Helge Fischer-Brandies

On the properties of two binary NiTi shape memory alloys. Effects of surface finish on the corrosion behaviour and in vitro biocompatibility

The present paper compares the transformation behaviour and mechanical properties of two orthodontic wires of close chemical compositions. The effects of surface topography and surface finish residues on the potentiodynamic corrosion behaviour and biocompatibility are also reported. The cytotoxicity tests were performed on both alloys in fibroblast cell cultures from human gingiva using the MTT test. It is shown that the surface finish and the amounts of surface finish residues affect dramatically the corrosion resistance. Bad surface finish results in lower corrosion resistance. The in vitro biocompatibility, though not affected to the extent of corrosion resistance, is also reduced as the surface roughness and the amounts of residues increase. This is thought to be due to surface effects on corrosion and metallic ions release.

Microdamage in cortical bone due to the overtightening of orthodontic microscrews.

Background and Aim:The possibility of skeletal anchorage achieved with mini-implants has greatly broadened the spectrum of treatment modalities in orthodontics. Aim of this study was to investigate the microstructural alterations in cortical bone due to overtightening of orthodontic microscrews during the insertion procedure.Material and Methods:After having prepared three fresh pelvic porcine bone segments and removed the periosteum, we drilled 25 holes 1 mm in diameter into the segments. Using a screwdriver, we then manually inserted a total of 20 orthodontic microscrews from the Aarhus Anchorage System (1.5 mm × 7.7 mm) into the holes: ten screws were inserted about 6.7 mm deep, leaving the last 1 mm of the thread visible outside the bone. The other ten screws were initially inserted 7.7 mm (until the screw thread was no longer visible and the screw neck was slightly touching the cortex). Those last ten screws were then tightened by another quarter-turn. Five drill-holes were left empty, serving as a reference.The three pelvic bone segments were sawed into 25 smaller bone-specimens, 20 segments containing one screw and five with only the drill-hole. They were cortically cross-sectioned and processed for scanning electron microscope analysis. All the microcracks in the peri-implant bone tissue at least 50 μm long were documented for each sample. Statistical analysis was carried out according to the “number of cracks”, “accumulated length of all cracks”, “maximum radius of crack alteration”, and “longest crack”. The specimens were then divided into two subgroups according to cortical thickness.Results:The group of overtightened implants showed higher values in the following categories: number of cracks, accumulated length of all cracks, maximum radius of crack alteration, and longest crack in comparison to the reference samples without screws and the group of less deeply-inserted implants. However, we identified no correlation between cortical thickness and the degree of microdamage.Conclusions:We demonstrate that there was more microstructural damage in cortical bone due to overtightening through deep insertion of orthodontic microscrews than occurred at the lower insertion depth. Extensive osseous microdamage may detract from the stability of immediately-loaded microscrews and implants due to the bone-remodeling processes initiated by microdamage. The subject of just how serious this potential risk is should be addressed in future studies.ZusammenfassungHintergrund und Ziel:Die skelettale Verankerung mit Hilfe von Mikroschrauben ist zu einem beliebten Hilfsmittel in der kieferorthopädischen Therapie geworden. Mit dieser Studie sollte untersucht werden, inwieweit das „Überdrehen“, also eine übermäßig tiefe Insertion von Mikroschrauben, die mikrostrukturelle Integrität des periimplantären kortikalen Knochens beeinflusst.Material und Methodik:An drei präparierten Schweinebeckenknochen wurden 25 Vorbohrungen mit einem Durchmesser von 1,0 mm vorgenommen. Anschließend wurden insgesamt 20 Mikroschrauben vom Typ „Aarhus Mini Implant“ (1,5 mm × 7,7 mm) mit einem Schraubendreher in die vorgebohrten Löcher inseriert: Zehn Schrauben wurden etwa 6,7 mm tief inseriert, sodass etwa 1 mm des Gewindeanteils außerhalb des Knochens verblieb. Weitere zehn Schrauben wurden so weit inseriert, dass das Schraubengewinde vollständig im Knochen eingedreht war und der Schraubenkragen den Knochen berührte. Anschließend wurden diese zehn Schrauben nochmals um eine viertel Drehung weiter in den Knochen eingedreht. In die restlichen fünf Pilotbohrungen wurden zu Referenzzwecken keine Schrauben inseriert.Aus den Knochensegmenten wurden 25 Knochenproben hergestellt, von denen 20 eine Schraube und 5 lediglich die Vorbohrlöcher enthielten. Diese Proben wurden dann zu kortikalen Querschnittspräparaten weiterverarbeitet und für die Analyse im Raster-Elektronenmikroskop aufbereitet. Anschließend wurden die Mikrorisse im periimplantären Knochen ab einer Länge von 50 μm registriert. Die statistische Auswertung erfolgte anhand der Variablen „Rissanzahl“, „Summe der Risslängen“, „Radius der maximalen Rissausbreitung“ und „längster Riss“. Die Proben wurden in zwei Gruppen nach Dicke der Kortikalis eingeteilt.Ergebnisse:Verglichen mit den Referenzproben ohne Schrauben und den Proben mit 6,7 mm tief inserierten Schrauben zeigte sich ein erhöhtes Ausmaß an Mikrotraumen in allen oben genannten Variablen bei den Proben mit tiefer inserierten Schrauben. Ein Zusammenhang zwischen der Kortikalisdicke und dem Ausmaß an Mikrotraumen konnte nicht nachgewiesen werden.Schlussfolgerungen:In dieser Studie zeigte sich bei „Überdrehen“ von Mikroschrauben in Form einer besonders tiefen Insertion ein Anstieg der Mikrotraumen in kortikalem Knochen gegenüber einer weniger tiefen Insertion. Eine umfangreiche Mikrotraumatisierung des Knochens könnte ein Risiko für die Stabilität sofort post insertionem belasteter Schrauben und Implantate aufgrund des durch Mikrotraumen induzierten Knochenumbaus darstellen. Die Dimension dieses Risikopotenzials sollte in zukünftigen Studien ermittelt werden.

Torque Transmission between Square Wire and Bracket as a Function of Measurement, Form and Hardness Parameters

Abstract: The aim of the study was to investigate the influence of cross section, edge geometry and structural hardness on torque transmission between square wire and bracket.For this purpose, 5 different brands of stainless steel square wire in 3 dimensions (0.016”× 0.016”, 0.016”× 0.022” and 0.017”× 0.025”) were inserted into edgewise brackets with a slot size of 0.018” and loaded with different torques (1 and 3 Ncm). The slot and wire geometries were analyzed by computer on ground specimens before and after loading. In addition, the Vickers hardness and micro-hardness of the unstressed and stressed metal surfaces were determined.While the slot size was very accurately maintained, the wire dimensions deviated downwards by an average of 10%. Torque transmission led to notching and bending-up phenomena on the bracket slot flanks. A torque loading of 3 Ncm increased the torque play of 0.016”× 0.022” wires by 3.6°, and of 0.017”× 0.025” wires by 3.7°. In the case of 0.016”× 0.016” wires, an effective torque transmission was no longer possible. The average Vickers hardness of the wires was 533 kp/mm2, and that of the brackets 145 kp/mm2. The micro-hardness in the deformation area of stressed internal slot walls increased with increasing load transmissions from 204 to 338 kp/mm2.As a result of excessively small wire dimensions and plastic deformation of the brackets, a relatively large torque play occurs. Deformation and notching in the area of the internal slot walls are inconsistent with demands for recycling brackets. A standardization of bracket wire systems stating the actual torque play would be desirable.Zusammenfassung: Ziel der Studie war es, den Einfluss von Querschnittsmaß, Kantengeometrie sowie Gefügehärte auf die Torquedrehmomentübertragung zwischen Vierkantdraht und Bracket zu untersuchen.Dazu wurden Vierkantdrähte aus rostfreiem Stahl von fünf Herstellern in drei Dimensionen (0,016 ”× 0.016”, 0,016”× 0,022” und 0,017”× 0,025”) in Edgewise-Brackets mit dem Slotmaß 0,018” eingebracht und mit unterschiedlichen Drehmomenten (1 und 3 Ncm) belastet. Slot- und Drahtgeometrie wurden vor und nach Belastung an Schliffpräperaten rechnergestützt analysiert. Außerdem wurden die Vickers- und Mikrohärte der unbelasteten und belasteten Metallflächen bestimmt.Während das Bracketlotmaß recht genau eingehalten wurde, wichen die Drahtdimensionen im Mittel um 10% nach unten ab. Drehmomentübertragung führte zu Einkerbungs- und Aufbiegungserscheinungen an den Bracketslotflanken. Eine Drehmomentbelastung von 3 Ncm erhöhte das Torquespiel von 0,016”× 0,022”-Drähten um 3,6°, von 0,017”× 0,025”-Drähten um 3,7°. Bei 0,016”× 0,016”-Drähten war eine wirksame Drehmonentübertragung nicht mehr möglich. Die Vickers-Härte der Drähte betrug im Mittel 533 kp/mm2, die der Brackets 145 kp/mm2. Die Mikrohärte im Deformationsbereich belasteter Slotinnenwände nahm mit zunehmender Kraftübertragung von 204 auf 338 kp/mm2 zu.Infolge zu kleiner Drahtdimensionen und plastischer Deformation der Brackets kommt es zu einem relativ großen Torquespiel. Deformationen und Einkerbungen im Bereich der Slotinnenwände widersprechen der Forderung nach einem Recycling von Brackets. Eine Normung der Bracketdrahtsysteme unter Angabe des tatsächlichen Torquespiels wäre wünschenswert.

Effects of incorporation of nano-fluorapatite or nano-fluorohydroxyapatite on a resin-modified glass ionomer cement

This study aimed to investigate the fluoride release properties and the effect on bond strength of two experimental adhesive cements. Synthesized particles of nano-fluorapatite (nano-FA) or nano-fluorohydroxyapatite (nano-FHA) were incorporated into a resin-modified glass ionomer cement (Fuji Ortho LC) and characterized using X-ray diffraction and scanning electron microscopy. Blocks with six different concentrations of nano-FA or nano-FHA were manufactured and their fluoride release properties evaluated by ultraviolet spectrophotometry. The unaltered glass ionomer cement Fuji Ortho LC (GC, control) and the two experimental cements with the highest fluoride release capacities (nano-FA+Fuji Ortho LC (GFA) and nano-FHA+Fuji Ortho LC (GFHA)) were used to bond composite blocks and orthodontic brackets to human enamel. After 24 h water storage all specimens were debonded, measuring the micro-tensile bond strength (μTBS) and the shear bond strength (SBS), respectively. The optimal concentration of added nano-FA and nano-FHA for maximum fluoride release was 25 wt.%, which nearly tripled fluoride release after 70 days compared with the control group. GC exhibited a significantly higher SBS than GFHA/GFA, with GFHA and GFA not differing significantly (P>0.05). The μTBS of GC and GFA were significantly higher than that of GFHA (P≤0.05). The results seem to indicate that the fluoride release properties of Fuji Ortho LC are improved by incorporating nano-FA or nano-FHA, simultaneously maintaining a clinically sufficient bond strength when nano-FA was added.

On the in vitro biocompatibility of Elgiloy, a co-based alloy, compared to two titanium alloys.

Abstract.Aim: The aim of the present investigation was to contribute to an understanding of the effects of surface topography and chemical composition on the corrosion behavior and thus the biocompatibility of Elgiloy® (RMO, Denver, CO, USA), a common Co-based alloy. Material and Methods: The results are compared with those obtained for a binary NiTi alloy, Neo Sentalloy™ (GAC, Central Islip, NY, USA) and a β-III-Ti alloy, TMA® (Ormco, Glendora, CA, USA). In the present study, the surface topography and the chemical composition of two different grades of Elgiloy®, Blue Elgiloy® (soft) and Yellow Elgiloy® (ductile), were examined by means of scanning electron microscopy (SEM) and energy-dispersive spectroscopy analysis (EDS). Their corrosion behavior in half-strength Ringer solution and in an artificial saliva solution according to Barrett [1] was investigated using potentiodynamic corrosion testing (PDC). The photometry-based PAN method was used to quantify the released Ni and Co ions. The in vitro biocompatibility of the two grades of Elgiloy® was tested in three different cell cultures: in L929, a commercially available mouse fibroblast cell line, and in primary human epithelial cells and fibroblasts. Results: The results of the corrosion testing showed satisfactorily high pitting corrosion potentials but lower repassivation potentials and a strong increase in current density once pitting had occurred. The photometric results revealed the release of Ni and Co ions in both tested electrolytes. The tested native surfaces exhibited numerous grinding and polishing grooves, inclusions and inhomogeneities of the microstructure. After corrosion testing the same surfaces displayed numerous signs of corrosion, especially in areas with microstructural inhomogeneities. In vitro biocompatibility testing showed a substantially reduced dehydrogenase activity in the presence of Elgiloy®. The reduced quality of surface finish resulting from the manufacturing process led in the case of the tested Elgiloy® types to decreased corrosion resistance with consequently reduced in vitro biocompatibility. Conclusions: In this context it is also conceivable that patients with a proven allergy to nickel, cobalt or chromium may react sensitively to the deployment of this alloy, at least in the surface quality tested by us. From this aspect, the introduction of a binding standard for the surface quality of materials used in orthodontic appliances is urgently recommended.Zusammenfassung.Ziel: Ziel der Studie ist es, den Zusammenhang zwischen der chemischen Zusammensetzung, Oberflächenmikrostruktur und der Korrosionsbeständigkeit sowie der daraus folgenden In-vitro-Bioverträglichkeit einer gängigen Kobaltbasislegierung in zwei unterschiedlichen Härtegraden von Elgiloy® (RMO, Denver, CO, USA), Blue Elgiloy® (soft) and Yellow Elgiloy® (ductile), herzustellen. Material und Methoden: Zum Vergleich werden die Ergebnisse einer Nickeltitanlegierung, Neo Sentalloy™ (GAC, Central Islip, NY, USA), und einer Titanlegierung, TMA® (Ormco, Glendora, CA, USA), herangezogen. Die Oberflächenbeschaffenheit und chemische Zusammensetzung wurden mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM) und energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDS) untersucht. Ihr Korrosionsverhalten in halbstarker Ringer-Lösung und in einer Speichelersatzlösung nach Barrett [1] ist in potentiodynamischen Korrosionsversuchen (PDK) ermittelt worden. Die im Korrosionstest freigesetzten Ni- und Co-Ionen sind photometrisch nach der PAN-Methode erfasst worden. Die In-vitro-Bioverträglichkeit beider Elgiloy®-Sorten ist mittels MTT-Test in drei Zellkulturen – L929, eine Mausfibroblastenlinie sowie primären humanen Fibroblasten und Epithelzellen – ermittelt worden. Ergebnisse: Die Ergebnisse der Korrosionsuntersuchungen zeigen zwar zufriedenstellend hohe Lochfraßpotentiale, aber niedrigere Repassivierungspotentiale sowie einen starken Anstieg der Stromdichte nach Beginn der Lochfraßkorrosion. In photometrischen Untersuchungen der verwendeten Elektrolyte konnten freigesetzte Ni- und Co-Ionen nachgewiesen werden. Die untersuchten nativen Oberflächen weisen zahlreiche Schleif- und Polierspuren, Einschlüsse sowie Inhomogenitäten in der Mikrostruktur auf. Die den Korrosionsversuchen ausgesetzten Oberflächen lassen zahlreiche Korrosionserscheinungen erkennen, die bevorzugt in Bereichen intermetallischer Phasen auftreten. In-vitro-Bioverträglichkeitsuntersuchungen zeigen in Anwesenheit von Elgiloy® eine deutlich herabgesetzte Dehydrogenaseaktivität. Eine durch den Herstellungsprozess bedingte herabgesetzte Güte der Oberflächenqualität führt im Fall der untersuchten Elgiloy®-Sorten zu einer verminderten Korrosionsresistenz. Dieses wiederum ist die Ursache für einen Rückgang der In-vitro-Bioverträglichkeit. Schlussfolgerungen: In diesem Zusammenhang ist es auch denkbar, dass Patienten mit nachgewiesener Ni-, Co- oder Cr-Allergie empfindlich auf den Einsatz dieser Legierung, zumindest in der uns vorliegenden Oberflächengüte, reagieren können. Es liegt daher nahe, eine verbindliche Norm für die Oberflächenbeschaffenheit der in der Kieferorthopädie eingesetzten Materialien zu fordern.

On the interaction of polyacrylic acid as a conditioning agent with bovine enamel

In the present paper, the effects of polyacrylic acid (PAA) conditioning on the morphology and chemistry of bovine enamel surface and the resulting interfacial reactions are being investigated using photometric, microscopic (SEM, AFM), electron spectroscopic (XPS) and staining methods (neutral red dye). The results are compared to two reference surfaces obtained by simple grinding and by etching with a phosphoric acid solution. It is shown that PAA conditioning leads to the leaching of calcium and phosphorus ions, to the smoothening of the surface and probably to the formation of a polymeric film at the surface. A mechanism by which a preliminary PAA conditioning of the enamel leads to the reported higher bonding strength between enamel and glass ionomer cements is proposed.

Validity of the computer-assisted cephalometric growth prognosis VTO (Visual Treatment Objective) according to Ricketts.

The computer-assisted growth prognosis “Visual Treatment Objective” (VTO) according to Ricketts gives an individual prediction based on empirically obtained mean growth rates and includes the expected influence of orthodontic treatment. The objective of the present study was to investigate the validity of the VTO over a period of 2 and 5 years. For this purpose, lateral teleradiographic images of 180 patients were analyzed before the start and after the completion of active treatment, and the actual outcome was compared with the prognosis.For both prognostic periods, the VTO yielded a satisfactory prognosis of maxillary inclination, of the anteroposterior position of the maxilla, of growth in mandibular length, of the anteroposterior position and rotation of the mandible, of the positional relation of the mandible and maxilla, of basicranial configuration, and of vertical craniofacial development. For neither of the 2 prognostic periods did the VTO give a satisfactory prognosis of dental relations, of dentoskeletal relations or of soft-tissue configuration.The VTO is capable of giving a largely valid prognosis of skeletal growth tendencies. However, in view of the large number of parameters affected by therapeutic measures, the VTO prognosis must be expected to differ from the actual treatment outcome.ZusammenfassungDie computergestützte Wachstumsprognose “Visual Treatment Objective” (VTO) nach Ricketts erstellt auf der Grundlage empirisch gewonnener, mittlerer Wachstumsraten eine individuelle Vorhersage unter Einbezug des zu erwartenden kieferorthopädischen Behandlungseinflusses. Die vorliegende Arbeit untersuchte die Validität des VTO über einen Zeitraum von zwei bzw. fünf Jahren. Dazu wurden Fernröntgenseitenbilder von 180 Patienten vor Beginn und nach Abschluß der aktiven Behandlung ausgewertet sowie der tatsächliche mit dem prognostizierten Endbefund verglichen.Für beide Vorhersagezeiträume lieferte das VTO eine zufriedenstellende Prognose der Inklination des Oberkiefers, der anteroposterioren Lage des Oberkiefers, des Unterkieferlän-genwachstums, der anteroposterioren Lage und Rotation des Unterkiefers, der Lagebeziehung von Unter- und Oberkiefer, der Schädelbasiskonfiguration sowie der vertikalen Gesichts-schädelentwicklung. Für keinen der beiden Vorhersagezeiträume lieferte das VTO eine zufriedenstellende Prognose der dentalen Beziehungen, der dentoskelettalen Beziehungen sowie der Weichteilkonfiguration. Das VTO vermag skelettale Wachstumstendenzen überwiegend valide zu prognostizieren. Im Rahmen aller Parameter, die in Abhängigkeit therapeutischer Maßnahmen stehen, muß damit gerechnet werden, daß VTO und tatsächliches Behandlungsergebnis differieren.

Vollbogentechnik mit dem “bending art system”

ZusammenfassungDas “bending art system” (BAS) ermöglicht die computergesteuerte Herstellung individueller Multibandbögen. Die Behandlungsplanung mit der BAS-Vollbogentechnik wurde beschrieben. Die Planung der Bögen erfolgt nach einer anfänglichen Kameraaufnahme am Patienten und gliedert sich in die Abschnitte Idealbogen, Zielbogen und Behandlungsweg. Der Idealbogen legt die patientenindividuelle Bogenform in der Horizontalen fest. Durch Eingabe verschiedener Feinkorrekturwerte wird der Idealbogen zum Zielbogen umgestaltet, der den letzten Bogen der Behandlung darstellt. Schließlich wird die Bogenfolge bestimmt. Die Geometrie der Zwischenbögen errechnet sich nach der Maßgabe, daß jeder Zahn im Verlaufe der Angleichung vom Anfangsbogen an den Zielbogen einen möglichst kurzen Weg zurücklegt. Diesem als direkte Methode bezeichneten Vorgehen wird die indirekte Methode als Neuentwicklung gegenübergestellt. Bei der indirekten Methode wird die Kameraaufnahme am Kiefermodell durchgeführt, und der Zielbogen orientiert sich an einem Set-up-Modell in idealer Okklusion. Im Gegensatz zur Straight-wire-Technik wird die Behandlung mit dem BAS nicht mit einem geraden Bogen beendet, da die patientenindividuelle Okklusion nur selten der Straight-wire-Norm entspricht.SummaryThe bending art system (BAS) enables computerized production of individual archwires for the multiband technique. Treatment planning using the continuous arch technique as part of the bending art system has been described. Planning of the archwires follows an initial camera picture taken in the patient’s mouth, and is divided into the following steps: ideal arch, target arch and course of treatment. The ideal arch establishes the individual shape of the archwires in the horizontal plane. Based on the input of various small adjustments, the ideal arch is transformed into the target arch which represents the final arch of the treatment. Finally, the sequence of the various arches is established. The geometry of the intermediate arches is calculated on the assumption that each tooth is moved the shortest possible distance during transformation from the initial arch to the target arch. This procedure, called the direct method, the camera picture is taken of the initial cast and the target arch is produced in accordance with a setup model in ideal occlusion. In contrast to the straight-wire technique, treatment with the BAS is not finalized with a straight arch wire since the occlusion of the individual patient rarely complies with the straight-wire norm.The bending art system (BAS) enables computerized production of individual arch wires for the multiband technique. Treatment planning using the continuous arch technique as part of the bending art system has been described. Planning of the arch wires follows an initial camera picture taken in the patients mouth, and is divided into the following steps: ideal arch, target arch and course of treatment. The ideal arch establishes the individual shape of the arch wires in the horizontal plane. Based on the input of various small adjustments, the ideal arch is transformed into the target arch which represents the final arch of the treatment. Finally, the sequence of the various arches is established. The geometry of the intermediate arches is calculated on the assumption that each tooth is moved the shortest possible distance during transformation from the initial arch to the target arch. This procedure, called the direct method, is compared with the newly developed indirect method. With the indirect method, the camera picture is taken of the initial cast and the target arch is produced in accordance with a setup model in ideal occlusion. In contrast to the straight-wire technique, treatment with the BAS is not finalized with a straight arch wire since the occlusion of the individual patient rarely complies with the straight-wire norm.

Enamel damage from multiple debonding in the bracket adhesion technic

ZusammenfassungIn der vorliegenden Studie werden die Schmelschäden infolge eines dreifachen Debondings analysiert. An 120 extrahierten kariesfreien Prämolaren jugendlicher Patienten wurden Keramikbrackets (Firma Ormco) einer Basisgröße von 12,3 mm2 mittels Concise-Composite geklebt und mit einer Zwick-Universalprüfmaschine abgeschert. Bei 90 Proben wurden die Brackets einmal, bei 60 Proben ein zweites Mal und bei 30 Proben ein drittes Mal entfernt. Die Scherabrißkräfte wurden elektronisch ermittelt und statistisch ausgewertet. Die Tiefenverzapfung des Adhäsivs wurden in einem gesonderten Versuch an 30 Zähnen nach chemischer Auflösung des Schmelzes freigelegt. Die Schmelzoberflächen und die Adhäsivmatrizen wurden im Rasterelektronenmikroskop analysiert. — Mit jeder Wiederholung des Debondings ergab sich eine deutliche Häufigkeits- und Größenzunahme der Schmelzläsionen. Sie betrug im Mittel für das erste Debonding 12% (bei vier Prüfkörpern), für das zweite Debonding 17,4% (bei sechs Prüfkörpern) und für das dritte Debonding 21,9% (bei neun Prüfkörpern), bezogen auf die freiliegende Schmelzoberfläche nach dem Bracketabriß. Der Schmelzschaden enfaßte in zunehmendem Maße auch tiefe Schmelzregionen. Das erste Debonding zeigte eine mittlere Haftung von 13,2 MPa, das zweite Debonding von 16,1 MPa und das dritte Debonging von 15,5 MPa. Die Unterschiede sind statistisch signifikant (p≤0,05). — Es ist naheliegend, daß der Kraftanstieg zwischen der ersten und zweiten Bracketentfernung durch eine stärkere Ausprägung der Adhäsivmatrize bei der zweiten Beklebung begründet ist. Der Kraftabfall beim dritten Debonding kann durch eine Gefügeauflockerung bedingt sein, die der Schmelz durch wiederholtes Debonding erfährt. Die qualitative und quantitative Zunahme des Schmelzschadens bei Mehrfachdebonding legt die Schlußfolgerung nabe, eine enge Indikation für das Mehrfachkleben von Brackets zu stellen.SummaryThis study analyses the damage done by three debonding procedures. Ceramic brackets (ORMCO) having a basic size of 12.3 mm2 were bonded with Concise Composite to 120 non-carious premolars extracted from adolescent patients and subsequently shorn off using a Zwick multipurpose testing device. In 90 teeth the brackets were removed once, in 60 twice, and in 30 three times. The shearing forces were measured electronically and evaluated statistically. In a separate experiment involving 30 teeth, the in-depth interlinkage (adhesive “pegs”) were exposed by chemically dissolving the enamel. The enamel surfaces and adhesive matrix were analysed using scanning electron microscopy. Each repeat debonding was associated with a clear increase in the frequency and size of the enamel damage. This was, on average, 12% (in four teeth) at the first debonding, 17.4% (six teeth) at the second debonding, and 21.9% (nine teeth) at the third debonding, referred in each case to the exposed enamel surface after shearing off the bracket. The damage increasingly involved deeper regions within the enamel. The mean bonding force was 13.2 MPa at the first debonding, 16.1 MPa at the second debonding, and 15.5 MPa at the third. The differences are statistically significant (p≤0.05). It would appear that the increase in bonding force between the first and second bracket removal was due to a more pronounced adhesive matrix at the second bonding. The decrease in bonding force at the third debonding may be due to a structure of the enamel caused by the repeated deponding process. Inview of the qualitative and quantitative increase in the damage to the enamel associated with multiple debonding, it may be concluded that the indication for repeated bracket bonding needs to be rigorously applied.

Über die Schmelzschädigung in Abhängigkeit von der Methode der Bracketentfernung

ZusammenfassungBei der Analyse möglicher Schmelzschäden bei der Bracketentfernung wurden die Methoden der tordierenden und der biegenden Bracketentfernung miteinander verglichen. In jeder Testgruppe befanden sich 19 extrahierte menschliche Molaren, an denen Metallbrackets mit Concise im Säure-Ätz-Verfahren befestigt worden waren. Die Bracketentfernung erfolgte standardisiert in einer Wolpert-Universalprüfmaschine TZZ 707 mit modifizierter Torsions-bzw. Biegemechanik. Die Schmelzoberfläche wurde anhand rasterelektronenmikroskopischer Bilder analysiert. Bei tordierender Bracketentfernung betragen die Schmelzausrisse im Mittel 48,3% der von Kleberresten freien Schmelzoberfläche. Sie reichen häufig in tiefe Schmelzschichten und treten bevorzugt an den Breitseiten des Klebeareals auf. Bei biegender Bracketentfernung wurden Schmelzausrisse wesentlich seltener beobachtet und waren meist nur oberflächlich lokalisiert. Sie traten fast ausschließlich an den Druckzonen auf. Die zur Bracketentfernung notwendige Kraft sowie die anhand mechanischer Modelle berechnete Kraftverteilung korrespondieren mit dem aufgetretenen Schmelzschaden. Es ergibt sich als Schlußfolgerung, daß der Methode der Bracketentfernung eine klinisch relevante Bedeutung zukommt.SummaryTwo different methods of removing brackets, on the one side by torsion and on the other by bending, were compared for the purpose of analyzing the respective enamel lesions. Each test group consisted of 19 extracted human molars with metal brackets attached to the molars by means of the “concise etching technique”. Bracket removal was standardized through the use of a Wolpert “Universalprüfmaschine TZZ 707” with modified torsion and bending mechanism. A scanning electron microscope was used to analyze the enamel surface. When using the torsion method, the mean extension of the enamel lesions was 48.3% of the adhesive free enamel surface. These lesions often reached into the deeper enamel layers and were mainly to be found on the broad side of the bonded area. On the other hand, when using the bending method, the enamel lesions were less frequent. They were mainly superficial and were confined almost exclusively to the pressure zones. The stress required to remove the brackets and the stress distribution were calculated on mechanical models and these results corresponded well with the enamel lesions observed on the molars. It can thus be concluded that the method of removing brackets is clinically relevant in relation to enamel lesions.