Wolfgang Orthuber

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.

Survey of oral health-related quality of life among skeletal malocclusion patients following orthodontic treatment and orthognathic surgery

ObjectivesThe goal of this work was to conduct a survey of oral health-related quality of life (OHRQoL) among skeletal malocclusion patients who had undergone orthodontic treatment combined with orthognathic surgery.Patients and methodsThe study included 28xa0patients who had undergone orthodontic therapy combined with orthognathic surgery (surgical repositioning osteotomy) to treat skeletal malocclusion. OHRQoL was assessed based on a 14-item German version of the Oral Health Impact Profile (OHIP-G14) and an additional questionnaire developed by the authors to evaluate aspects of quality of life specific to skeletal malocclusion patients.ResultsThe mean OHIP-G14 score demonstrates that the malocclusion patients have a lower OHRQoL than the general population. The information collected via our skeletal malocclusion questionnaire correlates with the patients’ perceived esthetic and functional outcomes of treatment as well as their psychological state and social interactions. Satisfaction with treatment outcomes and improved social interactions correlated with high OHRQoL scores. High OHRQoL scores significantly correlated with enhanced well-being and the intensification of social contacts.ConclusionOur skeletal malocclusion questionnaire provides useful additional information on specific aspects of skeletal malocclusion patients, mapping in a detailed fashion aspects of function, esthetics, psychological condition, and social interactions. OHIP-G14 scores correlated negatively with OHRQoL.ZusammenfassungZielZiel der Untersuchung war die Erhebung der mundgesundheitsbezogenen Lebensqualität (MLQ) aus Patientensicht bei kombiniert kieferorthopädisch-kieferchirurgisch therapierten Dysgnathiepatienten.Patienten und MethodikIn die Studie eingeschlossen wurden 28 Patienten nach abgeschlossener kombinierter kieferorthopädischer-kieferchirurgischer Dysgnathiebehandlung mittels operativer Umstellungsosteotomie. Die MLQ wurde anhand des OHIP-G14-Fragebogen erhoben, zusätzlich wurde ein von den Autoren entwickelter Evaluationsbogen zur Lebensqualität von Dysgnathiepatienten eingesetzt.ErgebnisseDer OHIP-G14-Mittelwert aller Patienten belegte eine schlechtere MLQ der Dysgnathiepatienten gegenüber der Allgemeinbevölkerung. Der Dysgnathie-Zusatzbogen korrelierte mit subjektiver Bewertung der ästhetischen und funktionellen Ergebnisse der Therapie, psychischer Verfassung der Patienten und ihren sozialen Interaktionen. Zufriedenheit mit dem Behandlungsergebnis und Verbesserung der sozialen Interaktionen korrelierte mit einer hohen MLQ. Eine hohe MLQ korrelierte signifikant mit einer Steigerung des subjektiven Wohlbefindens und einer Intensivierung der sozialen Kontakte.SchlussfolgerungenDer Dysgnathie-Zusatzbogen als sinnvolle Ergänzung bei der Evaluation spezifischer Besonderheiten von Dysgnathiepatienten bildete differenziert die Bereiche Funktion, Ästhetik, Psyche und soziale Interaktionen ab. Die Ergebnisse des OHIP-G14 korrelierten negativ mit der MLQ.

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.

Biege- und Torsionsgenauigkeit des „bending art system“ (BAS)

With the bending art system (BAS) the computerized production of individual arch wires has become possible. The BAS consists of an intraoral camera, a computer program and a bending machine producing the archwire by consecutive bending and twisting procedures. This study examines the accuracy of the bending machine when using 0.016 x 0.016 and 0.016 x 0.022 steel wire of rectangular cross-section. Bending angles ranging from 6 degrees to 54 degrees, and torsion angles ranging from 2 degrees to 35 degrees were tested; also the minimum distance between these individual operations was determined. The bent pieces of wire were analysed in a 3D-coordinate gauging system. The 0.016 x 0.016 steel wire showed a mean measuring error of 0.62 degree in bending procedures and of 0.72 degree in torsion procedures, whereas the 0.016 x 0.022 steel wire showed an error of 0.87 degree with edgewise bendings and of 0.86 degree with torsions. To ensure this accuracy a minimum distance of 0.5 mm to 0.7 mm, depending on which kind of bending combination is used, between bending and torsion is required. The error could be reduced even further if a more constant wire material and a more accurate calibration of the bending machine were used. All in all the precision of the bending machine meets the clinical requirements.ZusammenfassungDas „bending art system“ (BAS) ermöglicht die rechnergesteuerte Herstellung individueller Multibandbögen. Es besteht aus einer Intraoralkamera, einem Computer mit Software und einer Biegemaschine, welche den Drahtbogen aus aufeinanderfolgenden Biegungen und Torsionen anfertigt. In der vorliegenden Studie wurde die Genauigkeit der Biegemaschine an Vierkantstangenstahl 0,016″×0,016″ und 0,016″×0,022″ überprüft. Dabei wurden Biegewinkel zwischen 6° und 54° und Torsionswinkel zwischen 2° und 36° getestet sowie der erforderliche Mindestabstand zwischen derartigen Einzelaktionen ermittelt. Die gebogenen Drahtstücke wurden in einem 3D-Koordinatenmeßsystem analysiert. Bei 0,016″×0,016″-Stangenstahl ergab sich ein mittlerer absoluter Fehler von 0,62° für Einzelbiegungen und von 0,72° für Einzeltorsionen. Bei 0,016″×0,022″-Stangenstahl betrug er 0,87° für Einzelbiegungen über die hohe Kante und 0,86° für Einzeltorsionen. Zur Gewährleistung dieser Genauigkeit ist, abhängig von der Art der Biegekombination, ein Mindestabstand von 0,5 mm bis 0,7 mm zwischen Biegung und Torsion erforderlich. Eine weitere Minimierung des Fehlers wäre durch konstanteres Drahtmaterial und genauere Kalibrierung der Biegemaschine möglich. Insgesamt entspricht die Präzision der Biegemaschine den klinischen Anforderungen.SummaryWith the bending art system (BAS) the computerized production of individual archwires has become possible. The BAS consists of an intraoral camera, a computer program and a bending machine producing the archwire by consecutive bending and twisting procedures. This study examines the accuracy of the bending machine when using 0.016″×0.016″ and 0.016×0.022″ steel wire of rectangular cross-section. Bending angles ranging from 6° to 54°, and torsion angles ranging from 2° to 35° were tested; also the minimum distance between these individual operations was determined. The bent pieces of wire were analysed in a 3D-coordinate gauging system. The 0.016″×0.016″ steel wire showed a mean measuring error of 0.62° in bending procedures and of 0.72° in torsion procedures, whereas the 0.016″×0.022″ steel wire showed an error of 0.87° with edgewise bendings and of 0.86° with torsions. To ensure this accuracy a minimum distance of 0.5 mm to 0.7 mm, depending on which kind of bending combination is used, between bending and torsion is required. The error could be reduced even further if a more constant wire material and a more accurate calibration of the bending machine were used. All in all the precision of the bending machine meets the clinical requirements.

Design of a Global Medical Database which is Searchable by Human Diagnostic Patterns

We describe a global medical database which is designed for efficient evaluation. It allows language independent search for human diagnostic parameters. Core of the database is a fully automated electronic archive and distribution server for medical histories of real but anonymous patients which contain patterns of diagnosis, chosen treatment, and outcome. Every pattern is represented by a feature vector which is usually a sequence of numbers, and labeled by an unambiguous pattern name which identifies its meaning. Similarity search is always done only over patterns with the same pattern name, because these are directly comparable. Similarities of patterns are mapped to spatial similarities (small distances) of their feature vectors using an appropriate metric. This makes them searchable. Pattern names can be owned like today domain names. This facilitates unbureaucratic definition of patterns e.g. by manufacturers of diagnostic devices. Application: If there is a new patient with certain diagnostic patterns, it is possible to combine a part or all of them and to search in the database for completed histories of patients with similar patterns to find the best treatment. Confinement of the result by conventional language based search terms is possible, and immediate individual statistics or regression analyses can quantify probabilities of success in case of different treatment choices. Conclusions: Efficient searching with diagnostic patterns is technically feasible. Labeled feature vectors induce a systematic and expandable approach. The database also allows immediate calculation of individual up to date prediction models.

The force module for the bending art system

The force module for the bending art system (BAS) is used to calculate the initial forces and moments expected to act on a tooth after changing archwires. The present study analyses the accuracy of the force module on the basis of 10 patients treated with the BAS (with an average observation period of 10 months). An average of 6 archwires (0.016″×0.016″ steel) were used on each jaw. The approximate pressure in the periodontium was determined and statistically evaluated from the force module readings.The resulting average pressure values for the molars ranged between 0.26 N/cm2 and 0.54 N/cm2. The value in the area of the incisors, cuspids and bicuspids ranged between 1.03 N/cm2 and 2.83 N/cm2. Maximum pressure was 8.02 N/cm2.The results are discussed from a clinical point of view on a case-to-case basis. They are plausible in and for themselves. The more severe the initial state of misalignment, the higher the pressure values. These forces can be reduced by increasing the number of archwires or by altering the form of the archwire correspondingly. The computer-generated values should be confirmed by taking a direct measurement on the tooth. The force module is just the first step in providing a reproducible estimation of the forces acting on a tooth. Even if the calculated absolute values should still be judged with reservation, they are nevertheless suitable for providing a comparative evaluation of various treatment concepts with reference to the forces acting on the periodontium and can serve clinicians as a rapidly available decision-making aid.ZusammenfassungDas Kräftemodul des Bending-art-Systems (BAS) dient der Berechnung der am Zahn nach Bogenwechsel zu erwartenden initialen Kräfte und Drehmomente. In der vorliegenden Studie wurde die Aussagekraft des Kräftemoduls anhand von zehn mit dem BAS behandelten Patienten (mittlerer Beobachtungszeitraum zehn Monate) analysiert. Pro Kiefer kamen durchschnittlich sechs Bögen zum Einsatz (0,016″×0,016″ Stahl). Aus den Werten des Kräftemoduls wurde der Druck im Parodontium approximativ ermittelt und statistisch ausgewertet.Es ergaben sich für die Molaren mittlere Druckwerte zwischen 0,26 N/cm2 und 0,54 N/cm2, für den Schneidezahn-, Eckzahn- und Prämolarenbereich lagen diese zwischen 1,03 N/cm2 und 2,83 N/cm2. Das Druckmaximum betrug 8,02 N/cm2.Die Resultate werden unter klinischen Gesichtspunkten fallbezogen diskutiert. Sie sind in sich plausibel. Es ergaben sich um so höhere Druckwerte, je ausgeprägter der anfängliche Fehlstand war. Durch Erhöhung der Bogenanzahl oder entsprechende Änderung der Bogenform ist eine Reduzierung der Kräfte möglich. Eine Bestätigung dieser rechnerisch ermittelten Werte sollte durch direkte Messung am Zahn erfolgen. Das Kräftemodul ist ein erster Schritt zur reproduzierbaren Einschätzung der am Zahn auftretenden Kräfte. Auch wenn die berechneten Absolutwerte zurückhaltend beurteilt werden sollten, eignen sie sich dennoch zur vergleichenden Betrachtung verschiedener Behandlungskonzepte im Hinblick auf die Belastung des Parodontiums und können dem Kliniker als rasch verfügbare Entscheidungshilfe dienen.