Purpose: We have been developing a new type of miniscrew to specifically withstand orthodontic torque load. This study aimed to investigate the effect of thread depth and thread pitch on the primary stability of these miniscrews if stressed with torque load.
Methods: Finite element analysis (FEA) was used to evaluate the primary stability of the miniscrews. For thread depth analysis, the thread depth was set to 0.1-0.4 mm to construct 7 models. For thread pitch analysis, the thread pitch was set to 0.4-1.0 mm to construct another 7 models. A torque load of 6 Nmm was applied to the miniscrew, and the other parameters were kept constant for the analyses. Maximum equivalent stress (Max EQV) of cortical bone and maximum displacement of the miniscrews (Max DM) were the indicators for primary stability of the miniscrew in the 14 models.
Results: In the thread depth analysis, Max DM increased as the miniscrew thread depth increased, while Max EQV was smallest in model 3 (thread depth = 0.2, Max EQV = 8.91 MPa). In the pitch analysis, with an increase of the thread pitch, Max DM generally exhibited a trend to increase, while Max EQV of cortical bone showed a general trend to decrease.
Conclusion: Considering the data of Max DM and Max EQV, the most appropriate thread depth and thread pitch of the miniscrews in our model was 0.2 and 0.7 mm, respectively. This knowledge may effectively improve the primary stability of newly developed miniscrews.
Zusammenfassung: ZIELSETZUNG: Wir haben einen neuen Typ von Minischrauben entwickelt, der speziell für kieferorthopädische Drehmomentbelastungen geeignet ist. Ziel dieser Studie war es, den Einfluss von Gewindetiefe und Gewindesteigung auf die Primärstabilität dieser Minischrauben bei Drehmomentbelastung zu untersuchen.
Methoden: Zur Bewertung der Primärstabilität der Minischrauben wurde eine Finite-Elemente-Analyse (FEA) durchgeführt. Für die Gewindetiefenanalyse wurde die Gewindetiefe auf 0,1‑0,4 mm festgelegt, um 7 Modelle zu erstellen. Für die Analyse der Gewindesteigung wurde die Gewindesteigung auf 0,4‑1,0 mm festgelegt, um weitere 7 Modelle zu konstruieren. Die Minischraube wurde mit einem Drehmoment von 6 Nmm belastet, die übrigen Parameter wurden bei den Analysen konstant gehalten. Die maximale äquivalente Spannung (Max EQV) des kortikalen Knochens und die maximale Verschiebung der Minischrauben (Max DM) waren die Indikatoren für die Primärstabilität der Minischraube in den 14 Modellen.
Ergebnisse: Bei der Analyse der Gewindetiefe nahm Max DM mit zunehmender Gewindetiefe der Minischraube zu, während Max EQV bei Modell 3 am geringsten war (Gewindetiefe = 0,2, Max EQV = 8,91 MPa). Bei der Analyse der Gewindesteigung wies Max DM mit zunehmender Gewindesteigung im Allgemeinen eine steigende Tendenz auf, während Max EQV des kortikalen Knochens eine allgemeine Tendenz zur Abnahme zeigte.
Schlussfolgerung: In Anbetracht der Daten von Max DM und Max EQV lagen die am besten geeignete Gewindetiefe und Gewindesteigung der Minischrauben in unserem Modell bei 0,2 bzw. 0,7 mm. Dieses Wissen kann die Primärstabilität neu entwickelter Minischrauben wirksam verbessern.
Keywords: Bone stress analysis; Implant stability; Miniscrew anchorage failure; Orthodontic treatment; Three-dimensional finite element analysis.
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