Centres de résistance des groupes dentaires et mécanique orthodontique

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Orthodontics

2008 ; 1 : 3-22

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© 2008. CEO.Édité par / Published by Elsevier Masson SAS.

Tous droits réservés/All rights reserved

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

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 [email protected]

Résumé

À l’heure où l’orthodontie a de plus en plus recours aux ancrages« absolus », il semble néanmoins intéressant de faire le point surl’ancrage dentaire. En effet, l’ancrage stabile dentaire restera essen-tiel 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 ladirection de la traction exercée par la vis Enfin, l’ancrage mobileconditionne toute la mécanique, avec comme sans microvis.

L’utilisation du scanner 3D et des logiciels C2000-Cépha etCépha3DT, a permis de calculer, à travers la notion de volume radi-culaire, les ancrages des groupes dentaires classiquement mobilisésen mécanique orthodontique.Nous étudierons la mécanique globale d’arcade, et les mécaniquessectorielles, avec ou sans liaison rigide entre les groupes stabile etmobile, ceci dans le cas d‘emploi de forces extraorales ou dans le casd’emploi de microvis.

Mots-clés

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

Summary

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

Key-words

•

Anchorage.

•

Centers of resistance.

•

3D Cat scan.

•

Mechanics.

•

Microscrew.

•

Directional forces.

Jacques FAURE

et al.

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Introduction

L’orthodontie multiattache mobilise usuellement à chaque étapedivers groupes dentaires solidarisés, résistance mobile, en pre-nant appui sur d’autres groupes solidarisés, résistance stabile.

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

– de la résultante des forces appliquées : somme vectorielle de cesforces et responsable de la translation (parallèle à cette résultante)– du moment résultant par rapport au centre de résistance dugroupe : somme vectorielle des moments résultants des différen-tes forces par rapport au centre de résistance (rotation autour duvecteur moment résultant dans le sens direct).

Nous envisagerons les systèmes mécaniques possibles en ortho-dontie :– la mécanique globale d’arcade, qui déplace toute l’arcade sanseffectuer de déplacements internes à l’arcade ;

– la mécanique sectorielle ou intra-arcade qui déplace unsecteur dentaire, groupe solidarisé, par rapport à un autresecteur, groupe solidarisé (le plus solide des deux groupesconstitue la résistance stabile et il doit être mobilisé a minima,le plus léger constitue la résistance mobile, c’est lui qui doitêtre déplacé) ;– le lien entre les deux groupes peut être rigide, et nous devonsl’analyser comme une « liaison » de type glissière ; lorsque celien n’est pas rigide, nous devons analyser le déplacement dedeux groupes indépendants.Nous avons ainsi trois situations mécaniques différentes.Par ailleurs les mécaniques intra-arcades peuvent être soutenuespar des forces extérieures à l’arcade (extraorales, intermaxillaires,ou ancrées sur des microvis), directement lorsque ces forces sontexercées sur le groupe à mobiliser, indirectement lorsque ces for-ces sont exercées sur le groupe stabile en « renfort d’ancrage ».Nous analysons ces différentes possibilités dans le cadre d’unemécanique conventionnelle et dans le cadre d’une mécaniquereposant sur l’emploi de microvis.Afin de faciliter la lecture des analyses et des schémas, nous rai-sonnerons toujours sur une arcade maxillaire de Classe II2, c’est-

Introduction

At each stage of treatment, multi-attachment orthodontics generallymobilizes different groups of interconnected teeth, known as themobile resistance, by seeking support from other interconnectedteeth, termed the stabile resistance. Conventionally, in a very schematic approach in which thereexists only one direction force and one displacement force parallelto the arch, the mechanical device (spring or elastic) connectingthe two groups has to be powerful enough to mobilize the firstgroup while unable to budge the second. Such is the simple lawdefined by French odontostomatologist, Bertrand de Névrezé. By evaluating the centers of resistance, weight and location ofthese groups of teeth, we can make a rigorous analysis of themechanics required. The latter is complex when dealing with three-dimensional space since the moments and forces, on the onehand, and the three directions of space, on the other, are inter-dependent. However, this analysis will govern the resulting move-ments, both wanted and unwanted. In the presence of a free tooth group, and in order to determinethe displacement generated by a force system, it is necessary tocalculate: – the resultant of the applied forces: the vectorial sum of theseforces responsible for the translation (parallel to the resultant); – the resultant moment relative to the group’s center of resis-tance: the vectorial sum of the resultant moments of the differentforces relative to the center of resistance (rotation around theresultant moment vector in the direct direction).

We will consider the various mechanical systems available inorthodontics:– global arch mechanics, which displaces the entire arch withoutproducing displacements internal to the arch; – segmental intraarch mechanics, which displaces a dental seg-ment, or interconnected group, relative to another segment orinterconnected group (the more solid of the two constitutes thestabile resistance and needs to be mobilized as little as possible,while the lighter of the two constitutes the mobile resistance des-tined to be displaced);

– The connector between the two groups can be a rigid device andneeds to be analysed as a “slide-rail-type” connection. When theconnection between the two groups is not a rigid link, we need toanalyze the displacement of the two independent groups. There are thus three different mechanical situations. Moreover, intraarch mechanics can be supported by forces exter-nal to the arch (extraoral, intermaxillary, or microscrew anchor-age). This support is direct when the forces are exerted on thegroup destined to be mobilized and indirect when the forces areapplied on the stabile group as “additional anchorage”.

We will analyze these various situations in the context ofconventional mechanics as well as in a setting involving micro-screws.

In order to make it easier to interpret the analyses and diagrams, wewill systematically illustrate our analysis with a Class II,2 maxillary



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

Mécanique conventionnelle

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

Mécanique globale d’arcade

Conditions de définition

L’arcade est solidarisée par un arc lourd (.019

×

.026 ou « depleine taille » .022

×

.028), interdisant tout déplacement den-taire, même minime (vertical, vestibulo-lingual, torque, tipping,rotation axiale) à l’intérieur de l’arcade. Les glissements le longde l’arc sont impossibles soit parce qu’il n’existe pas d’espace,soit parce que ceux-ci sont maintenus « en force » (stop soudésmésiaux et distaux aux dents voisines d’un espace d’extraction,ressort à spires jointes bloquant cet espace, « by-pass » avec dessteps bien au contact des brackets des dents voisines, …).L’arcade ne peut se déplacer en translation comme en rotationque globalement.

Analyse

(fig. 1)

Une force directionnelle antéropostérieure haute est mise enplace sur le secteur incisivo-canine maxillaire (HPHG).

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 laposition de l’axe de la force par rapport au centre de résistance d’arcade. L’efficacité de la bascule antihoraire recherchée dépend de la localisa-tion du point d’application ; les forces directionnelles hautes (HPHG) constituent bien sûr la meilleure option. b : Effet : translation en haut et enarrière 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 posi-tion 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 ofthe point of application; HPHG offers the best solution. b: Effect: upward and backward translation and anticlockwise rotation.

a b

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

Conventional mechanics

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

Total arch mechanics

Conditions of definition

The arch is interconnected using a heavy .019

×

.026 or full-size.022

×

.028 archwire to prevent any tooth movement, howeverminimal (vertical, vestibulo-lingual, torque, tipping, axial rotation),within the arch. Sliding along the arch is impossible as there is noavailable space either because any spaces have been forcefullyimmobilized using mesial and distal stops welded on teeth adja-cent to an extraction space, joined coil springs blocking thespace, (by-passes with steps in close contact with the bracketson neighboring teeth, etc.). The arch can be translated or rotated only en masse.

Analysis

(fig. 1)

High anteroposterior directional force was installed in the upperincisor-canine segment (HPHG).

Jacques FAURE

et al.

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

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


L’arcade est solidarisée par un arc lourd (.019

×

.026) interdisanttout déplacement même minime (vertical, vestibulo-lingual, tor-que, tipping, rotation axiale). De même, toute flexion de l’arc(même au niveau des espaces d’extraction) est supposée impossi-ble. Les dents sont divisées en deux groupes : le groupe stabileque l’on souhaite mobiliser au minimum, et le groupe mobile desdents à déplacer. Les dents de chaque groupe sont solidarisées,mais non obligatoirement jointives (le groupe stabile peutcomporter par exemple les 4 incisives et 5-6-7 solidarisées àdistance, dans une étape de recul canin).Les glissements le long de l’arc sont possibles et soigneusementcontrôlés, ils permettent le déplacement d’un groupe par rapportà l’autre.

Clinique

Ce dispositif est très largement utilisé dans les mécaniques deglissement (basées en général sur des brackets ayant une gorgede .022). Il peut concerner les déplacements des dents extrêmes : groupeincisif, groupe incisivo-canin, groupe molaire, groupe secondeprémolaire-molaire. Le reste de l’arcade constituant l’ancragestabile.Il peut concerner les déplacements des dents intermédiaires :canines ou prémolaires. Le second groupe dentaire, groupe sta-bile étant constitué par les dents antérieures et postérieures soli-darisées « à distance ».

Analyse mécanique

Ce système est une liaison, de type glissière, et nous l’analyse-rons comme tel.Une liaison est un système mécanique qui limite le nombre dedegrés de liberté d’un solide matériel (exemple : charnière,rotule, articulation de Cardan, glissière). La glissière (liaison laplus simple) permet seulement un degré de liberté ; la translationse retrouve dans le tiroir de l’armoire ou dans le wagonnet sur unrail.

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

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


The arch was interconnected using a sturdy .019

×

.026 archwire toprevent any movement, however minimal (vertical, vestibulo-lingual, torque, tipping, axial rotation). Likewise, bending of thearchwire (even at the extraction spaces) was assumed to beimpossible. The teeth were divided into two groups: the stabilegroup intended to move as little as possible and the mobile groupof teeth requiring displacement. The teeth in each group were inter-connected, but not necessarily binding adjacent teeth (e.g. the sta-bile group could include the 4 incisors plus interconnected 5-6-7connected at a distance to them, during a canine retraction phase). Sliding along the archwire was possible and closely controlled toallow displacement of one group relative to the other.

Clinical

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

It can be applied to movements of extreme teeth: the incisor, incisor-canine, molar, and second molar-molar groups, the rest of thearch providing stabile anchorage.

It can be involved in displacement of intermediary teeth: caninesor premolars. The second tooth group, the stabile group, wouldthen comprise anterior and posterior teeth interconnected“remotely”.

Mechanical analysis

This type of system involves a slide-rail-type connection and wewill analyse it as such.A connection is a mechanical system which limits the number ofdegrees of freedom of a material solid (e.g. a hinge, ball-and-socket joint, universal joint, slide-rail). The slide-rail, the simplesttype of connector, allows only one degree of freedom. Translationis illustrated by the sliding of a drawer or a railway coach rollingon the track.



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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 casparallèles à la glissière) provoquent le déplacement compatible :c’est-à-dire le déplacement du wagonnet ou du tiroir, sur le railou dans sa glissière.– les composantes incompatibles (perpendiculaires au rail ou àla glissière) se heurtent à la résistance de la liaison. Leur effetconcerne le dispositif complet : le rail peut se déplacer légère-ment ou même se briser.

Analyse clinique

(fig. 3 a, b

et

c)

La force active est en général appliquée sur le groupe dentaire àmobiliser, mais elle peut aussi être appliquée en « renfortd’ancrage » sur le groupe stabile.Toujours devant la même situation clinique, la force direction-nelle appliquée sur le secteur antérieur se décompose en uneforce parallèle à l’arc, Fh, compatible avec la liaison, et une forceperpendiculaire à l’arc, Fv, incompatible.

Fig. 2 : Mécanique du solide lié : glissière. Fh : composante compatible avec la liaison : déplacement ; Fv : composante incompatible avec laliaison : 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 theconnector: counterbalanced by the resistance of the connector, RI, or displacement of the system (here, the rail).

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 etune 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 ofthe mechanics: Fh compatible with the connector conditions the sliding and incompatible Fv generates intrusion and anticlockwise rotation of the totalarch. b: Sliding. c: Intrusion and anticlockwise rotation of the total arch.

a b c

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 (inthis instance, parallel to the slide-rail) generate compatible dis-placement, i.e. the movement of the coach on the rails or thedrawer on its slide-rail;– the components incompatible with the connector (perpendicularto the rail or slide-rail) will encounter resistance from the connec-tor. The components can impact the whole structure and the railcan be displaced or even broken.

Clinical analysis

(fig. 3)

Active force is generally applied to the dental segment requiringmobilization but it can also be exerted to enhance anchorage atthe stabile group. Still using the same clinical situation, the directional force appliedto the anterior segment breaks down into a force parallel to thearchwire, Fh, which is compatible with the connector, and a per-pendicular force, Fv, which is incompatible.

Jacques FAURE

et al.

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Fh détermine le mouvement interne à l’arcade, le déplacementmettra en cause seulement la résistance du groupe incisivo-canin(6 unités d’ancrage).Fv se heurte à la résistance globale de l’arcade : pour déterminerson effet, nous raisonnons en mécanique globale d’arcade (centrede résistance de poids 15.5 unités d’ancrage, situé au niveau de15-25, à 18,8 mm de 11-21, soit à 15 mm de l’ancrage de la forcedirectionnelle, entre 11-21 et 12-22).

L’arcade connaît donc une résultante générale verticale etde faible intensité, Fv, et un moment résultant antihoraire fortFv

×

15 mm. Elle se déplace très légèrement vers le haut eteffectue surtout une bascule antihoraire.D’une manière générale, l’effet sur l’arcade dépend dans ce typede mécanique :1 : de l’orientation de la force par rapport à l’arc, ou à la ligned’arcade : force vers le haut ou vers le bas ;2 : de la position du point d’application par rapport au centre derésistance de l’arcade globale.

Mécanique intra-arcade ou sectorielle sans lien rigide


La liaison entre les groupes dentaires mobile et stabile est insuf-fisamment 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 augmententla 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 « goutted’eau », introduite dans un espace canine-prémolaire par exem-ple, vise à augmenter la longueur des segments fléchissants enouverture-fermeture, dans un facteur 2,5 à 3 (selon la taille de laboucle et sa forme). Mais ces secteurs fléchissants interviennentaussi dans la flexion transversale ou verticale. Ainsi un arc.019

×

.026 acier adopte, par adjonction d’une boucle de ferme-ture, le comportement d’un fil rond .018 acier, voire nitinol (voir :

Annexe

) en flexion dans un plan parallèle à l’arcade ou dans unplan horizontal.

Analyse mécanique

L’analyse mécanique d’un tel système exige la prise en comptede deux groupes séparés, ayant chacun son centre de résistanceet sa valeur d’ancrage.

Entre ces deux groupes, un ressort exerce une action complexe, quipeut très souvent être schématisée par une simple action de sépa-ration ou d’ouverture, ou bien de rapprochement ou de fermeture.Bien sûr, sur le groupe mobile comme sur le groupe stabile, peu-vent s’exercer des forces extérieures à l’arcade (extraorales ouintermaxillaires).

Fh determines the movement within the arch and the displace-ment will challenge only the resistance of the incisor-canine group(6 anchorage units). Fv runs into overall resistance from the arch. In order to assessits impact we calculate in terms of total arch resistance (center ofweight 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 direc-tional 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 slightlyupwards and, above all, rotates in an anticlockwise direction.

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

Intraarch or segmental mechanics without a rigid connector


The connector between the mobile and stabile tooth groups isinsufficiently rigid because:– the archwire section is inadequate, or– the archwire comprises a very significant flexing portion (veryopen extraction site), or– the presence of large loops increasing the length of the flexingportions, or– strong traction bringing the segments closer and possibly flexingthe archwire, or– several of the above reasons operating simultaneously. It should be noted that key- or waterdrop-type loops, placed, forinstance, at a canine-premolar space, are designed to increasethe length of the flexing segments on opening and closing by afactor of 2.5 to 3 (depending on the size and shape of the loop).However, these flexing portions also impact upon transverse orvertical flexion. Thus, a .019

×

.026 stainless steel archwire with aclosure loop behaves, on bending, like a round .018 steel, oreven nitinol, wire (

Addendum

) in a plane parallel to the arch or ona horizontal plane.

Mechanical analysis

Mechanical analysis of a system of this kind demands that onetake into account two separate groups, each having its owncenter of resistance and anchorage value. A spring locatedbetween the two groups exerts a complex effect which can oftenbe illustrated schematically by a simple movement of separationor opening or else of coming together and closure. Obviously, both the mobile and the stabile group can be sub-jected to forces (extraoral or intermaxillary) external to thearch.



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Analyse clinique

(fig. 4)

Les dispositifs de recul incisif ou incisivo-canin, comme les dis-positifs de perte d’ancrage sur les groupes molaires utilisant desboucles de fermeture, doivent s’analyser de cette manière.Si nous étudions une mécanique de recul ingression incisivo-canin

(fig. 4a)

, employant un arc à boucles, avec des stepsingressifs sur le secteur antérieur, la boucle exerce, de part etd’autre, des forces de rapprochement et d’ingression (antérieure)-égression (postérieure)

(fig. 4b

et

4c)

.L’analyse mécanique est conduite en utilisant les centres derésistance des deux groupes.On notera l’égression-avancée du groupe stabile et le recul-ingression du groupe mobile plus important du fait de la diffé-rence de poids des ancrages (9/4). On notera aussi la rotationantihoraire du secteur postérieur et le « rabbiting » du groupeantérieur.Une force directionnelle haute peut être appliquée sur le groupeantérieur

(fig. 4f)

. Son effet s’analyse par rapport au centre derésistance du groupe antérieur et s’ajoute à l’effet précédent, ren-forçant le recul-ingression et le « rabbiting ».Une force extraorale sur arc facial peut être appliquée sur lesecteur postérieur, en « renfort d’ancrage »

(fig. 4g)

. Son effets’analyse par rapport au centre de résistance du groupe posté-rieur ; il contrecarre les effets de la boucle en introduisant uneingression-recul et une rotation antihoraire.

Mécanique intra-arcade ou sectorielle mixte

Nous avons envisagé plus haut deux modèles extrêmes : dans leparagraphe « Mécanique intra-arcade ou sectorielle avec lienrigide », une glissière parfaite, sans flexion de l’arc et dans leparagraphe « Mécanique intra-arcade ou sectorielle sans lienrigide », deux blocs dentaires indépendants reliés par un ressortde rapprochement et une rigidité transversale de l’arc minime.Le modèle de la glissière s’appliquera d’autant plus parfaitementque :– la section de l’arc est suffisante ;– la portion fléchissante de l’arc est faible (site d’extraction déjàpartiellement fermé ou diastème réduit) ;– il n’y a pas de boucles de fermeture importantes (mécanique deglissement) ;– la traction de rapprochement est modérée, et donc incapable defléchir l’arc ;– l’ancrage du groupe mobile est faible, ce qui limite lacontrainte fléchissante sur l’arc (liée au « rabbiting » que tend àprovoquer le recul antérieur) : modèle théorique encore plusvalable pour un recul canin ou un recul incisif que pour un reculincisivo-canin ;– l’élément mobile est intermédiaire et non pas terminal : lemodèle théorique s’appliquera mieux dans une perte d’ancragesur 36-46 que sur 37-47.En clinique, nous rencontrerons parfois des situations intermé-diaires ou mixtes.

Clinical analysis

(fig. 4)

Incisor or incisor-canine retraction systems, similar to loss ofanchorage systems for molar groups using closure loops, shouldbe analyzed in this way. If one examines an incisor-canine retraction-intrusion mechanicssystem

(fig. 4a)

, using a loop archwire with intrusion steps on theanterior segment, the loop exerts, on both sides, forces generatingdistance reduction and intrusion (anterior)-extrusion (posterior)

(fig. 4b

and

4c)

. Mechanical analysis is conducted using the centers of resistanceof the two groups. Note the extrusion-advancement of the stabile group and themore pronounced retraction-intrusion of the mobile group due tothe difference in weight of the two anchorages (9/4). Observealso the anticlockwise rotation in the posterior sector and the rab-biting 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 resistanceof 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 seg-ment to reinforce the anchorage

(fig. 4g)

. Its impact is analyzedrelative to the center of resistance of the posterior group. It coun-teracts the effects of the loop by generating intrusion-retractionand anticlockwise rotation.

Intraarch or mixed segmental mechanics

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

– 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 thebending stress on the archwire (related to the rabbiting whichtends to trigger anterior retraction). This is a theoretical modelmore valid for canine or incisor retraction than for incisor-canineretraction;– the mobile group is intermediary and not terminal. The theo-retical model will apply better with anchorage loss at 36-46 thanat 37-47.In the clinical context, we occasionally encounter intermediary ormixed situations.

Jacques FAURE

et al.

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a b c

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 descentres de résistance des groupes de dents solidarisées. b : Le secteur postérieur ou stabile, subit une traction en avant et légèrement vers le bas, ainsiqu’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 fortepalato-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 surle 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 thecenters of resistance of the groups of interconnected teeth. b: The posterior or stabile segment undergoes traction forwards and slightly downwards aswell as marked tip forward. c: The anterior or mobile segment undergoes strong retraction translation and slight intrusion as well as pronounced palataltipping. d: Initial situation and mechanics. e: Effect. f: Mechanics maintained directly by a force applied to the “mobile” segment. The total impact is thesum 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.

Centres de résistance des groupes dentaires et mécanique orthodontiqueCenters of resistance of tooth groups and orthodontic mechanics

International Orthodontics 2008 ; 1 : 3-22 11

Mécanique reposant sur l’emploi de microvis

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

Mécanique globale d’arcade

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

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

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

Mechanics using microscrews

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

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

Total arch mechanics

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

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

Jacques FAURE et al.

12 International Orthodontics 2008 ; 1 : 3-22

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

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

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

Fig. 5 : Microvis : mécanique globale d’arcade. a : Légende. b : Analyse mécanique. c : Effet clinique : ingression-recul et rotation antihorairede l’arcade globale. d-f : Différentes situations possibles : 1) la bascule d’arcade dépend du niveau relatif du centre de résistance d’arcadepar 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 surl’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 theentire arch. d-f: Different possible situations: arch rotation is dependent on the relative value of the center of resistance of the arch relative to themicroscrew-anchorage axis on the archwire (force axis); arch translation is dependent on the relative amount of the anchorage on the archwirerelative to the microscrew (d: Clockwise rotation. e: Pure translation. f: Anticlockwise rotation).

d e f

a b c

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

Case n°1 (fig. 6)This was a case of second-line repair treatment on a femalepatient presenting a clinical Class II,2 who had previouslyreceived multi-attachment treatment. A treatment plan calling forextraction of the 4 wisdom teeth presupposes careful mainte-nance of the mandibular incisors, and hence powerful anchoragepreparation. The major maxillary arch retraction called for microscrews. Afterprimary retraction of the 5-6-7 groups, it was necessary either toreplace the screws or complete the anterior retraction using ClassII mechanics or by reciprocal anchorage on 5-6-7, which wouldhave been previously over-retracted in this case. Mandibular mechanics involved total arch mechanics (mainly adistalizing action).



a b c

d e f

g h

i

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

j k l

m



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

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

Force exercée directement sur l’élément mobile

Analyse clinique (fig. 7)Les schémas illustrent le principe de l’analyse clinique : avecune arcade solidarisée par un arc .019 × .026, sauf pour le glisse-ment resté libre le long de l’arc, une microvis haute et situéejuste en mésial de la racine des 15-25 permet d’exercer directe-ment sur le bloc incisif une force de recul haute.La composante parallèle à l’arc assure le recul incisif, sousréserve de la résistance globale de groupe (fig. 7b).La composante verticale entraîne une légère ingression ; elleest 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 glo-bale (fig. 7h et 7i), on peut choisir sa mécanique.On retiendra que: – la bascule d’arcade dépend du moment créé par lacomposante normale à l’arc/microvis ;– la translation verticale d’arcade dépend du sens decette composante verticale.

Cas n° 2 (fig. 8, cas traité par Guy Garnault)La situation clinique révèle une Classe III avec une édentationmolaire mandibulaire complète. Le plan de traitement supposeun recul de l’arcade mandibulaire, important à cause de la ClasseIII occlusale et de l’encombrement, et difficile à réaliser fauted’ancrage molaire. Les microvis sont mises en place dans les sec-teurs postérieurs édentés, ainsi la force de traction est pratique-ment parallèle à l’arcade. La composante verticale, est d’une partcontrecarrée par la résistance de l’ensemble de l’arcade ; d’autrepart elle s’exerce quasiment à la verticale du centre de résistanceglobale d’arcade donc sans effet de bascule ; enfin elle est trèsfaible (fig. 8o).

Force exercée sur l’élément stabile en « renfortd’ancrage »

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

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

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

Force exerted directly on the mobile group

Clinical analysis (fig. 7)The diagrams illustrate the principle of clinical analysis. Using a.019×.026 archwire to interlock the arch, apart from the slide leftfree along the archwire, a microscrew located high and justmesial of the root of 15-25 exerts a high retraction force directlyon 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 alsoresponsible for the anticlockwise arch rotation (fig. 7c).

One can select one’s mechanics by modifying the different respec-tive positions of the microscrew, the anchorage on the archwireand the center of resistance of the overall arch (fig. 7h and 7i). Note that:– the rotation of the arch is dependent on the moment createdby the normal component at the archwire/microscrew;– the vertical translation of the arch is dependent on thedirection of this vertical component.

Case n°2 (fig. 8, case treated by Guy Garnault)The clinical situation revealed a Class III with total mandibularmolar edentulousness. The treatment plan called for majorretraction of the mandibular arch on account of the occlusalClass III and the crowding. This was difficult to achieve for lackof molar anchorage. Microscrews were inserted in the edentu-lous posterior segments allowing the traction force to operatepractically parallel to the arch. On the one hand, the verticalcomponent was obstructed by the resistance of the entire arch.On the other, it was exerted almost vertical to the arch’s centerof global resistance thus triggering no rotation. Finally, it wasvery weak (fig. 8o).

Force exerted on the stabile group for added anchorage

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



a

Fig. 7 : Microvis : mécanique intra-arcade ou sectorielle avec liaison rigide (glissière). Force exercée directement sur l’élément mobile. a : Ana-lyse mécanique. Fh : composante horizontale compatible avec la liaison (liaison-glissière) : elle provoque le mouvement de translation pure et ellese heurte à la résistance globale du groupe ou valeur d’ancrage du groupe ; Fv : composante verticale incompatible avec la liaison : elle ne provo-que 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 incompa-tible 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 Fvseule. e-g : Effet global : effets successifs de Fh et de Fv. h, i : Autres situations possibles : translation pure, rotation horaire ; la basculed’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: Mechanicalanalysis. Fh: horizontal component compatible with the connector (connector-slide rail): this component triggers the pure translation movement andencounters the group total resistance or group anchorage value; Fv: vertical component incompatible with the connector: this component does not trig-ger movement and encounters the total resistance of the group, i.e. the anchorage value of the group. b: Impact of Fh alone: horizontal componentcompatible with the connector: distalizing movement (basically the desired effect). c: Fv: vertical component incompatible with the connector. Thiscomponent 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: suc-cessive impact of Fh and Fv. h, i: Other possible situations: pure translation, clockwise rotation; arch rotation is dependent on the moment genera-ted by the normal component on the archwire (Fv) relative to the center of resistance of the total arch (Cr).

d e f

h i

cb

g



a b c


d e f

g h

i

j



Les forces de rapprochement (ici ligature élastomérique) sontparallèles à l’arc. La composante parallèle à la ligature métalli-que d’ancrage est compensée par la tension de cette ligature. Lacomposante perpendiculaire est seule active sur l’arcade. Ellepasse par le centre de résistance et donc n’induit pas de basculed’arcade. L’arcade se déplace légèrement dans le sens vertical.

k l m

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

n o

p q r

s

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



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

Intraarch or segmental mechanics with no rigid connector

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

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

Mécanique intra-arcade ou sectorielle sans lien rigide

Conditions de définition et analyse mécaniqueComme au paragraphe « Mécanique intra-arcade ou sectoriellesans lien rigide », la liaison entre les groupes dentaires mobile etstabile est insuffisamment rigide.

Fig. 9 : Microvis : mécanique intra-arcade ou sectorielle avec liaison rigide (glissière) ; force exercée indirectement sur le secteur « stabile », ourenfort 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 lamicrovis à l’arc, équilibre exactement la composante de la force de rapprochement dans cette direction (Rl) ; la composante perpendiculaire à laligature métallique (Rp) agit surtout verticalement sur l’ensemble de l’arcade. b : Effet mécanique : recul du « tiroir » antérieur ; légère ingressiond’arcade et petite avancée du bloc stabile (déplacé tangentiellement au cercle centré par la microvis), respectivement par les composantes de Rpperpendiculaire 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 per-pendiculaire 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 anchoragereinforcement (the metal tie constitutes a second connector). a: Mechanical analysis: intraarch closure mechanics (R: elastomeric module) and “ancho-rage reinforcement” using a microscrew in the posterior segment. The tension at the metal tie fixing the microscrew to the archwire exactly balances thecomponent of closure force in that direction (Rl). The component perpendicular to the metal tie (Rp) acts mostly vertically on the entire arch. b: Mecha-nical effect: retraction of the anterior “drawer”, slight intrusion of the arch and slight advancement of the stabile group (displaced tangential to the circlecentered on the microscrew, generated respectively by the components of the Rp perpendicular and parallel to the arch. There is virtually no rotationshowing the benefit of anchorage at 15 (the component of Rp perpendicular to the arch is close to the arch center of resistance).

a b



a b

c d e

f

g


h i j

k



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

Analyse clinique (fig. 11)Un arc de faible section avec une boucle de fermeture dansl’espace d’extraction 14-24 est activé en vue d’un recul incisivo-canin. Une microvis haute et située entre première et secondemolaire est solidarisée aux brackets des 15-25 par une ligaturemétallique en chaîne, dans une intention de renfort d’ancrage.Le groupe stabile est soumis à deux forces : la tension de la liga-ture métallique et la traction mésialante de la boucle. Cette der-nière se décompose en une composante parallèle à la ligaturemétallique et une composante perpendiculaire. La première estcontrecarrée par une tension du fil exactement égale. La résul-tante des forces appliquées au groupe stabile est donc simple-ment la composante de la force de la boucle perpendiculaire àl’axe de la ligature métallique. Ce groupe subit surtout une rota-tion de « tip-forward » (rotation antihoraire), et une très légèreingression-avancée (fig. 11b).Le groupe mobile reçoit simplement la force distalante de la bou-cle : il subit un fort mouvement de rabbiting et de recul (fig. 11c).

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 : Analysedes 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, orreinforced anchorage, associated with intraarch retraction mechanics of the (mobile) anterior segment. a: Mechanics in place. b: Analysis of the impacton the stabile segment. c: Analysis of the impact on the mobile segment. d, e: Sequence of the simultaneous anterior and posterior impacts.

a b c

d e

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

Clinical analysis (fig. 11) A small cross-section archwire fitted with a closure loop in the 14-24 extraction space was activated to achieve incisor-canineretraction. A microscrew placed high between first and secondmolar was connected to the brackets at 15-25 using a metal chaintie in order to provide reinforced anchorage. Two forces acted on the stabile group: the tension from the metaltie and the mesializing traction of the loop. The latter was composedof a component running parallel to the metal tie and a perpendic-ular component. The first was counterbalanced by the exactlyequal tension of the wire. The resultant of the forces applied tothe stabile group was therefore simply the component of the forceof the loop perpendicular to the axis of the metal tie. Above all,this group underwent tip-forward rotation (anticlockwise) and veryslight intrusion-advancement (fig. 11b).

The mobile group received only the distalizing force from the loopundergoing pronounced rabbiting and retraction (fig. 11c).



Conclusion

Certains envisagent l’emploi des microvis d’une manière sim-pliste : nous mettons une microvis à droite de la dent si nousdevons la déplacer à droite, une autre au-dessous si nous devonsl’ingresser, une autre devant si nous devons l’avancer, etc. Ilsmultiplieront ainsi les microvis nécessaires et risquent de trans-former leurs patients en saint Sébastien de l’époque moderne !Si les microvis constituent pour l’orthodontie un instrumentremarquable, elles doivent être utilisées avec tact et mesure ;leur emploi ne nous prive donc pas de la réflexion mécaniquequi doit précéder tous nos actes, il la rend même peut-être pluscomplexe.L’étude théorique, l’expérimentation, les leçons tirées de la cliniquepermettront seules de rationnaliser l’emploi des vis et de l’ins-crire dans des protocoles standard optimisés.

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.

a b

dc

Conclusion

Some practitioners prefer to use microscrews in a perfectlystraightforward way. Place a microscrew on the right of the toothif it needs to be moved to the right, another below if it needs intrusion,another in front if it requires mesialization, etc. Hence, a growingnumber of microscrews turning patients into the St Sebastians ofthe modern era!While microscrews afford orthodontists a remarkable tool, theymust nevertheless be used with discretion and in moderation.They do not dispense us of the need to think out the mechanicsrequired by our procedures. On the contrary, the mechanics ismade even more complex. Only theoretical studies, experiments and the lessons drawn fromclinical experience will enable us to rationalize our use of micro-screws and to integrate them into our optimized standard proto-cols.



Addendum (fig. 12)

The forces and moments exerted by a bent archwire on thebrackets to right and left are dependent upon the angles ofthe brackets and the length, l, of the flexing portion in accor-dance with laws, respectively, with 1/l2 and with 1/l (2)

fi = –6 EI (a+a’)/ l2

mi = –2 EI (a’+2a) / lWhen the brackets are displaced by d in the vertical dimen-sion, with no angle change (symmetrical S situation; a=a’,and a=d/lo), and the vertical forces exerted comply with thelaws with 1/l2. The addition of a closure loop increases thelength of the flexed portions of the archwire by a factor of 2.5to 3. The vertical forces which maintain the rigidity of thewire in the interdental space are thus reduced by a factor of1/6.25 to 1/9.When the brackets are angled symmetrically (symmetrical Vsituation; a=–a’, global angulation, 2a), the moments exertedon either side of the interdental space comply with the lawswith 1/l. The spring-back moments of the bent wire arethus reduced by addition of loops by a factor of 1/2.5 to 1/3.The materials parameter, the rigidity parameter E, varies onlyby 4.70 when changing from stainless steel to conventionalnickel-titanium. However, the cross-section I parameter varies respectivelywhen changing from a round .014, .016, .018 or .020 arch-wire to a rectangular archwire with a .019×.026 cross-section bya factor of 7.07, 4.73, 2.95 or 1.94Hence, the addition of a classical closure loop on a stainlesssteel .019×.026 wire will lead it to behave similarly, trans-versally and vertically in the extraction space, to a portion ofround .018 wire in the same material for a single bend, or evento 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 stainlesssteel wire: 7.07).

Annexe (fig. 12)

Les forces et moments exercés par un arc fléchi, sur lesbrackets à droite et à gauche, dépendent des positions angu-laires des brackets et de la longueur, l, du secteur fléchissantselon des lois respectivement en 1/l2 et en 1/l (2)

fi = – 6 EI (a + a’) / l2mi = – 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 deslois en 1/l2. L’adjonction d’une boucle de fermeture aug-mente la longueur des secteurs fléchissants de l’arc d’un fac-teur 2,5 à 3. Les forces verticales qui assurent la « rigidité »du fil dans l’espace interdentaire, sont ainsi diminuées dansun facteur de 1/6,25 à 1/9.Lorsque les brackets sont angulés symétriquement (situationen V symétrique ; a = – a’, angulation globale, 2a), lesmoments exercés de part et d’autre de l’espace interdentairesuivent des lois en 1/l, les moments de redressement du filfléchi sont donc diminués par l’adjonction de boucles dansun facteur 1/2,5 à 1/3.Le paramètre matériau, paramètre de rigidité E, varie seule-ment de 4,70 en passant de l’acier inoxydable au nickel-titaneconventionnel.Mais le paramètre de section I varie respectivement enpassant d’un arc rond .014, .016, .018, ou .020 à un arc rec-tangulaire 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, surun arc acier .019 × .026 lui donne le comportement trans-versal ou vertical dans l’espace d’extraction, voisin de celuid’une portion de fil rond de .018 de même matériau pour uneflexion simple, ou même d’un fil rond de .014 pour unedéformation « en marche d’escalier » (acier .018 rapportde rigidité avec l’arc acier .019 × .026 : 2,95 ; acier .014,rapport de rigidité avec l’arc acier .019 × .026 : 7,07).

Références/References

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