Purpose: The failure rate of orthodontic mini-screws depends strongly on primary stability and, thus, on insertion torque. Further improvement regarding the failure rate might be achieved by modifying the surface coating. Therefore, the aim of the study was to investigate the stability of a newly designed and surface-modified orthodontic mini-screw in beagle dogs.
Methods: Newly designed mini-screws coated either with DOTIZE® or DOTIZE®-copper (DOT GmbH, Rostock, Germany; each: n = 24) were inserted in the mandibles of eight beagle dogs for a duration of 8 months. Insertion and removal torque were measured. These data were compared to values generated by using the artificial bone material Sawbones® (Sawbones Europe AB, Malmö, Sweden). Experiments with and without torque limitation (each: n = 5) were run. The bone-to-implant contact rate and the amount of bone between the threads were examined. Statistical significance was set at P < 0.05.
Results: The success rates of the in vivo study reached high levels with 95.3% for the DOTIZE-coated and 90.5% for the DOTIZE-copper-coated screws, whereas the insertion and removal torque did not differ between the coatings. During insertion, a torque limitation of 20 Ncm was necessary to ensure that the recommended limit was not exceeded. The insertion in Sawbones without torque limitation revealed a significantly higher torque compared to torque-limited insertion (18.2 ± 1.3 Ncm, 23.6 ± 1.3 Ncm). Bending occurred (n = 5) in the thread-free part of the mini-screw.
Conclusions: Surface coating might be able to improve the performance of orthodontic mini-screws. The study showed high success rates and stable mini-screws until the end of observation. Further investigations are necessary.
Zusammenfassung: ZIELSTELLUNG: Die Verlustrate von kieferorthopädischen Minischrauben hängt stark von der Primärstabilität und damit vom Eindrehmoment ab. Eine weitere Minimierung der Verlustrate könnte durch eine Oberflächenbeschichtung erreicht werden. Ziel der Studie war es daher, die Stabilität einer neu entwickelten und oberflächenmodifizierten kieferorthopädischen Minischraube an Beagle-Hunden zu untersuchen.
Methoden: Neu entwickelte Minischrauben, die entweder mit DOTIZE® oder mit DOTIZE®-Kupfer (DOT GmbH, Rostock, Deutschland) beschichtet waren (je n = 24), wurden für 8 Monate in die Unterkiefer von 8 Beagles eingesetzt. Während des Einsetzens und während des Entfernens wurden die Drehmomente gemessen. Vergleichend dazu wurden die Daten bei der Verwendung des künstlichen Knochenmaterials Sawbones® (Sawbones Europe AB, Malmö, Schweden) ermittelt. Es wurden Experimente mit und ohne Drehmomentbegrenzung (je n = 5) durchgeführt. Untersucht wurden die Knochen-Implantat-Kontaktrate und die Knochenmenge zwischen den Gewinden. Die statistische Signifikanz wurde mit p < 0,05 festgelegt.
Ergebnisse: Die Erfolgsraten der In-vivo-Studie erreichten mit 95,3 % für die DOTIZE- und 90,5 % für die DOTIZE-Kupfer-beschichteten Schrauben ein hohes Niveau, wobei sich Eindreh- und Ausdrehmoment zwischen den Beschichtungen nicht unterschieden. Bei der Insertion war eine Drehmomentbegrenzung von 20 Ncm notwendig, um sicherzustellen, dass der empfohlene Grenzwert nicht überschritten wurde. Die Insertion in Sawbones ohne Drehmomentbegrenzung ergab ein signifikant höheres Drehmoment im Vergleich zur drehmomentbegrenzten Insertion (18,2 ± 1,3 Ncm, 23,6 ± 1,3 Ncm). Im gewindefreien Teil der Minischraube traten Verdrehungen auf (n = 5).
Schlussfolgerung: Die Oberflächenbeschichtung könnte die Leistung von kieferorthopädischen Minischrauben verbessern. Die Studie zeigte hohe Erfolgsquoten und stabile Minischrauben bis zum Ende der Beobachtungszeit. Weitere Untersuchungen sind erforderlich.
Keywords: Bone screws; Dental implants; Materials testing; Orthodontic anchorage procedures; Surface coating.
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