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DOI: 10.1055/s-0031-1279694
© Georg Thieme Verlag KG Stuttgart · New York
Wurzelbewegung an einem oberen mittleren Schneidezahn mithilfe von Alignern – einwirkende Kräfte und biomechanische Grundlagen[*]
Torquing an Upper Central Incisor with Aligners – Acting Forces and Biomechanical PrinciplesPublikationsverlauf
Publikationsdatum:
06. Juli 2011 (online)

Zusammenfassung
Die von Alignern bei der Bewegung von Zahnwurzeln ausgeübten Kräfte sind bisher noch nicht untersucht worden. Ziel der vorliegenden Studie war es, die auf einen oberen mittleren Schneidezahn bei reiner Wurzelbewegung übertragenen Kräfte zu messen und die entsprechenden biomechanischen Grundlagen zu beschreiben. Die dazu verwendeten Aligner waren aus 3 unterschiedlichen Materialien mit gleicher Materialstärke angefertigt worden. Aus jedem der 3 getesteten Materialien (Ideal Clear®, Erkodur® und Biolon®) wurden je 5 identische Geräte angefertigt, die jeweils 1 mm Schichtstärke aufwiesen. Mit dem jeweiligen Aligner in situ wurde eine Torquebewegung eines mit einer Messapparatur verbundenem oberen mittleren Schneidezahns in definierten Schritten nach labial und nach palatinal durchgeführt. Für die statistische Auswertung wurden die bei einer Auslenkung des Zahns um ±0,15 mm und um ±0,8 mm oberhalb des Gingivalsaumes entstehenden Kräfte Fx (in Richtung labial und palatinal wirkende Kräfte) und Fz (intrudierende Kräfte als Nebenwirkung) gemessen.
Die Mittelwerte für die Kräfte Fx lagen bei der Auslenkung von ±0,15 mm zwischen −1,89 N (SD 0,48) und 0,11 N (SD 0,1). Die Mittelwerte für die Kräfte Fz lagen zwischen −0,97 N (SD 0,57) und −0,07 N (SD 0,22). Die stärksten intrudierenden Kräfte wurden bei der Auslenkung des Messzahns nach palatinal gemessen. Es konnte ein Einfluss der Bewegungsrichtung auf die Stärke der Kräfte beobachtet werden. Dies galt besonders für Fz bei der größeren Auslenkung von ±0,8 mm.
Aligner zeigen die Tendenz, sich in Abhängigkeit vom Ausmaß einer geplanten Wurzelbewegung von den Zähnen abzuheben, sodass kein wirksames Kräftepaar zur weiteren Kontrolle der Wurzelbewegung herbeigeführt werden kann. Das Material des Aligners und die Form der jeweiligen Zahnkrone beeinflussen die Möglichkeiten der Kräfteübertragung ebenfalls.
Abstract
The forces delivered by aligners during torquing have still not been investigated. The purpose of this study was to measure the forces delivered to an upper central incisor during torquing with 3 different materials of the same thickness and to describe the biomechanical principles of torquing with aligners. 5 identical appliances were manufactured from each of the 3 materials all with a thickness of 1.0 mm (Ideal Clear®, Erkodur® and Biolon®). An upper central incisor, as part of the measuring device, was torqued in defined steps in the facial and palatal directions with the respective appliance in place. For statistical analysis, the resulting forces Fx (forces acting in the palatal and facial directions) and Fz (intrusive force as a side-effect) at a displacement of ±0.15 mm and ±0.8 mm from the tooth at the gingival margin were calculated.
The mean Fx forces for ±0.15 mm displacement ranged from −1.89 N (SD 0.48) to 0.11 N (SD 0.1). The mean Fz forces were between −0.97 N (SD 0.57) and −0.07 N (SD 0.22). The highest intrusive forces were measured during palatal displacement of the measuring tooth. An influence of direction of displacement on the levels of force was observed, especially for Fz at the greater displacement of ±0.8 mm.
In relation to the intended amount of root movement during torquing, aligners tend to lift up and therefore no effective force couple can be established for further root control. The force-delivery properties are also influenced by the material used and the shape of the tooth.
Schlüsselwörter
Biomechanik - Aligner
Key words
biomechanics - aligners
1 Der Artikel wurde im englischen Original veröff entlicht im Eur J Orthod 32 (2010): 607–613, Oxford University Press, im Namen der European Orthodontic Society.
Literatur
- 1 Baldwin DK, King G, Ramsay DS. et al . Activation time and material stiffness of sequential removable orthodontic appliances. Part 3: premolar extraction patients. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 2008; 133 (6) 837-845
- 2 Barbagallo LJ, Jones AS, Petocz P. et al . Physical properties of root cementum: Part 10. Comparison of the effects of invisible removable thermoplastic appliances with light and heavy orthodontic forces on premolar cementum. A microcomputed-tomography study. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 2008; 133 (2) 218-227
- 3 Barbagallo LJ, Shen G, Jones AS. et al . A novel pressure film approach for determining the force imparted by clear removable thermoplastic appliances. Ann Biomed Eng. 2008; 36 (2) 335-341
- 4 Bollen AM, Huang G, King G. et al . Activation time and material stiffness of sequential removable orthodontic appliances. Part 1: Ability to complete treatment. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 2003; 124 (5) 496-501
- 5 Boyd RL, Wascalic V. Three-dimensional diagnosis and orthodontic treatment of complex malocclusions with the Invisalign appliance. Semin Orthod. 2001; 7 (4) 274-293
- 6 Boyd R. Predictability of successful orthodontic treatment using Invisalign. The Greater Philadelphia Society of Orthods Page. Meeting 2003. Verfügbar unter: http://www.gpso.org/events/2003_outline.pdf (Aufgerufen 27. Februar 2009).
- 7 Brezniak N. The clear plastic appliance: a biomechanical point of view. Angle Orthod. 2008; 78 (2) 381-382
- 8 Brezniak N, Wasserstein A. Root resorption following treatment with aligners. Angle Orthod. 2008; 78 (6) 1119-1124
- 9 Cattaneo PM, Dalstra M, Melsen B. Moment-to-force ratio, center of rotation, and force level: a finite element study predicting their interdependency for simulated orthodontic loading regimens. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 2008; 133 (5) 681-689
- 10 Clements KM, Bollen AM, Huang G. et al . Activation time and material stiffness of sequential removable orthodontic appliances. Part 2: Dental improvements. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 2003; 124 (5) 502-508
- 11 Djeu G, Shelton C, Maganzini A. Outcome assessment of Invisalign and traditional orthodontic treatment compared with the American Board of Orthodontics objective grading system. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 2005; 128 (3) 292-298
- 12 Hahn W, Dathe H, Fialka-Fricke J. et al . Influence of thermoplastic appliance thickness on the magnitude of force delivered to a maxillary central incisor during tipping. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 2009; 136 (1) 12.e1-12.e7 discussion 12–13.
- 13 Hahn W, Fialka-Fricke J, Dathe H. et al . Initial forces generated by three types of thermoplastic appliances on an upper central incisor during tipping. Eur J Orthod. 2009; 31 (6) 625-631
- 14 Kesling HD. The philosophy of the tooth positioning appliance. Am J Orthod Oral Surg. 1945; 31 (6) 297-304
- 15 Kravitz ND, Kusnoto B, Agran B. et al . Influence of attachments and interproximal reduction on the accuracy of canine rotation with Invisalign. A prospective clinical study. Angle Orthod. 2008; 78 (4) 682-687
- 16 Kravitz ND, Kusnoto B, BeGole E. et al . How well does Invisalign work? A prospective clinical study evaluating the efficacy of tooth movement with Invisalign. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 2009; 135 (1) 27-35
- 17 Kwon JS, Lee YK, Lim BS. et al . Force delivery properties of thermoplastic orthodontic materials. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 2008; 133 (2) 228-234
- 18 Mitchell DL, Boone RM, Ferguson JH. Correlation of tooth movement with variable forces in the cat. Angle Orthod. 1973; 43 (2) 154-161
- 19 Nakamura Y, Noda K, Shimoda S. et al . Time-lapse observation of rat periodontal ligament during function and tooth movement, using microcomputed tomography. Europ J Orthod. 2008; 30 (3) 320-326
- 20 Natali A, Pavan P, Carniel E. et al . Viscoelastic response of the periodontal ligament: an experimental-numerical analysis. Connect Tissue Res. 2004; 45 (4–5) 222-230
- 21 Proffit WR. Contemporary Orthodontics. 3rd edn. CV Mosby Inc.: St Louis; 2000: 304
- 22 Ren Y, Maltha JC, Van ’t Hof MA. et al . Optimum force magnitude for orthodontic tooth movement: a mathematic model. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 2004; 125 (1) 71-77
- 23 Roberts WE, Goodwin Jr WC, Heiner SR. Cellular response to orthodontic force. Dent Clin North Am. 1981; 25 (1) 3-17
- 24 Rost D, Schwarze CW, Hilgers RD. Die Kraftabgabe von Positionern bei unterschiedlicher Schneidezahnprotrusion. Eine In-vitro-Untersuchung. Fortschr Kieferorthop. 1995; 56 (2) 104-109
- 25 Synge JL. The theory of an incompressible periodontal membrane. Int J Orthod. 1933; 19 567-573
- 26 Warunek SP, Sorensen SE, Cunat JJ. et al . Physical and mechanical properties of elastomers in orthodontic positioners. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 1989; 95 (5) 388-400
- 27 Wong BH. Invisalign A to Z. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 2002; 121 (5) 540-541
- 28 Yoshikawa DK. Biomechanical principles of tooth movement. Dent Clin North Am. 1981; 25 (1) 19-26
1 Der Artikel wurde im englischen Original veröff entlicht im Eur J Orthod 32 (2010): 607–613, Oxford University Press, im Namen der European Orthodontic Society.
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