Odporność różnych drutów retencyjnych i materiałów wiążących na działanie sił ścinających w kontekście procesu przygotowania zębów do założenia retainera

Ruchomość zębów dzięki ciągłemu niezrównoważeniu działających sił stanowi jeden z głównych problemów po leczeniu ortodontycznym [1, 2]. Stabilizacja uzyskanego wyniku leczenia ortodontycznego jest niezbędna, by zapewnić powodzenie terapii i uniemożliwić cofanie się zębów do ich dawnej pozycji. Po każdym leczeniu ortodontycznym dla utrzymania wyników terapeutycznych i uniknięcia ponownego pogorszenia niezbędna jest retencja. Jedną z opcji jest zastosowanie retainerów, których korzystne efekty wykazywano wcześniej [1, 2].

W praktyce klinicznej używane są dwa różne rodzaje retainerów: stałe i ruchome. Retainery ruchome wykazują pewne wady, jak starzenie się materiału i dyskomfort użytkowania do zaburzeń artykulacji włącznie, a ich powodzenie kliniczne zależy od podatności terapeutycznej [compliance] pacjenta [3]. Stabilność zębów przednich zapewniają głównie retainery stałe, wymagające niewielkiej współpracy ze strony pacjenta. Przyklejane retainery językowe, szczególnie w obszarze siekaczy żuchwy, zyskiwały popularność od późnych lat 70. [4]. Gottlieb i wsp. [5] donosili, że 81% ankietowanych ortodontów wykorzystywało retainery językowe, w tym 37% stosowało je rutynowo, a 44% od czasu do czasu. Jednakże utrata lub złamanie retainera z przyczyn zgryzowych stanowi spory problem. Kilku autorów stwierdziło, że cienkie wzmocnienia z mniejszą ilością nitek wykazywały wyższe wskaźniki awaryjności niż wzmocnienia z większą ilością nitek lub grubsze [6, 7]. Dużym wyzwaniem było zwiększenie przylegania drutu retencyjnego do zębów.

Rozwój technologii umożliwił wyprodukowanie wzmocnień z włókna szklanego, polietylenu lub kevlaru, których elastyczne nici były ufiksowane kompozytem. Korzystne ich strony to poprawa wygody i estetyki [8, 9]. Jednakże Littlewood i wsp. [10] wykazali, że odsetek niepowodzeń w ciągu 3 lat w przypadku drutów retencyjnych wykonanych ze wzmacnianych włókien wyniósł aż 50%, podczas gdy dla drutów ze stali nierdzewnej jedynie 10%.

Fot. 1. Doświadczalny model do badania odporności na działanie sił ścinających (SBS). Siła wywierana przez
uniwersalny tester Instron 5965 (Instron, Niemcy) była skierowana wzdłuż osi zgryzowo-wierzchołkowej siekaczy,
by naśladować wyjściową siłę zgryzową.

Rys. 1. Schematyczny rysunek modelu doświadczalnego: a. widok boczny, b. widok powierzchni ustnych.

Celem naszego badania było porównanie SBS dwóch retainerów metalowych i jednego ze wzmacnianego włókna szklanego w połączeniu z trzema różnymi materiałami wiążącymi oraz zbadanie wpływu piaskowania powierzchni szkliwa przed zamocowaniem retainera na trwałość tych połączeń.

Materiał i metoda

W badaniu wykorzystaliśmy 400 świeżo usuniętych, nienaruszonych i wolnych od próchnicy zębów bydlęcych z żuchwy. Procedury dla wszystkich próbek były przeprowadzone przez tego samego badacza. Zęby zostały wyczyszczone i wypolerowane przez 10 sekund pumeksem, zdezynfekowane 0,5-proc. roztworem chloraminy i starannie wypłukane, by uniknąć reakcji chemicznych z klejem. Pary anatomicznie identycznych siekaczy żuchwy ustawiono w kontakcie proksymalnym i ufiksowano w standaryzowanej formie wypełnionej żywicą epoksydową do odlewów. Powierzchnie zostały ustawione w taki sposób, by drut mógł być przycięty równolegle do korony fot. 1 i rys. 1). Próbki podzielono na 10 grup po 20 par. Aby zbadać wpływ tekstury powierzchni na SBS, 50% próbek poddano piaskowaniu (KaVo PROPHYflex®, KaVo Dental GmbH, Niemcy) sproszkowanym bezfluorowym tlenkiem glinu, natryskiwanym pod kątem 45° z odległości 5 mm, jak w metodzie opisanej przez Cal-Neto i wsp. [11].

Przed naklejeniem drutu szkliwo wszystkich zębów wytrawiano 37-proc. kwasem fosforowym (Total Etch™, Ivoclar Vivadent GmbH, Niemcy) przez 30 sekund. Po nałożeniu w sposób standaryzowany warstewki żywicy bez wypełniacza (Transbond™ XT Primer, 3M Unitek AG, USA w grupach Tetric EvoFlow™ i Transbond™ LR; Stick Resin™, Stick Tech Ltd., Finlandia, w grupie Stick® FLOW) drut był przytwierdzany kompozytem, utwardzanym standardową lampą utwardzającą (Elipar™, 3M ESPE AG, Niemcy) przez 40 sekund. Do zamocowania drutu używaliśmy trzech różnych kompozytów: światłoutwardzalnej żywicy z dużą zawartością wypełniacza Transbond™ LR (3 M Unitek AG, USA); półpłynnego kompozytu nanohybrydowego Tetric EvoFlow™ (Ivoclar Vivadent GmbH, Niemcy); półpłynnego kompozytu mikrohybrydowego Stick® FLOW (Stick Tech Ltd., Finlandia). Ten ostatni używany był wyłącznie razem z retainerem z wzmocnionego włókna everStick® ORTHO i vice versa, ponieważ zostały one opracowane specjalnie dla łącznego stosowania i nie zaleca się, by Stick® FLOW używać do retainerów metalowych. W badaniu użyto 3 różnych drutów retencyjnych: Bond-A-Braid™ (Reliance Orthodontic Products Inc., USA), splecionego z 8 nici ze stali nierdzewnej, o przekroju 0,016 × 0,022 cala [0,04 x 0,05 cm]; GAC Wildcat® Twistflex Wire (Ortho-Care Ltd., Wielka Brytania), splecionego z 3 pasm ze stali nierdzewnej, o przekroju 0,0195 cala [0,049 cm] i everStick® ORTHO (Stick Tech Ltd., Finlandia), złożonego z 1000 jednokierunkowych włókien pokrytych PMMA i bis-GMA, o średnicy 0,75 mm. Aby wystandaryzować procedurę, wszystkie druty retencyjne miały długość 15 mm, a próbki były umieszczane w wykonanej na zamówienie elastycznej formie w taki sposób, by wzmocnienie było przytwierdzane na powierzchniach średnicy 4 mm, oddalonych od siebie o 4 mm (fot. 1). Każdą próbkę przechowywano w wodzie destylowanej przez 7 dni przed testowaniem. W celu usunięcia wzmocnień użyliśmy uniwersalnego testera (Instron 5965, Instron, Niemcy) przy prędkości odkształcania 1 mm/min (fot. 1). Siła nacisku była skierowana wzdłuż osi zgryzowo-wierzchołkowej siekaczy, by naśladować wyjściową siłę zgryzową. Końcówka pręta została umieszczona pośrodku międzyzębowego odcinka drutu. Następnie zwiększano obciążenie, aż do chwili oderwania drutu od zębów i rejestrowano uzyskaną wartość SBS w newtonach (N).

Analiza statystyczna została przeprowadzona za pomocą oprogramowania SPSS Statistics 21® (IBM, Niemcy). Dla porównania wpływu na SBS różnych zestawów retainer-klej oraz piaskowania zastosowano dwukierunkową analizę ANOVA, a następnie test Bonferroniego post-hoc (1000 próbek) dla porównań w parach. Ponieważ założenia dla testów parametrycznych zostały częściowo złamane, zastosowano testy post-hoc z bootstrappingiem, a następnie użyto testów nieparametrycznych (U Manna-Whitneya i H Kruskal-Wallisa), by potwierdzić główne wyniki ANOVA. Za znamienną we wszystkich przypadkach przyjęto wartość p < 0,05. W celu oceny znaczenia klinicznego wyliczono wielkość efektu jako współczynnik korelacji Pearsona, przyjmując: r > 0,5 za duży,
r > 0,3 za średni i r > 0,1 za mały.

Wyniki

Najwyższą średnią wartość SBS (M = 156,33 N; SD = 36,40 N) uzyskano dla kleju Transbond™ LR w połączeniu z drutem retencyjnym Bond-A-Braid™ na powierzchniach piaskowanych (grupa 10), a drugą w kolejności dla tegoż kleju w połączeniu z drutem GAC Wildcat® Twistflex Wire na powierzchniach piaskowanych (M = 146,11 N; SD = 55,03 N) (grupa 8) (tab. 1, rys. 2). Trzecią i czwartą w kolejności wartość uzyskano dla Tetric EvoFlow™ na powierzchniach piaskowanych w połączeniu z drutem Bond-A-Braid™ (M = 106,55 N; SD = 21,53 N) (grupa 6) i GAC Wildcat® Twistflex Wire (M = 73,26 N; SD = 27,40 N) (grupa 4). Połączenie Bond-A-Braid™/Tetric EvoFlow™ na powierzchniach niepiaskowanych (grupa 5) wykazało najniższą wartość SBS (M = 33,55 N; SD = 13,85 N), a drugą od końca – połączenie Stick® FLOW i everStick® ORTHO (M = 37,02 N;
SD = 14,79 N) na powierzchniach niepiaskowanych (grupa 1). Największe jednostkowe wartości SBS uzyskano dla połączeń Bond-A-Braid™/Transbond™ LR (209,77 N) i GAC Wildcat® Twistflex Wire/Transbond™ LR (258,10 N) na powierzchniach piaskowanych.

Dwukierunkowa analiza ANOVA wykazała znamienny, duży wpływ piaskowania na zmierzone wartości SBS (p < 0,001; r = 0,62), co oznacza, że były one wyższe o 217%, gdy powierzchnie zębów były piaskowane przed przyklejaniem retainera. Zostało to potwierdzone testem U Manna-Whitneya (tab. 2).

Odnotowano również duży i znamienny wpływ zastosowanej kombinacji retainer-klej na zmierzone wartości SBS (p < 0,001; r = 0,73), co oznacza, że przebadane połączenia wykazywały znamienne różnice pod względem SBS. Zostało to potwierdzone nieparametrycznym testem H. Kruskala-Wallisa (n = 200, p < 0,001). Testy Bonferroniego post-hoc z bootstrappingiem wykazały, że po przygotowaniu powierzchni połączenia GAC Wildcat® Twistflex Wire/Tetric EvoFlow™ i everStick® ORTHO/Stick® FLOW nie różniły się od siebie znamiennie pod względem SBS (p = 0,337), podobnie jak połączenia GAC Wildcat® Twistflex Wire/Transbond™ LR i Bond-A-Braid™/Transbond™ LR (p = 0,488). Bez przygotowania powierzchni uzyskano podobne wyniki, za wyjątkiem tego, że połączenie Bond-A-Braid™/Tetric EvoFlow™ nie wykazało znamiennie wyższych wartości SBS niż GAC Wildcat® Twistflex Wire/Tetric EvoFlow™ (rys. 2, tab. 1). Piaskowanie znamiennie wpływało na wydolność kombinacji retainer-klej (ANOVA p < 0,001; r = 0,29).

Metalowe druty retencyjne przyklejane Transbond LR™ wykazywały znamiennie wyższe SBS niż przyklejane Tetric EvoFlow™, niezależnie od przygotowania powierzchni i rodzaju użytego drutu. Natomiast po użyciu Tetric EvoFlow™ na powierzchniach piaskowanych Bond-A-Braid™ wykazał znamiennie wyższe wartości SBS niż GAC Wildcat® Twistflex Wire (p = 0,001).

Dyskusja

W publikowanym badaniu symulowaliśmy kliniczną sytuację zgryzu, aplikując siłę działającą pionowo na retainer. Reynolds i wsp. [12] oraz Reicheneder i wsp. [13] stwierdzili, że pionowy nacisk daje najwyższe wartości SBS w porównaniu z siłami rozciągającymi o wektorze skierowanym poziomo albo pionowo. Jednakże SBS zależy nie tylko od kierunku, lecz także od lokalizacji aplikowanej siły. Kilku autorów wykazało, że wartości SBS są najniższe, gdy siła aplikowana jest na przestrzeń międzyzębową [8, 14]. Dlatego właśnie wybraliśmy ten najbardziej wrażliwy odcinek, by ustalić, jaka jest najmniejsza siła konieczna dla oderwania retainera.

W badaniu wykorzystano zęby bydlęce. Hobson i wsp. [15] zalecali, by użyć siekaczy zamiast zębów trzonowych i zębów przedtrzonowych, znaleźli bowiem znaczące różnice SBS pomiędzy różnymi typami zębów. Natomiast Nakamichi i wsp. [16] porównali SBS zębów ludzkich i bydlęcych, dochodząc do wniosku, że nie ma istotnej różnicy w wynikach. Toteż wykorzystanie zębów bydlęcych zdawało się najodpowiedniejsze dla celów naszego doświadczenia.

Faltermeier i wsp. [17] stwierdzili, że SBS materiałów adhezyjnych dwu- i trójskładnikowych znacznie przewyższa SBS systemów jednobutelkowych. Toteż w badaniu wykorzystaliśmy tylko systemy trójskładnikowe. Jednakże wykazały one znamienne różnice w sile wiązania, gdy były badane z różnymi drutami retencyjnymi, niezależnie od przygotowania powierzchni.

Zachrisson [18] oraz Oesterle i wsp. [19] powiększyli poprzez piaskowanie powierzchnie obu końców dwóch drutów do rozmiaru 0,030 cala i 0,032 cala [0,076 cm i 0,081 cm], by zwiększyć przyczepność między metalem a kompozytem. Zbadaliśmy wpływ piaskowania powierzchni zębów, do których przyklejano retainer, na SBS drutu retencyjnego. Wyniki wykazały, że dla wszystkich połączeń retainer-klej SBS wzrasta łącznie o 217%. Wskazuje to, że piaskowanie ma znaczący wpływ na kliniczną stabilność przytwierdzonego retainera z powodu zwiększonej mikroretencji po wytrawieniu. Zostało to potwierdzone przez Reisnera i wsp. [20], którzy badali wpływ przygotowania szkliwa na SBS zamków aparatu ortodontycznego w czterech grupach, w których stosowano: tylko piaskowanie, piaskowanie przed wytrawianiem, tylko wytrawianie kwasem lub polerowanie żłobkowanym wiertłem. Wywnioskowali też, że piaskowanie nie zastępuje trawienia kwasem. Cal-Neto i wsp. [11] badali wpływ piaskowania wykonywanego in vivo przed wytrawieniem szkliwa. Siła wiązania wzrosła, lecz test logarytmiczny rang nie wykazał znamiennej zmiany w zakresie efektywności klinicznej. Na ogół piaskowanie nie tylko zwiększa szorstkość zębów, lecz także daje gwarancję czystej powierzchni, wolnej od kamienia nazębnego i osadu, wymagając stosunkowo małych nakładów czasu i materiału.

W naszym badaniu połączenie Bond-A-Braid™/Transbond™ LR wykazało najwyższą wartość SBS, zaś drugą w kolejności GAC Wildcat® Twistflex Wire/Transbond™ LR. Te wyniki wskazują, że siła spajania i kliniczna stabilność Transbond™ LR przewyższa pozostałe przebadane materiały adhezyjne, niezależnie od używanego drutu retencyjnego.

Ponadto wyniki wskazują, że 8-krotnie skręcony drut stalowy (Bond-A-Braid™) wytrzymuje znacznie wyższe SBS niż 3-pasmowy drut stalowy (GAC Wildcat® Twistflex Wire), jeśli jest używany w połączeniu z Tetric EvoFlow™, ale nie z Transbond™ LR. Świadczy to o tym, że zwiększona liczba nitek/pasem drutu retencyjnego ma generalnie pozytywny wpływ na jego kliniczną stabilność. Jednak ponieważ miało to miejsce tylko w przypadku użycia do spajania Tetric EvoFlow™, a nie Transbond™ LR, sądzimy, że wpływ systemu adhezyjnego na SBS jest daleko większy niż rodzaju użytego drutu retencyjnego. SBS obserwowane przez Aldreesa i wsp. [8] w podobnej konfiguracji doświadczalnej, bez wcześniejszego piaskowania, z wykorzystaniem pięciopasmowego drutu śr. 0,0215 cala [0,054 cm] (M = 70,0 N, SD = 14,1 N) były podobne do wartości, które uzyskaliśmy z plecionym drutem Bond-A-Braid™ o przekroju 0,016 cala × 0,022 cala [0,04 cm  x 0,05 cm], bez wcześniejszego piaskowania (M = 73,2 N, SD = 33,1 N). Wskazuje to, że decydujące znaczenie dla wartości SBS mogą mieć inne czynniki, takie jak średnica drutu lub liczba jego splotów.

Rys. 2. Odporność na działanie sił ścinających (SBS) badanych połączeń retainer-materiał adhezyjny z i bez piaskowania. „Pudełka” ukazują medianę i przedział międzykwartylowy,
zaś „wąsy” – zakres wartości danych [Reicheneder i wsp., „Head & Face Medicine” 2014 10:51].

Reynolds [12] ustalił, że materiały akceptowalne klinicznie w leczeniu ortodontycznym powinny móc wytrzymywać siły 6-8 N. Waters [22] zauważył, że normalny zakres sił działających w jamie ustnej wynosi 3-18 N. W naszym badaniu SBS wszystkich testowanych systemów, w tym retainera z włókna szklanego, przekraczały te wartości, toteż powinny one wykazywać klinicznie wystarczającą odporność na działanie sił ścinających.

Wnioski

Znaczący wzrost SBS można osiągnąć przez piaskowanie szkliwa. Transbond™ LR okazał się najbardziej wytrzymałym ze wszystkich przebadanych materiałów adhezyjnych. Bond-A-Braid™ wykazał wyższe SBS, a stąd niższy wskaźnik awaryjności w porównaniu z pozostałymi badanymi drutami retencyjnymi.

Wszystkie badane połączenia drut-system wiążący wykazały wystarczającą siłę wiązania, by pozwalało to na ich wykorzystanie kliniczne.

Konflikt interesów

Autorzy oświadczają, że nie zachodzi żaden konflikt interesów.

Wkład autorów

C.R., B.H., A.F., P.P., C.L. i C.K. brali udział w tworzeniu koncepcji pracy, opracowaniu projektu i koordynacji badania, jak również pozyskaniu danych. C.K. wykonał obliczenia statystyczne. C.R. i C.K. sporządzili szkic i napisali pracę. C.R., B.H., A.F., P.P., C.L. i C.K. brali udział w korekcie. Wszyscy autorzy przeczytali i zatwierdzili wersję ostateczną.

Tłumaczenie
lek. med. Dorota Tukaj
„Head & Face Medicine” 2014, 10:51.

Piśmiennictwo:
1. Little R.M., Wallen T.R., Riedel R.A.: Stability and relapse of mandibular anterior alignment-first premolar extraction cases treated by traditional edgewise orthodontics. „Am J Orthod Dentofacial Orthop” 1981, 80:349-365.

2. Little R.M.: Stability and relapse of dental arch alignment. „Br J Orthod” 1990, 7:235-241.

3. Cobourne M.T., DiBiase A.T.: Handbook of Orthodontics. Edinburgh, New York: Mosby; 2009.

4. Zachrisson B.U.: Clinical experience with direct-bonded orthodontic retainers. „Am J Orthod Dentofacial Orthop” 1977, 71:440-448.

5. Gottlieb E.L., Nelson A.H., Vogels D.S.: JCO study of orthodontic diagnosis and treatment procedures. Part 1. Results and trends. „J Clin Orthod” 1996, 30:615-629.

6. Artun J., Spadafora A.T., Shapiro P.A.: A 3-year follow-up study of various types of orthodontic canine-to-canine retainers. „Eur J Orthod” 1997, 19:501-509.

7. Dahl E.H., Zachrisson B.U.: Long-term experience with direct-bonded lingual retainers. „J Clin Orthod” 1991, 25:619-630.

8. Aldrees A.M., Al-Mutairi T.K., Hakami Z.W., Al-Malki M.M.:
Bonded orthodontic retainers: a comparison of initial bond strength of different wire-and-composite combinations. „J Orofac Orthop” 2010, 71:290-299.

9. Diamond M.: Resin fiberglass bonded retainer. „J Clin Orthod” 1987, 21:182-183.

10. Littlewood S.J., Millett D.T., Doubleday B. i wsp.: Orthodontic retention: a systematic review. „J Orthod” 2006, 33:205-212.

11. Cal-Neto J.P., Castro S., Moura P.M. i wsp.: Influence of enamel sandblasting prior to etching on shear bond strength of indirectly bonded lingual appliances. „Angle Orthod” 2011, 81:149-152.

12. Reynolds I.R.: A review of direct orthodontic bonding. „Br J Orthod” 1975, 2:171-178.

13. Reicheneder C.A., Gedrange T., Lange A. i wsp.: Shear and tensile bond strength comparison of various contemporary orthodontic adhesive systems: an in-vitro study. „Am J Orthod Dentofacial Orthop” 2009, 135:422. e1-6; discussion 422-3

14. Radlanski R.J., Zain N.D.: Stability of the bonded lingual wire retainer – a study of the initial bond strength.
„J Orofac Orthoped” 2004, 65:321-335.

15. Hobson R.S., McCabe J.F., Hogg S.D.: Bond strength to surface enamel for different tooth types. „Dent Mat” 2001, 17:184-189.

16. Nakamichi I., Iwaku M., Fusayama T.: Bovine teeth as possible substitutes in the adhesion test. „J Dent Res” 1983, 62:1076-1081.

17. Faltermeier A., Behr M., Müssig D.: A comparative evaluation of bracket bonding with 1-, 2-, and 3-component adhesive systems. „Am J Orthod Dentofacial Orthop” 2007, 132:144. e1-5.

18. Zachrisson B.J.: Third-generation mandibular bonded lingual 3-3 retainer. „J Clin Orthod” 1995, 29:39-48.

19. Oesterle L.J., Shellhart W.C., Henderson S.: Enhancing wire-composite bond strength of bonded retainers with wire surface treatment. „Am J Orthod Dentofacial Orthop” 2001, 119:625-631.

20. Reisner K.R., Levitt H.L., Mante F.: Enamel preparation for orthodontic bonding: a comparison between the use of a sandblaster and current techniques. „Am J Orthod Dentofacial Orthop” 1997, 111:366-373.

21. Foek D.L.S., Ozcan M., Krebs E., Sandham A.: Adhesive properties of bonded orthodontic retainers to enamel: stainless steel wire vs fiber-reinforced composites.
„J Adhes Dent” 2009, 11:381-390.

22. Waters N.E.: Some mechanical and physical properties of teeth. „Sym Soc Exp Biol” 1980, 34:99-135.

Autorzy:

Claudia Reicheneder, Bernd Hofrichter, Andreas Faltermeier, Christian Kirschneck
Klinika Ortodoncji, Uniwersyteckie Centrum Medyczne w Regensburgu (Niemcy)
Peter Proff, Carsten Lippold
Klinika Ortodoncji, Uniwersytet w Münster (Niemcy)

Streszczenie:
Naszym celem było porównanie odporności na działanie sił ścinających (SBS) trzech różnych drutów retencyjnych i trzech różnych systemów wiążących w kontekście przygotowania powierzchni zębów do założenia retainera za pomocą piaskowania szkliwa. (…) Przygotowanie powierzchni zęba przez piaskowanie szkliwa powodowało wzrost SBS wszystkich badanych drutów retencyjnych. Klej Transbond™ LR dawał najlepsze efekty w porównaniu do Tetric-EvoFlow™ i everStick® ORTHO, niemniej jednak wszystkie zestawy zapewniały uzyskanie wystarczającej siły wiązania dla zastosowań klinicznych.