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1. Introducción.
Dr. Roberto Grijalva Moreno
Desde la introducción de la técnica StraightWire® o Arco Recto,la biomecánica
de deslizamiento se hizo común en el tratamiento de Ortodoncia. Por lo tanto el tema
de fricción comenzó a preocupar al Ortodoncista. Éste es un tema que divide opiniones.
Por una parte hay quienes argumentan que en realidad no existe un deslizamiento
continuo en la interfase bracket/alambre y por lo tanto la fricción no existe como tal. Por
otro lado, las compañías de materiales de ortodoncia, se han enfocado en la fabricación
de materiales que justifican una disminución en las fuerzas de fricción. Sin embargo,
aun cuando ambos extremos exponen argumentos buenos, lo cierto es que en ocasiones
el tratamiento de ortodoncia puede verse retrasado o bien puede transcurrir con
normalidad hablando de tiempo o bien en ocasiones se pierde anclaje indeseadamente
mientras que en otras ocasiones no hay pérdida de anclaje aun cuando uno lo prevé. El
hecho es que efectivamente la fricción juega un rol en la Ortodoncia, si es en menor o
en mayor grado aún no hay argumentos contundentes para afirmar tal o cual afirmación.
Lo que sí se puede argumentar es que los avances tecnológicos han logrado la
fabricación de mejores materiales que permiten a las casas comerciales ofrecer sus
productos justificando ciertas características.
Para quienes argumentan que la fricción juega un papel nulo en la biomecánica
de Ortodoncia no se puede pasar por alto todos los estudios que se han hecho en materia
de fricción los cuales arrojan muchos resultados, aunque variables, muy útilespara
concluir que ciertas características de los materiales de los alambres y brackets, así
como la forma en que este se colocan el uno contra el otro, repercuten directamente
sobre los valores de la fuerza de fricción. Es verdad que la lógica dicta que no hay un
deslizamiento continuo en boca, sin embargo es un hecho que existe un movimiento o
deslizamiento entre bracket y alambre cuando se usa biomecánica de deslizamiento, por
lo que no se puede pasar por alto todo lo relacionado con la fricción en ortodoncia.
Hoy en día es común que las casas comerciales intenten simplificar el concepto
de fricción en Ortodoncia mediante justificaciones y/o ejemplos simples de
deslizamiento ya sea en modelos a escala de brackets y alambres o bien directamente en
los brackets y alambres que comercializan. Sin embargo el tema de la fricción en
Ortodoncia es una compleja red de variables que se asocian unas con otras, por lo tanto
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no es fácil aseverar que mediante la adición de ciertas características a los brackets y
alambres, ya sea en el material de fabricación o en su configuración estructural, se
reducirá la fricción favoreciendo de esa formala parte clínica del tratamiento de
Ortodoncia.
Las leyes físicas de la fricción derivaron de los estudios que se realizaron en
materiales en estado seco deslizándolos entre sí en línea recta. El movimiento dental
mediante Ortodoncia combina las leyes de la fricción y la fisiología (Moore, Harrington,
& Rock, 2004). En la biomecánica de Ortodoncia cuando se realiza manejo de
espacios, distalización o mesialización de piezas dentales mediante técnica de
deslizamiento aparece inevitablemente el fenómeno físico de la fricción, ya que hay
deslizamiento del alambre sobre el bracket (cierre en masa de piezas anteriores) o bien
del bracket sobre el alambre (distalización/mesialización). Sin embargo este
deslizamiento no es un movimiento suave y continuo sino más bien es un movimiento
intermitente debido a que la fricción se “bloquea y desbloquea” gracias a que la boca es
un ambiente muy dinámico el cual envuelve factores tales como la temperatura, saliva,
acumulación de sarro sobre la aparatología, densidad ósea, superficie de área radicular,
así como las diferentes fuerzas que ejerce la musculatura peri oral y de la masticación
sobre el aparato de Ortodoncia.
Debido a que la fricción es algo que probablemente no pueda eliminarse en los
materiales del futuro, el mejor remedio es controlar la fricción mediante la obtención de
dos objetivos clínicos: maximizando tanto la eficiencia como la reproducibilidad del
sistema ortodóntico. A continuación se explican los dos objetivos: 1) La eficiencia se
refiere a la fracción de fuerza obtenida respecto a la fuerza aplicada. Según incrementa
la eficiencia, las fuerzas de fricción disminuyen y por consecuencia la cantidad de
fuerza obtenida o liberada a los dientes se acerca más a la cantidad de fuerza aplicada
sobre ellos. 2) Por otra parte la reproducibilidad se refiere a la habilidad del practicante
para activar un alambre de tal forma que la dupla bracket-alambre se comportará de una
manera previsible cada vez que se prescribe una determinada mecánica para un
paciente. La reproducibilidad no supone que la respuesta biológica de cada paciente
puede ser controlada, como se mencionó anteriormente es algo más allá de los límites
de la ciencia. Sin embargo, lo que la reproducibilidad supone es que la fuerza de
fricción será la misma cuando la fuerza aplicada es la misma (Kusy & Withley, 1997).
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Es tiempo de darle su debida importancia a este tema tan retador como lo es la
fricción en la mecánica de deslizamiento. Es por eso que en este estudio se realiza un
análisis de deslizamiento entre diferentes marcas de brackets y alambres para
determinar cuál de ellos ofrece menor fuerza de fricción, esto con el fin de elegir o al
menos tener en cuenta cuales son los materiales que mejor se comportan en cuanto a
deslizamiento se refiere y que son fáciles de conseguir en el mercado actual en el País.
2. Planteamiento del problema.
Uno de los aspectos más importante de la Física que está relacionado con la
Ortodoncia es la fricción, sin embargo hay leyes físicas que no se han podido superar a
pesar de la investigación y la tecnología. La cuestión de fricción en Ortodoncia puede
generar muchas dudas de si en realidad existe una implicación de dicha fuerza que
afecte negativamente el aspecto clínico de la práctica ortodontica. Lo que sí es un hecho
es que hay contacto entre bracket y alambre, a la vez que hay una fuerza que los
mantiene en dicha unión (módulo, ligadura metálica o tapa del bracket autoligable),
sumándole a esto el uso la biomecánica de deslizamiento por parte del Ortodoncista
para el movimiento dental se hace necesaria una evaluación de la resistencia al
deslizamiento tanto del bracket como del alambre.
El objetivo de esta investigación es el conocimiento de la fuerza de fricción que
presentan distintas marcas de brackets y alambres de acero inoxidable cuando
interactúan entre sí mediante una mecánica de deslizamiento in vitro. Esto con el fin de
conocer cuáles brackets y alambres presentan la menor resistencia al deslizamiento para
tener una buena referencia al momento de elegir una determinada marca de aparatología
fija de Ortodoncia.
En el presente estudio se evalúan 4 marcas de brackets: 1)Nu Edge (TP
Orthodontics, Inc. La Porte, IN.), 2) Gemini (3M Unitek, Monrovia, CA), 3) Mini
Master (American Orthodontics, Sheboygan, WI) y 4) ComfortZone (ODP Inc. Vista,
CA y 5 marcas de alambres: 1)Nubryte Wire (Gac International, Inc. Central Islip, NY),
2) Ormco Stainless Steel Rectangular Archwires (Ormco Corporation, Glendora CA), 3)
Shiny Bright Wire (TP Orthodontics, Inc. La Porte, IN), 4) Unitek Standard Rectangular
Wire (3M Unitek, Monrovia CA), 5) Stylus Rectangular Wire (AhKimPech USA,
Miami, FL).
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Preguntas de investigación.
¿Cuál es la resistencia al deslizamiento utilizando 4 marcas de brackets con
alambres de acero inoxidable?
3. Justificación.
El Ortodoncista siempre se ha enfrentado a los avances tecnológicos a través de
los tiempos desde que se fundó la Ortodoncia como tal. Es innegable que el desarrollo
tecnológico en los materiales de Ortodoncia ha sido positivo y en muchos aspectos ha
mejorado la práctica clínica. Es común hoy en día que las casas comerciales ofrezcan
una gama de productos declarando ciertas características o beneficios. Sin embargo es
importante que el Ortodoncista solicite mayor información acerca de dichos producto,
sobre todo información que tenga su sustento en estudios científicos bien realizados. En
la cuestión de la fricción en el mercado se ofrecen brackets y alambres bajo la
denominación “de baja fricción”. Probablemente la misma experiencia del Ortodoncista
al usar dichos productos y el tiempo es lo que hace que se incline por una determinada
marca. Sin embargo las investigaciones científicas representan una ayuda valiosa para el
Ortodoncista ya que le dan la posibilidad de conocer el desempeño de distintas marcas
de brackets y alambres. Precisamente otro aspecto importante es la marca. Por lo
general existe la creencia de que el precio es directamente proporcional a la calidad. El
Ortodoncista busca el balance entre precio y calidad pero es necesario plantearnos el
cuestionamiento de si en realidad los brackets y alambres de mayor precio en el
mercado ofrecen las mejores características y los mejores resultados. Al igual, como se
mencionó anteriormente, las investigaciones son medios valioso para confirmar o
desmentir dichas creencias.
Ante tal situación, consideramos que es importante conocer con qué marca de
bracket y alambre se genera menor fricción ya que una reducción al mínimo de este
fenómeno físico es probable que ayude en la obtención de mejores resultados en el
tratamiento de Ortodoncia.Por lo tanto en este estudio se encontrará la marca de bracket
y alambre, de fácil acceso en el mercado, con el mejor desempeño en cuanto a fricción
se refiere
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4. Objetivos.
Objetivo General.
Determinar la resistencia al deslizamiento en diferentes marcas de brackets con
alambres de acero inoxidable.
Objetivos específicos.
Identificar la marca de bracket que ofrece menor resistencia al deslizamiento.
Identificar la marca de alambre que ofrece menor resistencia al deslizamiento.
Identificar la dupla bracket/alambre que ofrece menor resistencia al
deslizamiento.
5.Hipótesis.
H1: La resistencia al deslizamiento será menor en un bracket de mayor posición en el
mercado.
H0: La resistencia al deslizamiento será menor en un bracket de menor posición en el
mercado.
6. Antecedentes.
En la segunda mitad del siglo XX la Ortodoncia experimentó una de sus más
grandes evoluciones ya que se introdujo, gracias a Lawreance P. Andrews, el concepto
de Arco Recto, La aparatología de arco recto (Straight Wire) fue el primer mecanismo
en ortodoncia basado en la mecánica de deslizamiento. La ventaja que provee dicho
sistema es un mayor control de las posiciones y angulaciones de los dientes durante el
tratamiento, por tal motivo es la aparatología más popular en uso hoy en día. (Moore,
Harrington, & Rock, 2004). Sin embargo la mecánica de deslizamiento en Ortodoncia,
desde su introducción, tuvo su reto a vencer: la fricción.
El fenómeno de la fricción en ortodoncia es una compleja red de variables la
cual involucra elementos clásicos de la fricción tales como la Fuerza Normal que en este
caso la ejerce el módulo o ligadura que se coloca sobre bracket y alambre presionando a
ambos mutuamente. La fuerza tangencial a la superficie del bracket y alambre que la
ejerce los diferentes mecanismos con ligas o alambres usados para cerrar o abrir
espacios. Aparte de los elementos clásicos de la fricción hay que sumarle otros factores
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que se han venido estudiando casi desde la aparición del Arco Recto en Ortodoncia.
Como sabemos el movimiento dental en ortodoncia es multidireccional y se han
acuñado términos como movimiento de rotación, movimiento de inclinación o tip y
movimiento de torque. Uno de los aspectos que más se ha estudiado en lo que respecta a
la fricción en Ortodoncia es la inclinación (tip) o bien movimiento de segundo orden.
Debido a la inclinación mesiodistal que puede presentar una determinada pieza dental se
crea una angulación interna entre el bracket y el alambre haciendo que éste último
contacte en partes específicas de slot del bracket y por lo tanto hay partes que quedan
sin contacto. Dicha angulación entre bracket y alambre se denomina Ángulo de
Contacto (Θ) Se ha puesto énfasis en lo que respecta al Ángulo de Contacto (Θ) entre
bracket y alambre. Varias investigaciones desde hace 40 años aproximadamente han
llegado a la conclusión de que la resistencia al deslizamiento incrementa
sustancialmente según incrementa el Ángulo de Contacto (Θ) (Kusy & Whitley, 1999).
Otro término muy importante que no se puede pasar por alto es el Ángulo crítico de
Contacto que se puede definir como aquel ángulo que se forma entre bracket y alambre
el cual una vez excedido ocurre una deflexión (BI) del alambre. Dicha deflexión trae
por consecuencia un aumento en la resistencia al deslizamiento.
Geometría. Es necesario hablar de geometría de ahora en adelante para continuar
descifrando poco a poco los acertijos que va planteando la fricción en Ortodoncia.
Puede parecer contradictorio pero la simplicidad de forma de un alambre de sección
redonda (ej. 0.016”) o uno de sección rectangular (ej. .019” x .025”) insertado en el slot
de un bracket convencional pueden ofrecer una complicada gama de situaciones clínicas
adversas que si no se tiene en cuenta afectan los resultado clínicos y todo gracias a la
geometría que se desprende de la ubicación espacial tanto del bracket como del alambre.
En 1998 (Kusy & Whitley, 1999) se reportó una teoría que se basó en la geometría
relativa de la dupla bracket/alambre. Esta teoría demostró que el Ángulo de Contacto
(Θ) al cual las aletas opuestas (superiores e inferiores) reciben el alambre y el margen
de segundo orden (inclinación o tip) con valor de casi cero pueden ser descritos
solamente por tres parámetros geométricos: la dimensión del alambre que se acopla con
el piso del slot (“SIZE”), la correspondiente dimensión a nivel del piso del slot
(“SLOT”) y la dimensión mesiodistal del bracket (“WIDTH”). Los autores obtuvieron
una ecuación que les permitió estudiar los diferentes grosores de alambres (“SIZES”)
(14, 16, 17, 18 y 19 milésimas de pulgada), los tamaños nominales del slot (“SLOTS”)
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(18 y 22 milésimas de pulgada) y anchuras supuestas de brackets (WIDTHS) (125
milésimas de pulgada para brackets de canino, primer premolar y segundo premolar así
como 250 milésimas de pulgada para brackets de incisivos centrales), para calcular un
dato clave en la optimización del uso de la mecánica deslizante: si el Ortodoncista no
desea tener problemas de deflexión, por ende de fricción, debe alinear y nivelar dentro
del margen del 0° a 4.5° en lo que se refiere al Ángulo Crítico de Contacto (Θс) . Esto
es si el practicante excede los valores característicos del Θс para una determinada dupla
bracket-alambre el deslizamiento se comprometerá gradualmente mientras el Angulo de
Contacto Θ exceda el Ángulo Crítico de Contacto Θс (Kusy & Whitley, 1999).
Otro aspecto importante que tiene efectos significativos en la resistencia al
deslizamiento es el torque o angulación de tercer orden. Un estudio demostró que
mientras se incrementa el torque, aumenta la resistencia al deslizamiento. Los resultados
arrojaron una resistencia al deslizamiento de 1.3 Newtons a 2° de torque hasta 2.5
Newtons a 6°. Sin embargo los autores concluyen que el efecto del torque no es tan
dramático como el tip, ya que en arcos de .021” x .025 con un tip del bracket de más de
3° se detenía el deslizamiento. (Moore, Harrington, & Rock, 2004).
En lo que respecta al grosor del alambre hay resultados contradictorios ya que un
estudio demostró que a una angulación de 0° de la combinación bracket/alambre (libre
de deflexión y topes), la fuerzas de fricción fueron casi inafectadas por el grosor del
alambre siendo de .018”, .018 x 25” y .019” x .025” y el slot del bracket .022”. Esto
corresponde a la ecuación clásica la cual establece que la fuerza de fricción depende
solamente del coeficiente de fricción y de la Fuerza Nomal (Redlich & Cols., 2003). Sin
embargo un año después otro estudio demostró que la fuerza al deslizamiento aumentó
3 veces de un alambre de .019” x .025” a uno de .021” x .025”, de 1.2 Newtons a 3.0
Newtons respectivamente, al igual en brackets de slot .022” (Moore, Harrington, &
Rock, 2004).
Se cree que para optimizar el sistema de fuerzas en Ortodoncia es necesaria una
reducción de la fricción en la interfase bracket-alambre. Es por eso que desde
principios del año 2,000 las compañías fabricantes de material de ortodoncia han
ofrecido nuevos brackets enfocados en generar una menor fuerza de fricción en la
mecánica de deslizamiento (Redlich & Cols., 2003).
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7. Marco teórico.
Se podría decir que la Ortodoncia es sinónimo de Física. Cualquier movimiento
dental requiere de principios básicos de dicha ciencia tales como fuerza, palanca, puntos
de apoyo, balance, elasticidad y una de las más importantes y controversiales que es la
fricción. Para poder comprender y tener un panorama más amplio de lo que requiere
cualquier movimiento dental mediante la Ortodoncia es necesario comprender muchos
principios físicos que en muchas ocasiones pasan desapercibidos y por lo tanto se
desaprovechan algunas situaciones que podrían ser favorables en el aspecto clínico del
tratamiento de Ortodoncia.
El movimiento dental de Ortodoncia durante el cierre de espacios se obtiene
mediante dos tipos de mecánica. El primer tipo, mecánica segmentaria o seccional,
involucra asas para cierre fabricadas en un arco completo o en uno seccional. Los
dientes se desplazan por activación del asa del alambre (Nanda & Ghosh, 1998). El
segundo tipo, mecánica de deslizamiento, implica desplazar los brackets a lo largo de
un arco de alambre, o bien deslizar el arco de alambre por los brackets y tubos. La
fricción desempeña un papel significativo en el cierre de espacios por deslizamiento;
por consiguiente, a menudo se asocia este último tipo con el nombre de mecánica con
fricción(Nanda & Ghosh, 1998). Cuando se usa mecánica deslizante, en la interface
bracket-alambre se produce fricción o rozamiento, por consiguiente la fuerza aplicada
se disipa como fricción y el resto se trasfiere a las estructuras de sostén del diente para
mediar en el desplazamiento dental (Nanda & Ghosh, 1998). La técnica de
deslizamiento ofrece un control rotacional bueno, sin embargo la fricción asociada a
dicha mecánica, puede retrasar el movimiento dental e incrementar los requerimientos
de anclaje (Frank & Nikolai, 1980).
7.1. Las fuerzas de fricción (Principios físicos).
En necesario remontarnos a los siglos XVII y XVIII para comenzar a hablar de
fricción ya que en aquel tiempo se desarrolló la ley fundamental de dicho fenómeno
físico: La Ley Coulomb del rozamiento. Dicha ley establece que la fuerza de rozamiento
máxima (FRmax) que puede existir entre dos cuerpos en contacto es directamente
proporcional al valor de fuerza normal (N) de contacto entre ellos, multiplicada por el
coeficiente de fricción (µ) es decir: Ff= µN (Uribe, 2010). La fuerza normal es la que
ejerce una superficie sobre la otra y viceversa en sentido perpendicular al deslizamiento
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que ocurre entre ellas.En la mecánica de Ortodoncia hay deslizamiento de un cuerpo
sobre otro al momento de realizar diferentes tipos de mecánica deslizante, por lo que es
necesaria la aplicación de la Ley Coulomb de rozamiento para poder entender y
encontrar soluciones a las diferentes problemáticas que plantea la fricción.
Ahora bien comencemos explicando que es la fricción mediante varias
definiciones. Fricción es la fuerza tangencial que se produce cuando dos superficies
entran en contacto. La fricción se resiste al deslizamiento de una superficie sobre otra y
actúa en una dirección opuesta a la del sentido del movimiento o del movimiento
incipiente. (Uribe, 2010). La fricción es la resistencia al movimiento cuando un objeto
se mueve tangencialmente en contra de otro (Loftus & Cols., 1999).
Como se mencionó anteriormente la Fuerza Normal (N) es el componente
perpendicular de la fuerza que actúa sobre las superficies de contacto. El coeficiente de
fricción (µ) para un material dado es una constante que, puede depender de la
rugosidad, textura o dureza de las superficies.La fuerza de fricción es el producto del
coeficiente de fricción y la fuerza normal. Para que un objeto se deslice sobre otro la
fuerza aplicada debe de superar la fuerza de fricción (Loftus & Cols., 1999).
Todo par de superficies en contacto, tienen dos coeficientes de fricción: 1) el
coeficiente de fricción estático (µe) que corresponde a la situación de movimiento
incipiente, o movimiento que apenas comienza, el cual refleja la fuerza necesaria para
iniciar el movimiento y 2) el coeficiente de fricción dinámico (µd) cuando las
superficies se deslizan entre sí, refleja la fuerza necesaria para perpetuar este
movimiento. Requiere más fuerza iniciar el movimiento que perpetuarlo (Nanda &
Ghosh, 1998)(Uribe, 2010). Lo anterior se traduce que la fricción estática es mayor que
la cinética, como se ha dicho, siendo la fricción estática la fuerza necesaria para
comenzar el movimiento. Hay autores que consideran que en realidad no existe la
fricción cinética en el movimiento dental (Redlich & Cols., 2003). Redlich considera
que el deslizamiento ortodóntico de un diente (bracket) en un alambre no es un
movimiento continuo ni constante. Como resultado el movimiento dental no obedece al
patrón de un objeto en deslizamiento sobre otro, de esta forma se desecha la fricción
cinética (Redlich & Cols., 2003).
Como sabemos la fricción puede ser benéfica o contraproducente según sea el
caso. Gracias a la fricción las llantas del automóvil logran un contacto óptimo con el
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pavimento para producir un desplazamiento, las suelas de nuestros zapatos evitan que
nos resbalemos gracias a la fricción que existe entre éstas y el concreto de la banqueta.
Sin embargo en el campo de la Ortodoncia la fricción no ayuda si lo que se desea es un
deslizamiento del arco sobre el bracket o viceversa.
En lo referente al deslizamiento, la fricción a menudo se define por tres
mecanismos (Zufall & Kussy, 2000); las resistencias por fricción ocasionadas 1) por las
asperezas superficiales al cortarse unas con otras (Shearing: SHFR), 2) por el
trabamiento de una superficie con otra debido a la rugosidad superficial (Interlocking:
INFR) y 3) por el desgaste de una superficie sobre la otra (Plowing: PLFR). En los
brackets y alambres de ortodoncia que tienen superficies finalizadas mediante alta
tecnología e ingeniería, se puede pasar por alto los dos primeros mecanismos antes
mencionados, es decir, asperezas (SHFR) y trabamiento por rugosidad (INFR). Sin
embargo al momento de que exista diferente grado de dureza entre las superficies de
brackets y alambres el tercer mecanismo de fricción no se puede evitar (PLFR), teniendo
como resultado un desgaste de la superficie más blanda por la de mayor dureza (Zufall
& Kussy, 2000).
Cuando hablamos de fricción en Ortodoncia es necesario conocer algunos
términos para poder relacionar todos los parámetros que se toman en cuenta en el
análisis de la fricción. Kussy y Whitley con su investigación en el año de 1999
introdujeron parámetros muy importantes para una adecuada medición de la fricción en
ortodoncia. En la presente investigación comenzaremos a hablar de la relación
Ortodoncia- Fricción con un pequeño glosario de términos.
θс: ángulo crítico de contacto, o angulación de segundo orden después de la cual
ocurre una deformación elástica (BI) (Kusy, 2000).
θz: demarcación entre la deformación elástica y la deformación plástica o bien
es el doblez de segundo orden en el cual la deformación elástica (BI) termina y
comienza un doblez físico (NO) (Kusy, 2000).
BI: deformación elástica causada por un exceso del valor del θс pero menor al
θz. (Kusy, 2000)
NO: Doblez que ocurre cuando se excede el θz (Kusy, 2000).
FR: Fricción clásica.
P: Fuerza de Fricción.
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La Fricción clásica (FR) en Ortodoncia ocurre debido a la ligadura que
representa la fuerza normal, la cual presiona tanto el alambre sobre la pared del slot
como el piso del slot sobre el alambre por que la fuerza friccional (P) tiene la misma
magnitud en ambas direcciones.
En el campo de la Ortodoncia Kussy y Whitley dividieron la fricción en 3
componentes(Kusy & Withley, 1997):
1. Fricción, estática o cinética (FR), debido al contacto de las superficies del
alambre y del bracket.
2. Deformación elástica (BI), creada cuando el diente se angula o el alambre se
flexiona por lo tanto hay contacto entre el alambre y las esquinas del slot de los
brackets. Cabe destacar que cuando una fuerza se aplica a un bracket para mover
un diente éste se angula en la dirección a la fuerza hasta que el alambre hace
contacto con las esquinas del slot del bracket, y la deformación elástica ocurre.
3. Deformación plástica (NO): es cuando ocurre una deformación permanente en el
alambre una vez que ya ha hecho contacto con las esquinas del slot y excede la
deformación elástica convirtiéndose en una deformación permanente, con lo cual
se dificulta el deslizamiento.
La resistencia que ofrece un diente cuando se le pretende mover se da gracias a
que actúa un complejo sistema de fuerzas alrededor de él. La resistencia del diente que
se pretende mover contribuye a la resistencia al deslizamiento, particularmente cuando
se pretende realizar un movimiento en cuerpo (traslación) en vez de un movimiento de
inclinación (Tip) (Burrow, 2009). Sumado a esta resistencia natural tenemos otros dos
componentes de fuerzas los cuales se mencionaron anteriormente y que son resultado de
la interacción de la dupla bracket-alambre: Deformación elástica (BI) yDeformación
plástica (NO). Es muy importante no olvidar estos dos términos ya que son de especial
importancia cuando se habla de fricción en Ortodoncia. Cuando se alcanza el ángulo
crítico de contacto(θс) entre el bracket y el alambre ocurre una deformación del alambre
la cual puede tomar dos formas: una deformación elástica (BI) donde el alambre y el
bracket regresan a sus formas originales una vez que se remueve la fuerza, o una
deformación plástica (NO) en la cual el alambre, el bracket o ambos sufren una
deformación permanente. Se le llama doblez físico a esta deformación permanente
(Kusy, 2000).
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El material para brackets más popular sigue siendo el acero inoxidable; sin
embrago el acero inoxidable colado convencional halló un competidor en la variedad
sintetizada. La tecnología del sintetizado, que es el proceso de fusionar partículas
individuales después de compactarlas bajo calor y presión, permite que cada bracket
sea premoldeado con facilidad (Nanda & Ghosh, 1998). La dupla bracket/alambre ideal
es aquella que genere un menor coeficiente de fricción (µ). En forma ideal debe ser el
alambre de acero inoxidable con bracket de acero inoxidable. Los estudios han
mostrado que la combinación de brackets de acero inoxidable con alambres de β/titanio
o titanio/molibdeno incremente significativamente la fricción (Uribe, 2010). La
colocación de metal en el slot de los brackets estéticos generalmente no reduce la
Resistencia a la Fricción (RS) a los niveles existentes en brackets de Acero Inoxidable.
Sin embargo los slots metálicos de brackets estéticos le dan mayor rigidez y fuerza (por
ejemplo en el caso de brackets de Policarbonato (PC). En un estudio los brackets de
aluminio policristalino con slot metálico no mostraron un incremento en la resistencia al
deslizamiento a grandes angulaciones de segundo orden (Thorstenson & Kusy, 2003).
Una de las características más importantes de un aparato para probar la fricción
es la capacidad de posicionamiento exacta y similar de cada combinación bracket-
alambre (Redlich & Cols., 2003).
Efecto de la velocidad de deslizamiento sobre la fricción
El movimiento dental ocurre típicamente a un rango de 1 mm por mes; teniendo
que un promedio de velocidad aproximado es de 2.3 x 10 a la -5 mm/min(0.000023
mm/min). La velocidad para realizar un cierre de diastema anterior de manera recíproca
es de un rango de 0 a 2.4 x 10 a la -4 mm/min (0.00024 mm/min) (Smith, Rossouw, &
Watson, 2003). Si se asume un rango de movimiento dental de 2.3 x 10 a la -5 mm/min
(0.000023 mm/min), no se puede pasar por alto que la diferencia entre dicha velocidad y
las velocidades que se usan en las pruebas de laboratorio en estudios de fricción es muy
grande.
Hay un estudio, según comenta Smith en su artículo (Smith, Rossouw, &
Watson, 2003), en el cual se usaron diferentes velocidades de prueba que iban desde los
0.5 mm hasta los 50 mm por minuto. Se probaron alambres de acero inoxidable y de
Níquel-Titanio sobre brackets de acero inoxidable y brackets cerámicos. Los resultados
mostraron que la velocidad de deslizamiento no tuvo efecto sobre los valores de la
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fricción, sin importar la combinación de bracket/alambre que se utilizó.Antes de dicho
Kussy en 1989 reportó los mismos resultados: la velocidad no afecta las valores de
fricción de los alambres de acero inoxidable y de Níquel-Titanio, sin embargo en el
mismo estudio los alambres de aleación de cromo-cobalto disminuyeron su fricción
mientras aumentaba la velocidad, mientras que la aleación de beta-titanio aumentó su
valores de fricción según incrementaba la velocidad de deslizamiento (Smith, Rossouw,
& Watson, 2003). La razón por la cual se utilizan velocidades bajas de deslizamiento en
los estudios in vitro, es con el objetivo de acercarse más a la velocidad real in vivo, sin
embargo como se me mencionó anteriormente, la diferencia es grande entre ambas
velocidades. La velocidad in vitro que se usa en las pruebas de laboratorio es con el
objetivo de parecerse a la velocidad in vivo pero a la vez permitiendo una optimización
del tiempo de ejecución del trabajo de campo del estudio. Por lo tanto las velocidades
usadas en laboratorio no afectan los resultados del acero inoxidables y del níquel-titanio
pero si existe una subestimación de los valores de fricción del cromo-cobalto mientras
que los valores de fricción para el beta-titanio están sobreestimados(Smith, Rossouw, &
Watson, 2003).
7.2. Variables que afectan la resistencia a la fricción durante el desplazamiento
dental.
Las consideraciones teóricas y las implicaciones clínicas de la fricción durante la
mecanoterapia de deslizamiento han sido ampliamente evaluadas. Se ha demostrado que
esta fuerza friccional depende de variables complejas tales como, materiales, angulación
del bracket y del alambre, dimensión y forma del slot y del alambre, fuerzas de ligado,
desplazamientos mediante oscilación, el uso repetido del bracket, y de medios secos y
húmedos (Redlich & Cols., 2003).
Existen una gran cantidad de variables que pueden contribuir en forma directa o
indirecta a los niveles de fuerza de rozamiento entre bracket y alambre; las hemos
agrupado en la siguiente lista (Nanda & Ghosh, 1998):
A. FISICAS
1. Arco de alambre
a. Material
b. Forma /tamaño de la sección transversal
c. Textura de la superficie
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d. Rigidez
2. Ligadura del alambre al bracket
a. Alambre para ligadura
b. Elastómeros
c. Brackets autoligantes
3. Bracket
a. Material
b. Proceso de fabricación: acero inoxidable colado o sintetizado
c. Ancho y profundidad de la ranura
d. Diseño del bracket simple o gemelo
e. Doblez de primer orden ( dentro- fuera)
f. Doblez de segundo orden (angulación)
g. Doblez de tercer orden (torque)
4. Aparato ortodóntico
a. Distancia entre brackets
b. Nivel de las ranuras
c. Fuerzas aplicadas para retracción
B. BIOLOGICAS
1. Saliva
2. Placa
3. Película adquirida
4. Corrosión
Con tantas variables que afectan la fuerza de rozamiento es difícil determinarlas
con exactitud en una situación clínica. El problema se complica aún más con el amplio
surtido de brackets, alambres y ligaduras disponibles, que aportan una multitud de
combinaciones a utilizar durante las diversas fases del tratamiento ortodóntico (Nanda
& Ghosh, 1998).
En un intento por simplificar las variables que afectan la capacidad de
deslizamiento en el aparato de Ortodoncia pueden dividirse en dependientes o
independientes en relación al Ortodoncista. Por ejemplo las variables independientes
son las características inherentes de los materiales con los que se fabrica la aparatología
así como todo lo que respecta a la parte biológica y fisiológica. El practicante de
Ortodoncia se enfrenta con variables independientes tan solo de una forma cualitativa,
15
especialmente en lo referente a biología y fisiología (Kusy & Withley, 1997). Por
ejemplo la visco elasticidad y la fuerza estructural del ligamento periodontal, o bien la
actividad osteoblastica y osteoclastica del hueso alveolar. Este tipo de variables
biológicas difieren de un paciente a otro y, en el estadio de desarrollo científico en el
que nos encontramos, no hay posibilidad de controlarlas (Kusy & Withley, 1997). Poe
otro lado dentro de los factores dependientes tenemos aquellos que, en un momento
determinado,puede controlar el Ortodoncista, es decir todo lo concerniente a la
adecuada alineación y nivelación de la dentadura para evitar las deformaciones elásticas
(BI) y deformaciones plásticas (NO) las cuales entorpecen la efectividad del aparato de
Ortodoncia. Se puede decir que todo lo relacionado al correcto manejo de la
aparatología, la técnica y los materiales elegidos (acero inoxidable, cerámicos, etc.) son
las variables que el ortodoncista debe de controlar para lograr la reducción de la
fricción. Aun cuando las variables de ingeniería dentro del campo de biomateriales y
biomecánica pueden ser controladas por el practicante mediante la correcta elección,
combinación y ejecución, muchas de estas variables permanecen sin control y aumentan
el grado en el cual la Ortodoncia se comporta más bien como un arte en vez de una
ciencia exacta. (Kusy & Withley, 1997).
7.3. Significado clínico de la fricción.
Como se mencionó anteriormente la fricción en Ortodoncia puede afectar
negativamente la efectividad de la aparatología de Ortodoncia, siendo los dos
principales efectos indeseables los siguientes: a) la pérdida de anclaje posterior b) la
inefectividad en el movimiento dental ya sea cierre de espacios, distalización o
mesialización.
La ventaja clínica de una resistencia al deslizamiento reducida debería ser una
reducción en el tiempo de alineación de los dientes así como en el cierre de espacios
(Burrow, 2009). Debido a que las fuerzas aplicadas en Ortodoncia deben vencer tanto la
resistencia friccional como la resistencia del medio biológico, minimizar la fricción dará
como resultado niveles reducidos de la fuerza necesaria aplicada clínicamente para
mover los dientes. Tal reducción podría acortar el periodo de tratamiento o bien mejorar
el control del anclaje (Redlich & Cols., 2003). Por otra parte durante la mecánica de
deslizamiento el factor de resistencia friccional es una importante contrafuerza al
movimiento ortodóntico, y debe de ser controlado de tal forma que se puedan aplicar
16
fuerzas óptimas menores: una resistencia friccional mayor requiere un incremento en las
fuerzas ortodónticas (Cacciafiesta & Cols, 2003). Las fuerzas de fricción altas que
resultan de la interacción entre el bracket y el arco guía afectan los resultados del
tratamiento y duración de una forma negativa (Gandini & Cols., 2008).
En lo referente a la perdida de efectividad del sistema de brackets al usar técnica
de deslizamiento, estudios han demostrado que la porción de fuerza aplicada que se
pierde debido a la resistencia al deslizamiento puede varias de un 12 a un 60%. Si las
causas de la resistencia al deslizamiento son manejadas de una forma mejor y
minimizadas, mejora la función del sistema ortodóntico (Cacciafiesta & Cols, 2003).
Proffit (Proffit y Fields, 1993) señala que se ha estimado que el 50 % de la fuerza
aplicada en Ortodoncia es disipada debido a la fricción, de esa forma la fuerza total
aplicada debe de ser el doble de la necesaria para producir una fuerza efectiva en un
modelo hipotético libre de fricción. Omana (Omana y Cols., 1992b) establece que una
fuerza excesiva es contraproducente debido al incremento de la fricción en el bracket y
la potencial pérdida de anclaje posterior (Moore, Harrington, & Rock, 2004).
Para el sistema ortodóntico llamado dupla que se refiere al bracket-alambre, las
eficiencias varían desde un 40 a un 88%. (Kusy & Withley, 1997). Los límites del
ángulo critico de contacto (θс) van de un rango de 0° - 4.5° Este resultado indica que si
el practicante quiere usar mecánica de deslizamiento sin ningún doblez debe alinear y
nivelar siempre los dientes específicamente dentro del límite antes mencionado (Kusy &
Whitley, 1999). Además si el practicante sobrepasa el valor característico del Ángulo
Crítico de Contacto (θс) para una dupla bracket/alambre se compromete el
deslizamiento significando una mayor complicación para el deslizamiento el hecho de
que el ángulo de contacto (θ) exceda al ángulo crítico de contacto θс (Kusy & Whitley,
1999).
Para el ortodoncista que utiliza mecánica deslizante durante el tratamiento es
crucial apreciar la magnitud de la fricción. Con la mejor de las combinaciones alambre-
bracket deben incluirse al menos 40g de fricción en la fuerza aplicada al diente para
iniciar el movimiento. Los niveles altos de fricción bracket alambre pueden dar por
resultado el engrane del bracket, acompañado de un desplazamiento escaso o nulo del
diente. Además el engrane de un diente anterior bajo retracción puede llevar a un efecto
17
de “estaca de carpa”, aunque la fuerza aplicada sea óptima para el desplazamiento de los
dientes posteriores, lo que produce una pérdida de anclaje (Nanda & Ghosh, 1998).
La situación ideal es aquella en que no existe fricción entre bracket y alambre.
Como esto no sucede en la mecánica deslizante, el ortodoncista debe conocer la
magnitud de la fricción en el sistema de aparatos que utiliza. La fricción puede ser
compensada entonces en la fuerza aplicada, con la esperanza de lograr el valor de
fuerzas óptimas (Nanda & Ghosh, 1998).
Existen diversas maneras de lograr una reducción de la fricción, las más
importantes se enumeran a continuación: 1) disminución del coeficiente de fricción de
los materiales de brackets y alambres, 2) disminución de la fuerza que ejerce la ligadura
sobre el alambre (Fuerza normal ó N). 3) mediante la fabricación de mejores aleaciones
para brackets con bajo coeficiente de fricción, 4) reemplazando las aletas gemelas
convencionales por un sistema de ligado de un solo par de aletas (reduciendo así la
fuerza de ligado) o bien 5) mediante el uso de mejores sistemas de autoligado (Redlich
& Cols., 2003). La reducción en la fricción puede ayudar en acortar el tiempo completo
de tratamiento, especialmente en pacientes en los cuales se logra la traslación de los
dientes mediante mecánicas de deslizamiento (Tecco & Cols., 2005). Durante el
tratamiento ortodóntico con aparatología fija, las fuerzas de fricción deben mantenerse
al mínimo para que pueda aplicarse niveles bajos de fuerza para obtener una respuesta
biológica óptima para un movimiento dental efectivo (Gandini & Cols., 2008). Una de
las cualidades más deseadas por los Ortodoncistas con respecto a los aparatos fijos es la
baja fricción en las mecánicas de deslizamiento (relación brackets/alambre/ligadura)
(Uribe, 2010).
Desde el punto de vista clínico, el vencer la fricción estática entre el bracket y el
alambre es un prerrequisito para el movimiento dental. Además debido a que la fuerza
de fricción estática es siempre mayor que la fuerza de fricción cinética, la fuerza estática
determina la magnitud del sistema de fuerza actuando sobre los dientes, sin respecto a
los posibles bajos niveles de fuerza friccional cinética (Redlich & Cols., 2003).
Para obtener mayores y mejores resultados clínicos en el tratamiento de
Ortodoncia al momento de usar una mecánica deslizante se debe tener muy en cuenta
los principios de Eficiencia y Reproducibilidad que marca Kussy (Kusy & Withley,
1997)mencionados en la introducción del presente trabajo.
18
8. Materiales y métodos.
El presente estudio corresponde a un trabajo tipo analítico, la muestra de estudio
incluye 60 brackets de acero inoxidable correspondientes al segundo premolar superior
derecho con prescripción MBT (0° Tip y -7° torque), 60 barriles de cobre y 60
segmentos de alambre de acero inoxidable. Las marcas de brackets utilizadas fueron 4.
Correspondiendo 15 brackets a cada una de las siguientes marcas: 1) Nu Edge (TP
Orthodontics, Inc. La Porte, IN.), 2) Gemini (3M Unitek, Monrovia, CA), 3)
ComfortZone (ODP Inc. Vista, CA) y 4) Mini Master (American Orthodontics,
Sheboygan, WI). A su vez estas cuatro marcas de brackets fueron divididas en 4 grupos:
G1: Nu Edge (TP), G2: Gemini (3M Unitek), G3: ComfortZone ODP Y G4: Mini
Master (American Orthodontics).
Por otra parte se utilizaron 60 segmentos de alambre rectangular .019” x.025” de
acero inoxidable de una longitud de 5 cm. Las marcas de alambres fueron 5,
correspondiendo 12 segmentos a cada una de las siguientes: 1) Nubryte Wire (Gac
International, Inc. Central Islip, NY), 2) Ormco Stainless Steel Rectangular Archwires
(Ormco Corporation, Glendora CA), 3) Shiny Bright Wire (TP Orthodontics, Inc. La
Porte, IN), 4) Unitek Standard Rectangular Wire (3M Unitek, Monrovia CA), 5) Stylus
Rectangular Wire (AhKimPech USA, Miami, FL)
Para ligar los segmentos de alambre al bracket se utilizaron módulos elásticos
Mini Stix Ligatures Ties Non-Coated tamaño 120” color morado (TP Orthodontics, Inc.
La Porte IN, USA).
Los brackets se adhirieron a barriles de cobre (9.5 mm de diámetro por 10.5 mm
de alto)con Cianocrilato (Kola Loka). La adhesión de los brackets a los barriles de cobre
se ejecutó por un solo operador quien usó una pinza portabrackets (Morelli), colocando
cada bracket lo más al centro posible del barril. Cada segmento de alambre de 5 cm se
colocó en su respectivo bracket siendo ligados con el módulo elástico mediante una
pinza Mathieu (GAC Orthodontics) por el mismo operador aproximadamente a la mitad
de su longitud total. El ligado de cada segmento de bracket a su respectivo bracket se
ejecutó minutos antes de las pruebas mecánicas para evitar una deformación elástica
excesiva del módulo.
19
Las pruebas de resistencia al deslizamiento se realizaron en una máquina de
pruebas universales UNITED (United Calibration Corporation, Huntington Beach, CA,
USA) con una celda cargada a 110 libras de presión. Se programó a una velocidad de
0.5 mm/min.
Para alcanzar una configuración pasiva (0° de angulación) se realizó un método
ideado por el Dr. Israel Ceja de la U. de G. denominada “Péndulo”. Una vez que la
muestra estaba lista, uno de los extremos del alambre era sostenido por las mordazas
superiores de la máquina de prueba universal (UNITED). Cabe destacar que dichas
mordazas tomaban al alambre en el grosor de .019”, dejando en caída recta la muestra.
Después se procedió a sostener el barril con las mordazas inferiores. La circunferencia
del barril de cobre garantizaba que las mordazas inferiores, al sujetarlo, no movieran la
muestra a una configuración activa.
Fotografía 3. Maquina de
pruebas universales UNITED Fotografía. 4 Técnica de péndulo
Fotografía 1. Adhesión de
bracket a barril de cobre Fotografía 2. Muestra
20
Criterios de inclusión. Brackets de acero inoxidable prescripción MBT, de
segundo premolar superior derecho.
Criterios de no-inclusión.Brackets de cerámica, autoligables, además de
brackets con prescripciones diferentes a MBT.
Criterios de exclusión. Brackets que se hayan soltado durante la prueba.
Consideraciones éticas. En el presente estudio, no se extrajeron piezas
dentales de ningún tipo.
Operacionalización de variables.
Variables:Brackets y alambres.
Escala de medición: Cuantitativa (Newtons).
Variable independiente:Resistencia al desplazamiento.
Variables dependientes:4 marcas de brackets: Nu Edge (TP Orthodontics, Inc. La
Porte, IN.), Gemini (3M Unitek, Monrovia, CA), Mini Master (American Orthodontics,
Sheboygan, WI) y ComfortZone (ODP Inc. Vista, CA y 5 marcas de alambres: Nubryte
Wire (Gac International, Inc. Central Islip, NY), Ormco Stainless Steel Rectangular
Archwires (Ormco Corporation, Glendora CA), Shiny Bright Wire (TP Orthodontics,
Inc. La Porte, IN), Unitek Standard Rectangular Wire (3M Unitek, Monrovia CA),
Stylus Rectangular Wire (AhKimPech USA, Miami, FL).
21
9. Resultados.
Se observa que el bracket ComfortZone (ODP) obtuvo el menor promedio de
resistencia al deslizamiento con 2.18 Newtons. Seguido por Mini Master (AO) con 3.37
Newton. Después Gemini (3M) con 3.55 Newtons y por último tenemos el bracket Nu
Edge (TP) con 4.08 Newtons.
Tabla 1. Fuerza de resistencia al deslizamiento, en Newtons, en cuatro marcas de brackets.
Brackets Newtons
ComfortZone (ODP) 2.18N
Minimaster (AO) 3.37N
Gemini (3M) 3.55N
Nu Edge (TP) 4.08N
Fuente: Directa de aparato fabricado
Figura 1. Gráfica donde se muestra la fuerza de resistencia al deslizamiento, en
Newtons, en cuatro marcas de brackets.
0
1
2
3
4
5
ComfortZone (ODP) Minimaster (AO)
Gemini (3M)Nu Edge (TP)
Ne
wto
ns
Marcas de brackets
22
El alambre con el menor promedio de resistencia al deslizamiento lo presentó Ormco
Stainless Steel Rectangular Archwires (Ormco) con 2.65 Newtons, seguido por Stylus
Rectangular Wire (Ah Kim Pech) con 2.99 Newtons, después Shiny Bright Wire (TP)
con 3.19 Newtons, en penúltimo está Nubryte Wire (GAC) con 3.27 Newtons, siendo el
último Unitek Standard Rectangular Wire (3M) con 4.34 Newtons. Tabla 2.
Tabla 2. Comportamiento de alambre de acero inoxidable al deslizamiento con 5 marcas
distintas.
Alambre Newtons
Ormco Stainless Steel
Rectangular Archwires
(Ormco)
2.65
Stylus Rectangular Wire
(AhKimPech)
2.99
Shiny Bright Wire (TP) 3.19
Nubryte Wire (GAC) 3.27
Unitek Standard
Rectangular Wire (3M)
4.34
Fuente: Directa de aparato fabricado.
Figura 2. Gráfica que muestra el comportamiento de alambre de acero inoxidable al
deslizamiento con 5 marcas distintas.
012345
Ormco Stainless
Steel Rectangular Archwires (Ormco)
Stylus Rectangular
Wire (AhKimPech)
Shiny Bright Wire (TP) Nubryte
Wire (GAC) Unitek Standard
Rectangular Wire (3M)
Ne
wto
ns
Marcas de alambres
23
La dupla bracket/alambre que presentó la menor resistencia al deslizamiento fue
ComfortZone/Gac con 1.93 Newtons, seguida de ComfortZone/TP con 2.09 N,
continuando la dupla ComfortZone/Ormco con 2.13 N. Las duplas restantes quedaron
de la siguiente manera: ComfortZone/Ah Kim 2.25 N; ComfortZone/3M 2.54 N;
Gemini/Ormco 2.63 N; Minimaster/Ah Kim 2.72 N; Minimaster/Ormco 2.78N;
Gemini/TP 2.97 N; Nu Edge/Ormco3.07 N; Gemini/Ah kim 3.13 N; Nu Edge/GAC
3.20 N; Minimaster/GAC 3.35 N; Minimaster/TP 3.71 N; Nu Edge/Ah Kim 3.88 N; Nu
Edge/TP 4.02 N; Minimaster/3M 4.29 N; Gemini/3M 4.42 N; Gemini/Gac 4.62 N; Nu
Edge/3M 6.11.
Tabla 3. Resistencia al deslizamiento medida en Newtons en el aparato fijo: bracket-
alambre.
Dupla bracket/alambre Newtons
ComfortZone/GAC 1.93
ComfortZone/TP 2.09
ComfortZone/Ormco 2.13
ComfortZone/Ah Kim 2.25
ComfortZone/3M 2.54
Gemini/Ormco 2.63
Minimaster/Ah Kim 2.72
Minimaster/Ormco 2.78
Gemini/TP 2.97
Nu Edge/Ormco 3.07
Gemini/Ah kim 3.13
Nu Edge/GAC 3.20
Minimaster/GAC 3.35
Minimaster/TP 3.71
Nu Edge/Ah Kim 3.88
Nu Edge/TP 4.02
Minimaster/3M 4.29
Gemini/3M 4.42
Gemini/Gac 4.62
Nu Edge/Gemini 6.11
Fuente: Directa de aparato fabricado.
24
Figura 3. Gráfica donde se muestra la resistencia al deslizamiento medida en Newtons
en el aparato fijo: bracket-alambre.
0 1 2 3 4 5 6 7
ComfortZone/GAC
ComfortZone/TP
ComfortZone/Ormco
ComfortZone/Ah Kim
ComfortZone/3M
Gemini/Ormco
Minimaster/Ah Kim
Minimaster/Ormco
Gemini/TP
Nu Edge/Ormco
Gemini/Ah kim
Nu Edge/GAC
Minimaster/GAC
Minimaster/TP
Nu Edge/Ah Kim
Nu Edge/TP
Minimaster/3M
Gemini/3M
Gemini/Gac
Nu Edge/Gemini
Newtons
Mar
ca d
up
la b
rack
et/
alam
bre
25
10. Discusión.
De acuerdo a los resultados de este estudio observamos que la marca de bracket
tiene mayor influencia en los resultados de resistencia al deslizamiento.
En este estudio la marca de brackets ComforZone (ODP) cumplió con las
expectativas de baja fricción como lo indica el fabricante presentando los valores más
bajos de resistencia al deslizamiento. Esto se puede deber a la configuración de su slot
debido a que los ángulos internos que presenta disminuyen en un 80% las superficies de
contacto según el fabricante. Suponemos que la configuración geométrica interna del
slot del bracket ODP es la razón por la cual dicha marca presentó valores menores de
resistencia al deslizamiento en comparación con las otras marcas de bracket debido a la
disminución de la superficie de contacto entre bracket/alambre.
Los resultados de este estudio coinciden con el estudio de Kapil Sunil (Kapila y
Cols., 1990) en donde los brackets más estrechos presentaron valores menores de
resistencia al deslizamiento en comparación con brackets más anchos, usando brackets
de una sola aleta, aletas gemelas medianos y aletas gemelas anchos, todos de la marca
Ormco. En dicho estudio los brackets de una sola aleta mostraron una menor resistencia
al deslizamiento en comparación con los brackets de aletas gemelas, la justificación que
dan los autores es que la ligadura elástica hace mayor presión del alambre contra el
bracket y viceversa debido a que hay una mayor tensión del módulo elástico por lo tanto
se crea una fuerza normal (N) mayor lo que provoca a su vez un aumento en la fricción.
Sin embargo el presente estudio todos los brackets usados fueron de aletas gemelas, si
bien no se obtuvieron las medidas exactas en anchura de todos los brackets, si se utilizó
la misma marca de módulo elástico para cada espécimen, por lo que deducimos que otro
factor muy importante que aumenta directamente la resistencia al deslizamiento es la
cantidad de superficie de contacto entre el bracket y el alambre.
Otro estudio que obtuvo resultados similares, en lo que respecta a la superficie
de contacto, es el de Frank y Nikolai en el cual la resistencia al deslizamiento aumentó
proporcionalmente con la anchura del bracket al probar brackets estándar edgewise. Al
igual, en el estudio mencionado, se probaron brackets de una sola aleta y de aletas
gemelas siendo las marcas: American Orthodontics (con técnica Begg); American
Orthodontics (con técnica de Lewis) y Edgelok (Ormco) (Frank & Nikolai, 1980). Un
aspecto importante que se encontró en dicho estudio fue la mayor resistencia al
26
deslizamiento con alambres rectangulares en comparación con los alambres redondos
debido a que hay una mayor superficie de contacto alambre-slot en los rectangulares.
Todo lo anterior a un ángulo de 0°, es decir en una configuración pasiva. Lo que nos
otorga más argumentos a favor en relación a la importancia de la superficie de contacto,
ya que siendo una configuración pasiva se puede concluir que efectivamente la
superficie de contacto tiene repercusión en la resistencia al deslizamiento.
En contraparte Moore cita en su artículo (Moore, Harrington, & Rock, 2004)
que Tidy (1989) y Proffit (1993) encontraron que la fuerza de fricción es inversamente
proporcional a la anchura del bracket.
En lo que respecta a la configuración pasiva o activa de los métodos de pruebas
de resistencia al deslizamiento, Burrow cita varios autores (Burrow, 2009) que señalan
la importancia de la configuración activa para obtener resultados más realistas en
comparación con la configuración pasiva que en teoría no se acerca a las condiciones
que se presentan en boca al momento del manejo de espacios o distalización de caninos,
debido a las angulaciones (tip) que se presentan en el diente, bracket y alambre. Sin
embargo en este estudio decidimos utilizar la configuración pasiva (0° de ángulo) ya
que consideramos que la alineación y nivelación previa al cierre de espacios en la
técnica MBT condiciona un estado que se asemeja mucho a los 0° de angulación
siguiendo con esto las recomendaciones de Kussy y Whitley de realizar una alineación y
nivelación en un rango de 0° a 4.5° en lo referente al Ángulo Crítico de Contacto (θс)
para evitar deflexiones del alambre que afecten el deslizamiento (Kusy & Whitley,
1999),. Además Frank y Nikolai encontraron que el ángulo libre de inclinación que
queda en un bracket de slot .022” y un arco de .020” es tan bajo como 0.7° (Frank &
Nikolai, 1980), lo cual puede ser clínicamente insignificante al momento de cierre de
espacios en técnicas de deslizamiento que usan arcos rectangulares entre las .018 y 021
pulgadas al momento de cierre de espacios.
Los autores de este trabajo consideramos que el factor de la carga oclusal
durante la masticación puede tener una repercusión considerable en la fricción. Dos
estudios actuales que compararon la resistencia de los dientes al movimiento a través
del arco, proporcionan un apoyo a la evidencia del deslizamiento mediante “bloqueo y
desbloqueo del movimiento”. Hixon y Col observaron que mediante la vibración del
diente se reducía la resistencia al deslizamiento y Jost-Brinckman y Miethke reportaron
27
que un movimiento dental adicional debido a la carga oclusal resultaba en una
reducción significativa de la magnitud friccional (Burrow, 2009). Consideramos que es
importante un mayor énfasis en la simulación de laboratorio de las cargas oclusales para
obtener resultados más parecidos a la realidad de lo que suceden dentro de la boca
durante la mecanoterapia de Ortodoncia.
Los brackets Nu Edge (TP Orthodontics) arrojaron, en el presente estudio, el
mayor promedio de resistencia al deslizamiento. Un estudio que comparó dos brackets
de la casa comercial TP Orthodontics demostró que no hubo diferencias importantes
entre Advant-edge de acero inoxidable y Nu Edge de cromo cobalto sin embargo al
momento de usar alambre .021 x .025” a angulaciones de tip de 2 y 3 grados el bracket
Nu Edge presentó mayor fricción. Según los autores lo anterior sugiere que el bracket
de cromo-cobalto es más susceptible a la deflexión ya sea por su forma o bien por la
metalurgia (Moore, Harrington, & Rock, 2004). En contraparte un estudio demostró que
el bracket Nu Edge fue el segundo mejor bracket en la reducción de la fricción estática,
presentando la menor resistencia al deslizamiento el bracket Friction Free de American
Orthodontics. Según los fabricantes del bracket Nu Edge la reducción en la fricción se
da debido a la aleación de alta tecnología de cromo cobalto la cual presenta un menor
coeficiente de fricción en comparación con otras aleaciones de brackets (Redlich &
Cols., 2003).
Otro tema controversial con respecto a la fricción es el material. En el presente
estudio solo se analizaron brackets de acero inoxidable ya que se dio un enfoque a los
brackets que consideramos son los de mayor uso en la práctica privada, aun cuando
sabemos que la demanda por parte del paciente por brackets estéticos es demasiada.
Algunos Ortodoncistas evitan el uso de brackets estéticos porque sienten que estos
brackets presentan una mayor fricción. La colocación de segmento de acero inoxidable
en el slot de los brackets estéticos se hizo con la finalidad de mejorar sus características
mecánicas y de fricción manteniendo la apariencia estética. (Thorstenson & Kusy,
2003). Sin embargo Loftus menciona en su artículo varios estudios los cuales concluyen
que la fricción es mayor en brackets cerámicos que en brackets de acero inoxidable
(Loftus & Cols., 1999). Por otra parte Bazakidou y Col reportaron que los brackets
Cerámicos Reforzados con Polycarbonato (CRP) exhibieron una menor fricción cuando
se compararon con los brackets de Aluminio Policristalino (PCA) y de Aceros
Inoxidable (SS) (Thorstenson & Kusy, 2003).
28
En lo referente a los brackets autoligables según Loftus y cols. Algunos estudios
sugieren que dichos brackets generan menor fricción, debido a que la tapa labial puede
no contactar el arco y por lo tanto elimina una fuente de Fuerza Normal (N) que causa la
presión tanto de ligaduras metálicas como de elásticas. (Loftus & Cols., 1999)
Por último creemos que en lo referente a fricción en ortodoncia el estudio de las
características inherentes de los materiales de fabricación de los brackets y alambres es
aún más importante que el estudio de la repercusión de los dobleces de segundo orden
que simulan las angulaciones que se pueden dar en el aparato fijo de ortodoncia durante
el tratamiento, específicamente durante el cierre/apertura de espacios y/o distalización
de caninos. Lo anterior debido a que la alineación y nivelación dependen en su mayoría
de la precisión en la colocación de la aparatología fija de ortodoncia, así como la
cooperación del paciente en no despegar brackets, ya que en etapas avanzadas, como se
mencionó anteriormente, se usan arcos que van de las 0.019” a 0.21”, por lo tanto se
debe de tener especial cuidado para mantener la alineación y nivelación conseguidas,
optimizando de esa manera la mecánica de cierre de espacios o de deslizamiento,
reduciendo al máximo la fricción. Por lo tanto en los estudios de laboratorio sobre la
fricción se debe de poner un mayor énfasis en las características inherentes de los
materiales de fabricación de los brackets y alambres de mayor uso en la práctica diaria
para tener un mayor conocimiento de las ventajas y desventajas que ofrecen los
materiales para de esa forma elegir los mejores para combinarlos con una adecuada
técnica y biomecánica enfocadas en obtener los mejores resultados en el tratamiento de
Ortodoncia.
29
11. Conclusiones.
La marca de brackets ComfortZone (ODP) presentó la menor resistencia al
deslizamiento en la totalidad de las pruebas con sus respectivos segmentos de
alambre.
La marca de brackets Nu Edge (TP) presentó la mayor resistencia al
deslizamiento en la mayor parte de las pruebas con sus respectivos segmentos de
alambres.
El alambre Ormco presento la menor resistencia al deslizamiento.
El alambre con mayor resistencia al deslizamiento lo presento la marca 3M
La dupla Bracket ODP/alambre GAC presento la menor resistencia al
deslizamiento.
La dupla Bracket TP/Alambre 3M presentó la mayor resistencia al
deslizamiento.
El bracket tuvo mayor influencia en el resultado en relación al alambre.
12. Recomendaciones.
Se recomienda un análisis más profundo de las marcas de brackets aquí
analizadas pero en el terreno de resistencia al desprendimiento, para verificar la
resistencia que tienen al desprendimiento ya que los resultados obtenidos en este estudio
son solo en lo referente a la resistencia al deslizamiento, que si bien es una cualidad que
debe de poseer el sistema de brackets para poder realizar un cierre de espacios más
rápido y sin pérdida excesiva de anclaje, la resistencia al desprendimiento juega a la
vez un papel muy importante que puede repercutir en el tiempo de tratamiento, por más
cualidades positivas que tenga el bracket en lo referente a la resistencia al
deslizamiento.
Se recomienda ampliamente la conjunción de estudios relacionados con las
características positivas que se buscan en los sistemas de brackersasí como los
elementos necesarios para que funcione dicho sistema es decir: adhesivos, módulos,
dureza del alambre, ligas de activación para el cierre de espacios etc. Todo lo anterior
con el objetivo de proveer resultados de aprovechamiento clínico para el Ortodoncista.
Se recomienda hacer un estudio similar in- vivo ya que las condiciones en boca
podrían dar resultados diferentes.
30
Los estudios mecánicos y ópticos de fricción pueden contener una gran cantidad
de variables. El mejor camino a seguir es realizar un estudio integral que evalué
resistencia al deslizamiento, resistencia al desprendimiento, rugosidad y dureza de los
materiales, etc.
Se recomienda también probar la dureza del alambre mediante máquinas de
pruebas universal. Así como observar microscópicamente las superficies tanto de
brackets como de alambres para determinar si sus características superficiales influyen
en los resultados de las pruebas de resistencia al deslizamiento.
Revisar la configuración anatómica de cada bracket ya que al tener mayor o
menor superficie de contacto puede traducirse en mayor o menor resistencia al
deslizamiento.
31
13. Referencias Bibliográficas.
Burrow, J. S. (2009). Friction and resistance to sliding in orthodontics: A critical Review. Am J
Orthod Dentofacial Orthop , 442-7.
Cacciafiesta, V., & Cols, y. (2003). Evaluation of friction of conventional and metal-insert ceramic
brackets iin various bracket archwire combination. Am J Orthod Dentofacial Orthop, 403-9.
Frank, C. A., & Nikolai, R. J. (1980). A comparative study of frictional resistances between
orthodontic bracket and arch wire. American Journal of Orthodontics, 593-609.
Gandini, P., & Cols., y. (2008). In vitro frictional forces generated by three different ligation
methods. Angle Orthodontist, 917-921.
Halliday, & Resnick. (1987). Fundamentos de Física. México, D.F.: Compañía Editorial Continental.
Henao, S. P., & Kusy, R. P. (2004). Frictional Evaluations of dental typodont models using four self-
ligating designs and a conventional desing. Angle Orthodontist, 75-85.
Kapila y Cols., S. (1990). Evaluation of friction between edgewise stainless steel brackets and
orthodontic wires of four alloys. Am J Orthod Dentofac Orthop, 117-126.
Kusy, & Whitley. (1999). The Angle Orthodontist, 71-80.
Kusy, & Withley. (1997). Friction between diferent wire-bracket configurations and materials.
Semin Orthod, 166-177.
Kusy, R. P. (2000). Ongoing innovations In biomechanics and materials for the new millenium .
Angle Orthod, 366-376.
Kusy, R. P., & Whitley, J. Q. (1997). Friction between diferent wire-bracket configurations and
materials. Semin Orthod, 166-177.
Kusy, R. P., & Whitley, J. Q. (1999). Assessment of second-order clearences between orthodontic
archwires and bracket slots via the crital contact angle for binding. The Angle Orthodontist,
71-80.
Lea, S. M., & Burke, J. R. (1999). Física de la naturaleza de las cosas.México: International
Thomson.
32
Loftus, B. P., & Cols., y. (1999). Evaluation of friction during sliding tooth movement in various
bracket-arch wire combinations. Am J Orthod Dentofacial Orthop, 336-45.
Moore, M. M., Harrington, E., & Rock, W. P. (2004). Factors affecting friction in the preadjusted
appliance. European Journal of Orthodontics, 579-583.
Nanda, R., & Ghosh, J. (1998). Consideraciones Biomecánicas en la Mecánica de Deslizamiento. En
R. Nanda, Biomecánica en Ortodoncia Clínica (págs. 175-200). Buenos Aires: Editorial
Medica Panamericana.
Redlich, M., & Cols., y. (2003). In vitro study of frictional forces during sliding mechanics of
"reduced-friction" brackets. Am J Orthod Dentofacial Orthop, 69-73.
Resse, R. L. (2002). Ffricción Estática. En R. L. Resse, Física Universitaria (págs. 205-208). México:
Thomson.
Smith, D. V., Rossouw, E. P., & Watson, P. (2003). Quantified Simulation of Canine Retraction:
Evaluation of Frictional Resistance. Seminars in Orthodontics, 262-280.
Tecco, S., & Cols., y. (2005). Friction of conventional and self-ligating brackets using a 10 bracket
model . Angle Orthod, 1041-1045.
Thorstenson, G., & Kusy, R. P. (2003). Influence of stainless steel inserts on the resistance to sliding
of esthetic brackets with second order angulation in the dry and wet states. Angle Orthod.,
167-175.
Uribe Restrepo, G. A. (2010). La fuerza de fricción en Ortodoncia. En G. A. Uribe Restrepo,
Ortodoncia Teoría y Clínica. Medellín, Colombia: CIB.
Uribe, R. G. (2010). La fuerza de fricción en Ortodoncia. En G. A. Uribe Restrepo, Ortodoncia Teoría
y Clínica.Medellín, Colombia: CIB.
Zufall, S. W., & Kussy, R. P. (2000). Sliding Mechanics of Coated Composite Wires and the
Development of an Engineering Model for Binding. Angle Orthodontist, 34-47.