Torque Stability of Plastic Brackets Following Multiple Loading and Artificial Material Aging - an In-Vitro Comparison Torquestabilität von Kunststoffbrackets nach multipler Belastung und künstlicher Material - alterung - eine In-vitro-Vergleichsstudie

Objective: The objective of this study was to compare the loaddeflection behavior of plastic brackets made of various materials in response to repeated torque loads with each other and with steel brackets. Material fatigue during wire’s play in the bracket slot, the brackets’ elasticity and the torsional forces applied were analyzed. Material and Methods: Groups of ten brackets, each made of pure polycarbonate or variously reinforced polycarbonate or polyurethane, with and without a metal slot, were artificially aged and then torqued with a testing machine five times consecutively in a torque-measuring apparatus. The control group consisted of ten steel brackets. The resulting forces were recorded with the testing machine, and the wire’s deflection recorded with a digital goniometer on a PC and submitted to one-way variance analysis at p < 0.05. Results: There were strong fluctuations among the bracket types in both the play of the wire in the bracket slot as well as the brackets’ elasticity. The slot of all the polycarbonate-based brackets was bent open after a single load, except for those with a metal slot. After a single load of up to 20° torque, all the brackets exhibited a significant loss of torque stability ranging between 5% for pure polyurethane and 28.5% for ceramic-reinforced polycarbonate. The loss of torque stability was roughly 17% on average. This loss did not increase significantly when additional loads were applied. Zusammenfassung Ziel: Ziel dieser Untersuchung war es, das Last-Verformungs-Verhalten von Kunststoffbrackets unterschiedlichen Materials bei mehrmaliger Torquebelastung untereinander und mit Stahlbrackets hinsichtlich einer Materialermudung beim Spiel des Drahtes im Bracketslot, der Elastizitat und der applizierbaren Torquekrafte zu vergleichen. Material und Methodik: Jeweils zehn Brackets aus reinem und verschieden verstarktem Polycarbonat und Polyurethan mit und ohne Metallslot wurden nach kunstlicher Alterung in einer Torquemessapparatur funfmal hintereinander kontinuierlich mit einer Prufmaschine belastet. Als Kontrollgruppe dienten zehn Stahlbrackets. Die dabei auftretenden Krafte wurden mit der Prufmaschine und die Deflektion des Drahtes mit einem digitalen Winkelmesser auf einem PC registriert und der einfaktoriellen Varianzanalyse bei p < 0,05 unterzogen. Ergebnisse: Unter den Brackettypen zeigten sich starke Schwankungen sowohl hinsichtlich des Spiels des Drahtes im Bracketslot als auch der Elastizitat der Brackets. Bei allen polycarbonatbasierten Brackets, mit Ausnahme derer mit Metallslot, wurde der Slot nach einmaliger Belastung aufgebogen. Alle Brackets hatten einen signifikanten Torqueverlust nach einmaliger Belastung bis 20° Torque zwischen 5% bei reinem Poly urethan und 28,5% bei keramikverstarktem Polycarbonat. Der Torqueverlust lag im Mittel bei ca. 17%. Dieser Verlust vergroserte sich nicht signifikant bei erneuten Belastungen. Schlussfolgerungen: Fur jedes Bracketmaterial wird klinisch ein eigener Torquewert benotigt, um gleiche Torquekrafte auf den Zahn ubertragen zu konnen. Der Vergleich mit den Stahlbrackets zeigt, dass fur die klinische Anwendung nur Kunststoffbrackets mit Metallslot geeignet sind. Durch den Zusatz von Keramik und