fig. 9) La microvis mise en place entre 6 et 7 est solidarisée au bracket de 5 par une ligature métallique.

Clinical analysis (fig. 9) The microscrew inserted between 6 and 7 was fixed to the bracket at 5 using a metal tie.

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The diagrams illustrate the principle of clinical analysis. Using a .019×.026 archwire to interlock the arch, apart from the slide left free along the archwire, a microscrew located high and just mesial of the root of 15-25 exerts a high retraction force directly on the incisor segment. The component parallel to the archwire ensures incisal retraction, subject to overall group resistance (fig. 7b). The vertical component generates mild intrusion. It is also responsible for the anticlockwise arch rotation (fig. 7c). One can select one’s mechanics by modifying the different respective positions of the microscrew, the anchorage on the archwire and the center of resistance of the overall arch (fig. 7h and 7i). Note that: – the rotation of the arch is dependent on the moment created by the normal component at the archwire/microscrew; – the vertical translation of the arch is dependent on the direction of this vertical component.

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Fig. 7 : Microvis : mécanique intra-arcade ou sectorielle avec liaison rigide (glissière). Force exercée directement sur l’élément mobile. a : Analyse mécanique. Fh : composante horizontale compatible avec la liaison (liaison-glissière) : elle provoque le mouvement de translation pure et elle se heurte à la résistance globale du groupe ou valeur d’ancrage du groupe ; Fv : composante verticale incompatible avec la liaison : elle ne provoque pas de mouvement et elle se heurte à la résistance globale de la liaison, c’est-à-dire à la valeur d’ancrage de l’arcade. b : Effet de Fh seule : composante horizontale compatible avec la liaison : mouvement distalant (effet essentiellement recherché). c : Fv : composante verticale incompatible avec la liaison : elle provoque le déplacement global d’arcade ; la résultante est Fv et le moment résultant est (Fv × Cr-Ha). d : Effet de Fv seule. e-g : Effet global : effets successifs de Fh et de Fv. h, i : Autres situations possibles : translation pure, rotation horaire ; la bascule d’arcade dépend du moment créé par la composante normale à l’arc (Fv) par rapport au centre de résistance de l’arcade globale (Cr). Fig. 7: Microscrew: intraarch or segmental mechanics with rigid connector (slide-rail). Force exerted directly on the mobile element. a: Mechanical analysis. Fh: horizontal component compatible with the connector (connector-slide rail): this component triggers the pure translation movement and encounters the group total resistance or group anchorage value; Fv: vertical component incompatible with the connector: this component does not trigger movement and encounters the total resistance of the group, i.e. the anchorage value of the group. b: Impact of Fh alone: horizontal component compatible with the connector: distalizing movement (basically the desired effect). c: Fv: vertical component incompatible with the connector. This component triggers total arch displacement; the resultant is Fv and the resultant moment is (Fv x Cr-Ha). d: Impact of Fv alone. e-g: Global effect: successive impact of Fh and Fv. h, i: Other possible situations: pure translation, clockwise rotation; arch rotation is dependent on the moment generated by the normal component on the archwire (Fv) relative to the center of resistance of the total arch (Cr).

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Fig. 8 : Exemple n° 2, documents cliniques. Fig. 8: Example n°2, clinical documents.

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Fig. 8 (suite) : Exemple n° 2, documents cliniques. Fig. 8 (following): Example n°2, clinical documents.

Les forces de rapprochement (ici ligature élastomérique) sont parallèles à l’arc. La composante parallèle à la ligature métallique d’ancrage est compensée par la tension de cette ligature. La composante perpendiculaire est seule active sur l’arcade. Elle passe par le centre de résistance et donc n’induit pas de bascule d’arcade. L’arcade se déplace légèrement dans le sens vertical.

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The closure forces (here an elastomeric module) ran parallel to the archwire.The component parallel to the anchorage metal tie was counteralanced by the tension of this tie. The perpendicular component only had an effect on global arch. As it crossed the center of resistance of the arch it did not cause arch rotation. The arch tended to move slightly in the vertical dimension.

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Fig. 9 : Microvis : mécanique intra-arcade ou sectorielle avec liaison rigide (glissière) ; force exercée indirectement sur le secteur « stabile », ou renfort d’ancrage (la ligature métallique constitue une seconde liaison). a : Analyse mécanique : mécanique intra-arcade de rapprochement (R : module élastomérique) et « renfort d’ancrage » par microvis sur le secteur postérieur ; la tension de la ligature métallique solidarisant la microvis à l’arc, équilibre exactement la composante de la force de rapprochement dans cette direction (Rl) ; la composante perpendiculaire à la ligature métallique (Rp) agit surtout verticalement sur l’ensemble de l’arcade. b : Effet mécanique : recul du « tiroir » antérieur ; légère ingression d’arcade et petite avancée du bloc stabile (déplacé tangentiellement au cercle centré par la microvis), respectivement par les composantes de Rp perpendiculaire et parallèle à l’arcade ; il n’y a pratiquement pas de bascule : c’est tout l’intérêt de l’ancrage sur la 15 (la composante de Rp perpendiculaire à l’arcade est proche du centre de résistance d’arcade). Fig. 9: Microscrews: intraarch or segmental mechanics with rigid connector (slide-rail); force exerted directly on the “stabile” segment, or anchorage reinforcement (the metal tie constitutes a second connector). a: Mechanical analysis: intraarch closure mechanics (R: elastomeric module) and “anchorage reinforcement” using a microscrew in the posterior segment. The tension at the metal tie fixing the microscrew to the archwire exactly balances the component of closure force in that direction (Rl). The component perpendicular to the metal tie (Rp) acts mostly vertically on the entire arch. b: Mechanical effect: retraction of the anterior “drawer”, slight intrusion of the arch and slight advancement of the stabile group (displaced tangential to the circle centered on the microscrew, generated respectively by the components of the Rp perpendicular and parallel to the arch. There is virtually no rotation showing the benefit of anchorage at 15 (the component of Rp perpendicular to the arch is close to the arch center of resistance).

Cas n° 3 (fig. 10) C’est le cas d’un jeune homme qui a subi dans le passé un traitement multiattache avec sacrifices de 4 prémolaires et de 4 dents de sagesse. Il s’agit donc d’un échec thérapeutique, comme en témoignent la Classe II-2 occlusale avec supraclusion et les encombrements importants surtout à la mandibule. Le « re-traitement » appelle le recul des deux arcades. À l’arcade maxillaire, une mécanique intra-arcade de « glissière » a été mise en place pour reculer les groupes molaires qui constituent l’élément mobile ; le reste de l’arcade c’est-à-dire le secteur antérieur, constitue l’élément stabile et bénéficie d’un « renfort d’ancrage » par microvis. La composante de la poussée mésialante du ressort reçue par le secteur stabile, parallèle à la ligature métallique, est exactement compensée par la tension de cette ligature. La composante perpendiculaire intéresse l’arcade globale, elle crée un effet ingressif et une bascule antihoraire (fig. 10h).

Case n°3 (fig. 10) This case shows a young man who had received prior multiattachment treatment with extraction of 4 premolars and 4 wisdom teeth. This was therefore a treatment failure as demonstrated by the occlusal Class II,2 with deep bite and severe crowding in the mandible. “Re-treatment” called for retraction of the two arches. On the maxillary arch, slide-rail intraarch mechanics was installed in order to retract the molar groups constituting the mobile group. The rest of the arch, i.e. the anterior segment, constituted the stabile group and received extra anchorage support via a microscrew. The component of the compressed coil mesializing force applied to the stabile segment, witch was parallel to the metal tie, was exactly counterbalanced by the tension of tie. The perpendicular to tie axis component impacted the entire arch triggering intrusion and anticlockwise rotation (fig. 10h).

Mécanique intra-arcade ou sectorielle sans lien rigide

Intraarch or segmental mechanics with no rigid connector

Conditions de définition et analyse mécanique Comme au paragraphe « Mécanique intra-arcade ou sectorielle sans lien rigide », la liaison entre les groupes dentaires mobile et stabile est insuffisamment rigide.

Conditions of definition and mechanical analysis As in “Intraarch or segmental mechanics without rigid connector”, the connection between the mobile and stabile groups was insufficiently rigid.

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Fig. 10 : Exemple n° 3, documents cliniques. Fig. 10: Example n°3, clinical documents.

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L’analyse mécanique passe ici aussi par la prise en compte de deux groupes d’ancrage séparés. Le ressort qui les relie peut être assimilé à une simple action d’ouverture, ou de fermeture. Directement sur le groupe mobile ou indirectement sur le groupe stabile, s’exercent des forces ancrées sur des microvis.

Once again, mechanical analysis needed to take into account two distinct anchorage groups. The spring connecting them could be compared simply to the movement of opening or closure. Forces anchored to microscrews were exerted directly onto the mobile group and indirectly onto the stabile group.

Analyse clinique (fig. 11) Un arc de faible section avec une boucle de fermeture dans l’espace d’extraction 14-24 est activé en vue d’un recul incisivocanin. Une microvis haute et située entre première et seconde molaire est solidarisée aux brackets des 15-25 par une ligature métallique en chaîne, dans une intention de renfort d’ancrage. Le groupe stabile est soumis à deux forces : la tension de la ligature métallique et la traction mésialante de la boucle. Cette dernière se décompose en une composante parallèle à la ligature métallique et une composante perpendiculaire. La première est contrecarrée par une tension du fil exactement égale. La résultante des forces appliquées au groupe stabile est donc simplement la composante de la force de la boucle perpendiculaire à l’axe de la ligature métallique. Ce groupe subit surtout une rotation de « tip-forward » (rotation antihoraire), et une très légère ingression-avancée (fig. 11b). Le groupe mobile reçoit simplement la force distalante de la boucle : il subit un fort mouvement de rabbiting et de recul (fig. 11c).

Clinical analysis (fig. 11) A small cross-section archwire fitted with a closure loop in the 1424 extraction space was activated to achieve incisor-canine retraction. A microscrew placed high between first and second molar was connected to the brackets at 15-25 using a metal chain tie in order to provide reinforced anchorage. Two forces acted on the stabile group: the tension from the metal tie and the mesializing traction of the loop. The latter was composed of a component running parallel to the metal tie and a perpendicular component. The first was counterbalanced by the exactly equal tension of the wire. The resultant of the forces applied to the stabile group was therefore simply the component of the force of the loop perpendicular to the axis of the metal tie. Above all, this group underwent tip-forward rotation (anticlockwise) and very slight intrusion-advancement (fig. 11b). The mobile group received only the distalizing force from the loop undergoing pronounced rabbiting and retraction (fig. 11c).

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Fig. 11 : Microvis : mécanique intra-arcade ou sectorielle sans liaison rigide, soutenue indirectement par une force appliquée sur le secteur « stabile », ou renfort d’ancrage, associée à une mécanique intra-arcade de recul du secteur antérieur (mobile). a : Mécanique en place ; b : Analyse des effets sur le secteur stabile. c : Analyse des effets sur le secteur mobile. d, e : Film des effets simultanés antérieur et postérieur. Fig. 11: Microscrews: intraarch or segmental mechanics with no rigid connector maintained indirectly by a force applied to the “stabile” segment, or reinforced anchorage, associated with intraarch retraction mechanics of the (mobile) anterior segment. a: Mechanics in place. b: Analysis of the impact on the stabile segment. c: Analysis of the impact on the mobile segment. d, e: Sequence of the simultaneous anterior and posterior impacts.

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Fig. 12 : Les déformations. a : « En escalier » (S symétrique). b : « En escalier » avec adjonction d’une boucle « key loop ». c : En flexion (V symétrique). d : En flexion avec adjonction d’une boucle « key loop ». Fig. 12: Bends. a: Step bend (symmetrical S). b: Step bend with additional key loop. c: Symmetrical V bend. d: Bend with additional key loop.

Conclusion

Conclusion

Certains envisagent l’emploi des microvis d’une manière simpliste : nous mettons une microvis à droite de la dent si nous devons la déplacer à droite, une autre au-dessous si nous devons l’ingresser, une autre devant si nous devons l’avancer, etc. Ils multiplieront ainsi les microvis nécessaires et risquent de transformer leurs patients en saint Sébastien de l’époque moderne ! Si les microvis constituent pour l’orthodontie un instrument remarquable, elles doivent être utilisées avec tact et mesure ; leur emploi ne nous prive donc pas de la réflexion mécanique qui doit précéder tous nos actes, il la rend même peut-être plus complexe. L’étude théorique, l’expérimentation, les leçons tirées de la clinique permettront seules de rationnaliser l’emploi des vis et de l’inscrire dans des protocoles standard optimisés.

Some practitioners prefer to use microscrews in a perfectly straightforward way. Place a microscrew on the right of the tooth if it needs to be moved to the right, another below if it needs intrusion, another in front if it requires mesialization, etc. Hence, a growing number of microscrews turning patients into the St Sebastians of the modern era! While microscrews afford orthodontists a remarkable tool, they must nevertheless be used with discretion and in moderation. They do not dispense us of the need to think out the mechanics required by our procedures. On the contrary, the mechanics is made even more complex. Only theoretical studies, experiments and the lessons drawn from clinical experience will enable us to rationalize our use of microscrews and to integrate them into our optimized standard protocols.

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Annexe (fig. 12)

Addendum (fig. 12)

Les forces et moments exercés par un arc fléchi, sur les brackets à droite et à gauche, dépendent des positions angulaires des brackets et de la longueur, l, du secteur fléchissant selon des lois respectivement en 1/l2 et en 1/l (2) fi = – 6 EI (a + a’) / l2 mi = – 2 EI (a’ + 2a) / l Lorsque les brackets sont décalés de d dans le sens vertical, sans déformation angulaire (situation en S symétrique ; a = a’, et a = d/lo), les forces verticales exercées suivent des lois en 1/l2. L’adjonction d’une boucle de fermeture augmente la longueur des secteurs fléchissants de l’arc d’un facteur 2,5 à 3. Les forces verticales qui assurent la « rigidité » du fil dans l’espace interdentaire, sont ainsi diminuées dans un facteur de 1/6,25 à 1/9. Lorsque les brackets sont angulés symétriquement (situation en V symétrique ; a = – a’, angulation globale, 2a), les moments exercés de part et d’autre de l’espace interdentaire suivent des lois en 1/l, les moments de redressement du fil fléchi sont donc diminués par l’adjonction de boucles dans un facteur 1/2,5 à 1/3. Le paramètre matériau, paramètre de rigidité E, varie seulement de 4,70 en passant de l’acier inoxydable au nickel-titane conventionnel. Mais le paramètre de section I varie respectivement en passant d’un arc rond .014, .016, .018, ou .020 à un arc rectangulaire de section .019 × .026, d’un facteur 7,07, 4,73, 2,95 ou 1,94. Ainsi l’introduction d’une boucle de fermeture classique, sur un arc acier .019 × .026 lui donne le comportement transversal ou vertical dans l’espace d’extraction, voisin de celui d’une portion de fil rond de .018 de même matériau pour une flexion simple, ou même d’un fil rond de .014 pour une déformation « en marche d’escalier » (acier .018 rapport de rigidité avec l’arc acier .019 × .026 : 2,95 ; acier .014, rapport de rigidité avec l’arc acier .019 × .026 : 7,07).

The forces and moments exerted by a bent archwire on the brackets to right and left are dependent upon the angles of the brackets and the length, l, of the flexing portion in accordance with laws, respectively, with 1/l2 and with 1/l (2) fi = –6 EI (a+a’)/ l2 mi = –2 EI (a’+2a) / l When the brackets are displaced by d in the vertical dimension, with no angle change (symmetrical S situation; a=a’, and a=d/lo), and the vertical forces exerted comply with the laws with 1/l2. The addition of a closure loop increases the length of the flexed portions of the archwire by a factor of 2.5 to 3. The vertical forces which maintain the rigidity of the wire in the interdental space are thus reduced by a factor of 1/6.25 to 1/9. When the brackets are angled symmetrically (symmetrical V situation; a=–a’, global angulation, 2a), the moments exerted on either side of the interdental space comply with the laws with 1/l. The spring-back moments of the bent wire are thus reduced by addition of loops by a factor of 1/2.5 to 1/3. The materials parameter, the rigidity parameter E, varies only by 4.70 when changing from stainless steel to conventional nickel-titanium. However, the cross-section I parameter varies respectively when changing from a round .014, .016, .018 or .020 archwire to a rectangular archwire with a .019×.026 cross-section by a factor of 7.07, 4.73, 2.95 or 1.94 Hence, the addition of a classical closure loop on a stainless steel .019×.026 wire will lead it to behave similarly, transversally and vertically in the extraction space, to a portion of round .018 wire in the same material for a single bend, or even to a round .014 wire for a step bend (stainless steel .018, rigidity ratio with the .019×.026 stainless steel wire: 2.95; stainless steel .014, rigidity ratio with the .019×.026 stainless steel wire: 7.07).

Références/References 1. 2. 3. 4. 5. 6.

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Carano A, Velo S, Leone P, Siciliani G. Clinical applications of the microscrew anchorage system. JCO 2005;39(1):9-24. Faure J. Aspects théoriques de la modélisation mathématique et informatique des déplacements thérapeutiques. L’Orthodontie Française. 1996 ; 3e partie, 2 :145-154. Herman R, Cope JB. Miniscrew implants: IMTEC mini ortho implants. Semin Orthod 2005;11: 32-39. Melsen B, Costa A. Immediate loading of implants used for orthodontic anchorage. Clin Orthod Res 2000;3:23-28. Sung JH, Park HS, Kyung HM, Kwon OW, Kim IB. L’ancrage des micro-implants dans le système des forces directionnelles. International Orthodontics 2004;2(2):137-161. Sung JH et al. Microimplants in Orthodontics. Department of Orthodontics. School of Dentistry. Kyungpook National University. Daegu, Korea. Dentos, 2006 : 178p.

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