Desarrollo de un sistema de slot de ajuste variable para brackets de ortodoncia, basado en la mecánica del movimiento dentoalveolar

Abstract

El desarrollo de sistemas de ortodoncia fija ha sido dirigido a mejorar la interacción entre el arco ortodóncico y el bracket, con el propósito de optimizar el control biomecánico y la eficiencia en el movimiento dental. Sin embargo, los sistemas convencionales emplean slots de dimensiones fijas, lo que limita el control de las fuerzas ortodóncicas y requiere aumentar progresivamente el tamaño del arco para lograr movimientos precisos en los tres planos del espacio. En esta tesis, se propone el diseño de un sistema de slot de ajuste vertical variable que permite modificar las dimensiones del slot de manera adaptable a las necesidades biomecánicas específicas de cada diente y paciente. La metodología empleada para el diseño está basada en un enfoque estructurado para el desarrollo de productos, complementado con simulaciones mediante el Método de Elementos Finitos (FEM), a fin de evaluar el comportamiento biomecánico del bracket y el diente bajo diferentes condiciones de carga. En este trabajo se confirma que el Método de Elementos Finitos (FEM) reproduce adecuadamente el movimiento dental ortodóncico usando modelos validados. Se desarrolló un sistema innovador de brackets con slot vertical ajustable, permitiendo personalizar las dimensiones según necesidades biomecánicas. El análisis FEM muestra que el diseño soporta las fuerzas aplicadas sin comprometer su integridad estructural. Las simulaciones demuestran un control preciso de movimientos dentales y esfuerzos dentro de rangos fisiológicos, mejorando la eficiencia del tratamiento y reduciendo ajustes y arcos. Este avance es significativo para la individualización de los movimientos ortodóncicos dentro de la búsqueda de la individualización de los movimientos dentales ortodóncicos y la personalización de los tratamientosThe development of fixed orthodontic systems has been directed towards improving the interaction between the orthodontic archwire and the bracket, with the aim of optimizing biomechanical control and efficiency in tooth movement. However, conventional systems use slots with fixed dimensions, which limits the control of orthodontic forces and requires progressively increasing the size of the archwire to achieve precise movements in all three spatial planes. In this thesis, we propose the design of a variable vertical adjustment slot system that allows the slot dimensions to be modified adaptively to the specific biomechanical needs of each tooth and patient. The methodology employed for the design is based on a structured approach to product development, complemented with simulations using the Finite Element Method (FEM) to evaluate the biomechanical behavior of the bracket and the tooth under different loading conditions. This thesis confirms that the Finite Element Method (FEM) adequately reproduces orthodontic tooth movement using validated models. An innovative system of brackets with an adjustable vertical slot was developed, allowing for the customization of dimensions according to biomechanical needs. FEM analysis shows that the design withstands the applied forces without compromising its structural integrity. The simulations demonstrate precise control of tooth movements and stresses within physiological ranges, improving treatment efficiency and reducing adjustments and archwires. This advancement is significant for the individualization of orthodontic movements within the pursuit of individualized dental movements and personalized treatmentsTesis (Doctor en Bioingeniería)-- Universidad Autónoma de Occidente, 2025DoctoradoDoctor(a) en Bioingenierí