Background: This in vitro study investigated the effect of three distinct daily loading/unloading cycles on force delivery during orthodontic aligner therapy. The cycles were applied for 7 days and were designed to reflect typical clinical aligner application scenarios.
Materials and methods: Flat polyethylene terephthalate glycol (PET-G) specimens (Duran®, Scheu Dental, Iserlohn, Germany) with thicknesses ranging between 0.4 and 0.75 mm were tested in a three-point-bending testing machine. Measurements comprised loading/unloading intervals of 12 h/12 h, 18 h/6 h, and 23 h/1 h, and specimens were exposed to bidistilled water during loading to simulate intraoral conditions.
Results: A very large decay in force for the PET‑G specimens could already be observed after the first loading period, with significantly different residual force values of 24, 20, and 21% recorded for the 12 h/12 h, 18 h/6 h, and 23 h/1 h loading/unloading modes, respectively (Mann-Whitney U test, p < 0.01). In addition, further decays in force from the first to the last loading period at day 7 of 13.5% (12 h/12 h), 9.7% (18 h/6 h), and 8.4% (23 h/1 h) differed significantly among the three distinct loading modes (Mann-Whitney U test, p < 0.01).
Conclusion: Although the initial material stiffness of PET‑G is relatively high, the transmission of excessive forces is attenuated by the high material-related force decay already within a few hours after intraoral insertion.
Zusammenfassung: HINTERGRUND: In dieser In-vitro-Studie wurden die Auswirkungen von 3 unterschiedlichen täglichen Be- und Entlastungszyklen auf die Kraftübertragung während der kieferorthopädischen Zahnbewegung untersucht. Die Zyklen wurden 7 Tage lang angewendet und waren auf typische klinische Aligner-Anwendungsszenarien hin konzipiert.
Material und methoden: Plane PET-G(Polyethylenterephthalatglykol)-Proben (Duran®, Scheu Dental, Iserlohn, Deutschland) mit einer Dicke zwischen 0,4 und 0,75 mm wurden in einer Dreipunktbiegeprüfmaschine getestet. Die Messungen umfassten Belastungs‑/Entlastungsintervalle von 12 h/12 h, 18 h/6 h und 23 h/1 h. Zur Simulation der intraoralen Bedingungen wurden die Probekörper während der Belastung bidestilliertem Wasser ausgesetzt.
Ergebnisse: Bei den PET-G-Proben war bereits nach der ersten Belastungsperiode eine sehr starke Kraftabnahme zu beobachten, wobei für die Be‑/Entlastungsmodi 12 h/12 h, 18 h/6 h bzw. 23 h/1 h signifikant unterschiedliche Restkraftwerte ermittelt wurden: 24, 20 bzw. 21% (Mann-Whitney-U-Test, p < 0,01). Darüber hinaus unterschieden sich die weiteren Kraftabfälle von der ersten bis zur letzten Belastungsperiode am Tag 7 mit 13,5% (12 h/12 h), 9,7% (18 h/6 h) und 8,4% (23 h/1 h) signifikant zwischen den 3 unterschiedlichen Belastungsmodi (Mann-Whitney-U-Test, p < 0,01).
Schlussfolgerung: Obwohl die initiale Materialsteifigkeit von PET‑G relativ hoch ist, wird die Übertragung überhöhter Kräfte durch den hohen materialbedingten Kraftabbau innerhalb weniger Stunden nach dem intraoralen Einsetzen abgeschwächt.
Keywords: Aligner; Force; Orthodontic appliances; Orthodontic therapy; Stiffness; Thermoplastic.
© 2021. The Author(s).