Effect of torsional force on esthetic orthodontic brackets

Abstract

세라믹 브라켓과 레진 브라켓은 심미적인 교정치료를 원하는 환자들의 요구에 따라 임상 적용이 증가되고 있으며, 사용이 편리하고 교정력을 일정하게 전달할 수 있는 다양한 자가-결찰형 브라켓도 소개되고 있다. 심미 브라켓의 torsional moment에 대한 내구성은 교정 치료 결과에 큰 영향을 줄 수 있지만, 심미 브라켓의 소재와 결찰 방법에 따른 torsional moment 비교 연구는 적은 편이다. 본 연구에서는 torsional moment에 의한 심미 브라켓의 파괴 특성이 브라켓의 소재와 결찰 방법에 따라 어떤 차이가 있는지 알아보고자 하였다. 본 연구에서는 교정치료에 사용되는 0.022″ 슬롯 Roth처방의 상악 중절치 브라켓을 사용하였다. 15종의 세라믹 브라켓 (Inspire Ice, InVu, Perfect Clear, WOW Advanced, In-Ovation C, Funing 3B), 1종의 금속슬롯이 포함된 세라믹 브라켓 (Clarity), 6종의 polycarbonate resin 브라켓 (Esther MB) 등 총 22종의 심미 브라켓을 비교하였는데, 이 중에서 18종은 기존의 결찰방식 브라켓이었으며, 4종은 자가-결찰형 브라켓이었다. 상악 중절치 레진 치아모형에 동일한 브라켓 2개를 6 mm간격으로 접착하였다. 교정용 호선은 0.019″×0.025″ stainless steel 호선을 사용하였는데, 일반 브라켓의 결찰은 0.120″ 고무링을 사용하였고, 자가-결찰형 브라켓은 clip을 닫아 시험하였다. 실험실에서 자체 제작한 토오크 측정장치에 실험군을 장착하고, 스텝 모터를 이용하여 브라켓이 파절될 때까지 브라켓 슬롯에 삽입한 교정용 호선을 0.9o씩 증가하며 비틀림 하중을 가하였으며, 비틀림 각도와 토크 값은 컴퓨터에 연속으로 기록하였다. 각 실험군당 5개 시편을 측정하였으며, 측정 결과는 Two-way analysis of variance (IBM SPSS Statistics 26.0)로 통계처리 하였다. 심미 브라켓의 torsional 파괴 강도는 실험군간 통계적으로 유의한 차이를 보였다 (p<0.05). 금속 슬롯이 추가된 세라믹 브라켓의 torsional 파괴 강도가 가장 높았으며, 그 다음으로 세라믹 브라켓이었고, 레진 브라켓의 torsional 파괴 강도가 가장 낮았다. 제품별 평가에서는 Inspire Ice 세라믹 브라켓의 파괴 강도가 가장 높았고 (6.7600.701 N⋅cm), Jainmed 레진 브라켓이 가장 낮았다 (2.8400.198 N⋅cm). 기존의 결찰방식 브라켓과 자가-결찰형 브라켓간의 결찰 방식에 의한 torsional 파괴 강도는 통계적 차이를 보이지 않았다 (p>0.05).

Ceramic and polycarbonate orthodontic brackets have steadily seen an increase in the demands in clinical settings, largely due to their advantages in esthetics. Thorough understanding of torque is critical to the outcome of the orthodontic treatment and in assessing the mechanical properties of the esthetic brackets. However, there is a lack of studies that have simultaneously investigated various aspects that affect torsional expression of the esthetic brackets. The purpose of this study was to examine the effect of ligation method and bracket materials of the brackets on the fracture resistance of esthetic brackets under torsional moment. Total of 22 brands of commercially available esthetic orthodontic brackets with various properties were tested: 15 ceramic (Inspire Ice, InVu, Perfect Clear, WOW Advanced, In-Ovation C, Funing 3B), 1 ceramic reinforced with metal slot (Clarity), and 6 polycarbonate (Esther MB); and 18 conventional ligating, and 4 self-ligating brackets. All brackets had built-in torque of +12° according to Roth prescription, had 0.022″ slot size, and were torqued with 0.019″0.025″ stainless steel orthodontic wires. Two brackets of each brand were bonded to the two maxillary central incisors of a dental resin model. The inter-bracket distance was 6 mm. For conventional brackets, the wires were ligated with 0.120″ elastomeric ligature ties (Ormco, USA). For self-ligating brackets, clips had been closed. The wire was twisted until the fracture occurred in step of 0.9o with the step motor, and the torque expression was recorded using a computer. Ten measurements were performed for each bracket-wire combination. Two-way analysis of variance was performed using IBM SPSS Statistics 26.0 to analyze the results. Significant differences among different products of the esthetic brackets have been found (p<0.05). In general, ceramic brackets reinforced with metal slots exhibited the highest fracture resistance, followed by ceramic brackets, and polycarbonate brackets. Individually, the Inspire Ice brackets had the highest fracture resistance (6.760.701 N⋅cm) and Jainmed brackets had the lowest resistance (2.840.20 N⋅cm) compared among the tested brackets. The mean torsional angle at fracture for the esthetic brackets ranged from 31.09° to 116.04°. Additionally, no statistically significant differences were found between the conventional brackets and self-ligating brackets (p>0.05).