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Biomechanische Untersuchungen an thermoplastisch geformten Schienen

Biomechanical research of removable thermoplastic appliances

by Teresa Friederike Erfurth-Jach
Doctoral thesis
Date of Examination:2012-07-02
Date of issue:2012-06-26
Advisor:PD Dr. Wolfram Hahn
Referee:PD Dr. Wolfram Hahn
Referee:PD Dr. Martin Wachowski
crossref-logoPersistent Address: http://dx.doi.org/10.53846/goediss-1559

 

 

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Format:PDF
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Abstract

English

Many clinical treatments with removable thermoplastic appliances have been documented in dental literature. Yet, the forces produced by these appliances have not been investigated systematically so far. Hence the aim of the study was to quantify the forces delivered by a special type of thermoplastic appliance described by Sheridan. Traditional aligner appliances are using a series of aligners to move teeth. The method applied in this study moves teeth through pressure points, so called bumps. These bumps are created by special pliers, which are pressed in the aligner. The aim of the study was to measure the forces generated by bumps when tipping a maxillary central incisor in vitro in detail. Further on it was investigated whether these forces change when the bumps` depth and position were altered. Moreover another aim was to evaluate whether the pliers` shape and the occlusal forces acting during swallowing affect the forces delivered by removable thermoplastic appliances. To simulate swallowing, a weight was positioned on top of the aligners during the measurements. The following results can be stated: Bumps produce a complex system of forces during tipping. When deconstructing the force vector into its components, this results in horizontally and intrusively acting forces. The measured forces in the present study were much higher than the ideal forces recommended for orthodontic treatment in dental literature. Compared to other studies, the forces in this trial were also much higher, however only some exceeded the forces measured in a parallel study which evaluated forces during tipping a maxillary central incisor with traditional thermoplastic appliances. When the bumps were deepened, horizontal and intrusive forces occurred, which were statistically significantly higher. Depending on the position of the bumps, varying forces were generated, although the bumps` depth remained unchanged. Yet no homogeneous influence of the bumps` position on the strength of the measured forces could be found. The shape of the pliers only affected the measurements in some cases. However, the trend could be observed that the thin pliers produced higher forces than the thick one. When simulating swallowing the resulting forces were also higher in tendency. However, in the statistical analysis the results were also only partly significant. In conclusion, the present study showed that even flat bumps produce high forces. This finding should be taken into account when thermoplastic aligners are used in orthodontic therapy.
Keywords: Force; removable thermoplastic appliances; aligners; bumps

Other Languages

In der zahnärztlichen Literatur ist eine Vielzahl an klinischen Fallvorstellungen zur Behandlung von Zahnfehlstellungen mittels thermoplastisch geformter Schienen zu finden. Die dabei durch die Schienen erzeugten Kräfte wurden jedoch bis dato nur unzureichend untersucht. Die vorliegende Arbeit hatte zum Ziel, die an einer von Sheridan entwickelten orthodontischen Schiene auftretenden Kräfte bei der Kippung des ersten maxillären Inzisivus in vitro zu erforschen. Während bei der klassischen Schienentherapie die Zahnbewegung durch Set-ups erfolgt, wird sie bei dieser Methode durch in die Schiene eingearbeitete kleine Druckpunkte (sog. Bumps) durchgeführt. Die Herstellung der Bumps erfolgt mittels speziell für diesen Schienentyp angebotener Zangen. In der Arbeit wurde im Detail untersucht, welche Kräfte generell an der Schiene durch Bumps bei der Kippbewegung des ersten maxillären Frontzahnes entstehen. Von Interesse war ferner, ob sich die Kräfte bei unterschiedlichen Bumppositionen und Bumptiefen verändern und ob die Zangenform sowie die Schluckkraft einen Einfluss auf die Größe der an den Schienen auftretenden Kräfte haben. Die Schluckkraft wurde durch ein Gewicht simuliert, das während der Messungen auf die Schiene gelegt wurde. Es wurden folgende Erkenntnisse gewonnen. In thermoplastisch geformte Schienen eingearbeitete Bumps erzeugen ein komplexes Kraftsystem. Neben horizontalen Kräften zur kippenden Bewegung konnten auch intrusive Kräfte nachgewiesen werden. Die in der vorliegenden Studie ermittelten Kräfte waren in der Regel deutlich größer als die bislang in der Literatur empfohlenen und an orthodontischen Schienen gemessenen Kräfte, allerdings nur etwas größer als die Kräfte, welche bei der Kippung eines oberen Frontzahns mit klassischen orthodontischen Schienen im Rahmen einer Parallelstudie gemessen worden sind. Eine Vertiefung der Bumps führte zu statistisch signifikant größeren horizontalen und intrusiven Kräften. In Abhängigkeit von der Positionierung des Bumps wurden trotz identischer Bumptiefen unterschiedlich große horizontale und vertikale Kräfte erzeugt. Ein einheitlicher Einfluss der Bumpposition auf die Größe der auftretenden Kräfte konnte nicht nachgewiesen werden. Auch die Zangenform hatte nur teilweise einen signifikanten Einfluss auf die Kraftabgabe. Tendenziell erzeugte aber die dünnere Zange die größeren Kräfte. Gleiches gilt für die simulierte Schluckkraft. Hier waren in der Tendenz die Kräfte mit Gewicht größer. Statistisch war dieses Ergebnis aber nur teilweise signifikant. Abschließend kann festgehalten werden, dass bereits bei geringen Auslenkungsstrecken große Kräfte auf die zu bewegenden Zähne wirken, was bei dem Einsatz thermoplastisch geformter Schienen in der kieferorthopädischen Therapie bedacht werden sollte.
Schlagwörter: Kraft; thermoplastisch geformte Schienen; Bumps
 

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