Bonded Orthodontic Retainers: Clinical Survival, Adhesion and Material Aspects D.J. Lie-Sam-Foek

Transcriptie

1 Bonded Orthodontic Retainers: Clinical Survival, Adhesion and Material Aspects D.J. Lie-Sam-Foek

2 Samenvatting

3 Het debonderen van orthodontische retentie spalken is een veel voorkomend en ruim beschreven probleem, waarbij gedacht wordt dat de mogelijke oorzaak multifactorieel van aard is. Het doel van het onderzoek dat onderwerp is van dit proefschrift, is om mogelijke factoren met name vanuit materiaalkundig perspectief, die voor het debonderen van deze retentie spalken zorgen te identificeren. In Hoofdstuk 2 wordt retrospectief gekeken naar het klinische succes percentage van flexibele, gevlochten, rechthoekige, roestvrijstalen retentie spalken en de invloed van geslacht, leeftijd van de patiënt en ervaring van de operateur in relatie tot het succes percentage aan Afdeling Orthodontie, University of Groningen, van patiënten behandeld tussen en De onderzoeksgroep bestond uit 277 patiënten (162 meisjes: met een gemiddelde leeftijd van 14.8 jaar en 115 jongens: met een gemiddelde leeftijd van 15.3 jaar). Alle benodigde gegevens inzake het debonderen, geslacht, leeftijd van de patiënt en ervaring van de operateur is verkregen uit de patiëntenkaarten welke om de 6 maanden bijgewerkt werden of wanneer er een debond plaats vond. De maximale follow-up periode bedroeg 41.7 maanden. Alle 277 patiënten kregen een retentie spalk in de onderkaak, welke van de hoektand tot de hoektand liep en welke op alle elementen van het onderfront bevestigd was. Een faalmoment of mislukking werd gescoord wanneer er een debonding, draadbreuk of een combinatie van een van deze optrad. Achttien faalmomenten werden geobserveerd in de maxilla. Alleen het eerste moment van mislukking werd gescoord en gebruikt voor de statistische analyse. Negenennegentig debonderingen (35.7%), twee draadbreuken (0.7%), en vier mislukkingen met een combinatie van beide (1.4%) werden geobserveerd. Geen significant effect (P > 0.05) voor leeftijd (meisjes: 41%, jongens: 32%), patiënten leeftijd (<16 jaar: 37%, 16 jaar 38.7%) werd geobserveerd. Het percentage voor falen van een retentie spalk bleek ook voor de ervaring van de operateur niet significant te zijn (n = 15; weinig ervaring: 38.0%; gemiddelde ervaring: 28.9%, professional: 46.7%; P > 0.05). Kaplan- Meier overleving curves weergaven een succespercentage van 63% voor gefixeerde linguale retentie spalken weer over een periode van 41.7 maanden. In Hoofdstuk 3 is de hechtsterkte van roestvrijstalen retentie spalken vergeleken met verschillende glasvezelversterkte composieten (FRC), welke als retentie spalk op glazuur zijn geplakt en vervolgens geanalyseerd op het faal type. Tevens is er ook gekeken naar de invloed van verschillende applicatie methoden van roestvrijstalen retentie spalken en hun hechtsterkte. Intacte, cariës-vrije,

4 humane mandibulaire incisieven (N=80, n=10 per groep) werden geselecteerd en gerandomiseerd verdeeld in 8 groepen. Na etsen met 37% H3PO4 voor 30 seconden, spoelen en drogen, werd er een bonding agent (Stick Resin) geappliceerd, met behulp van licht uitgehard en vervolgens werd één van de volgende FRC materialen geplakt op een bedje van flowable composiet (Stick Flow) waarbij gebruikt gemaakt werd van gestandaardiseerde mallen: Groep 1: Angelus Fibrex Ribbon; Groep 2: DentaPreg Splint; Groep 3: everstick Ortho and Groep 4: Ribbond. In Groep 5, werd Quad Cat draad op dezelfde manier als in de FRCgroepen vastgeplakt. In Groep 6, werd na het appliceren van een bonding agent (Stick Resin), Quad Cat draad direct op het tandoppervlak geplaats, waarna deze werd bedekt en vastgezet met Stick Flow composiet. In Groep 7, werd na het appliceren van een bonding agent (Heliobond), Quad Cat draad direct op het tandoppervlak geplaatst, waarna deze werd bedekt en vastgezet met Tetric Flow composiet. In Groep 8, werd na het appliceren van een bonding agent (Heliobond), het tandoppervlak eerst bedekt met een laag van Tetric Flow composiet doch nog niet uitgehard. Vervolgens werd het Quad Cat draad geplaats, waarna er opnieuw een laag Tetric Flow er overheen werd geplaatst en uitgehard. De proefmonsters ondergingen vervolgens een thermische veroudering van 6000 cycli tussen 5-55 C, waarna zij werden belast door een universal testing machine onder schuifkrachten (1 mm/min) tot dat debonderig optrad. Alle mislukkingen werden onder een optische licht microscoop bekeken en geanalyseerd. Significante verschillen werden gevonden tussen de verschillende groepen (p = ). Resultaten met betrekking tot de hechtsterkte verschilden niet significant tussen de FRC-groepen (Groepen 1-4) (6.1±2.5 to 8.4±3.7 MPa) (p > 0.05) en de draad groepen (Groepen 5-8) (10.6±3.8 to 14±6.7 MPa) (p > 0.05). De mislukkingen varieerden in de FRC-groepen, waar voornamelijk alleen composiet in verschillende mate gefixeerd aan het glazuur gevonden is. In de roestvrijstalen draad groepen, waarbij de draad spalk direct op de bonding agent geplaats werd en waarna deze afgeplakt werd met een flowable composiet werd veelal gedeeltelijke composiet breuk waargenomen. Wanneer de draad spalken na het appliceren van een bonding agent in een bedje van flowable composiet werden geplaats en vervolgens weer afgedicht werden met dezelfde composiet, de Heliobond groep (Group 8) werden meer adhesieve mislukkingen tussen het glazuur en de composiet waargenomen dan in vergelijk met Groep 5, waar de bonding agent Stick Resin was. Ongeacht de applicatie methode vertoonden de roestvrijstalen draad spalken de grootste hechtsterkte waarden in vergelijking

5 met de FRC s. De verschillen bleken statistische significant in vergelijking met de groepen van Angelus Fibrex Ribbon and DentaPreg Splint. In Hoofdstuk 4 werd de verouderingsresistentie, debondeer kracht en type mislukkingen van glasvezelversterkte composieten en gevlochten roestvrijstalen retentie spalken in vitro onderzocht. De radices van humane, mandibulaire centrale incisieven werden bedekt met een flinterdun siliconen laag, teneinde het parodontaal ligament na te bootsen en waarna deze ingebed werden in polymethylmethacrylate. De test monsters (N = 50), elk met 2 incisieven, werden gerandomiseerd verdeeld in vijf groepen (n = 10/ groep) aan de hand van het retainer materiaal: (1) Interlig (E-glass), (2) everstick Ortho (E-glass), (3) DentaPreg Splint (S2-glass), (4) Ribbond (polyethylene), en (5) Quad Cat wire (roestvrijstaal). Na de geadviseerde adhesieve procedure, werden de retainers geplakt op de tanden met een flowable composiet (Tetric Flow). De monsters ondergingen vervolgens cyclische belasting van 10,00,000 (8 Hz, N, 45 o hoek, onder 37 ± 3 C water). Aan hun incisoproximale contactpunt, werden de debonding krachten gemeten met een universal testing machine (1 mm/min crosshead speed). De exacte locaties en type mislukkingen werden beoordeeld met behulp van een stereomicroscoop ( 40 vergroting). Alle monsters overleefden de cyclische belasting. De gemiddelde debondeer krachten bleken niet significant verschillend (p > 0.05). De DentaPreg Splint groep (80%) vertoonde het meeste aantal complete adhesieve debonderingen, gevolgd door de Interlig groep (60%). De everstick Ortho groep (80%) vertoonde voornamelijk partiele adhesieve debonderingen. De Quad Cat draad groep (50%) vertoonde voornamelijk het gedeeltelijk losraken van het overliggende composiet. Cyclische belasting resulteerde niet in debonderingen. De retainers presenteerden allemaal vergelijkbare debondeer krachten, maar verschillende typen mislukkingen. De roestvrijstalen retentie spalken vertoonden de meest eenvoudig te repareren mislukkingen. In Hoofdstuk 5, is prospectief de levensduur van de roestvrij stalen, gevlochten, draad retentie spalken (SSR) klinische onderzocht aan de hand van verschillende typen composiet. Van april 2011 tot en met maart 2013 kregen in totaal 75 patiënten, (40 meisjes, 35 jongens; gemiddelde leeftijd: 16.3 jaar oud) na behandeld te zijn met volledige, vaste orthodontische apparatuur, een linguale retentie spalk in zowel de boven- als ook de onderkaak. Zowel in de bovenkaak als ook de onderkaak werd de retentie spalk SSRs (Multi-strand 1 x 3 high performance wire, x 0.016, PG Supply Inc.) (N=150) op alle 6 anterieure tanden

6 geplakt. Na het etsen van de glazuur oppervlakken met 35% H3PO4, werd bonding geplaatst (Clearfil SE Bond) en met behulp van licht uitgehard voor 20 s. Alle SSRs werden hierna vastgeplakt met één van de volgende composieten: a) Hybrid (Clearfil AP-X, Kuraray Noritake) (H1), b) Hybrid (Light Cure Retainer, Reliance Orthodontic Products Inc.) (H2), c) Flowable (Clearfil Majesty Flow, Kuraray) (FL). Vanaf T=0 en hierna, 1, 2, 3, 6, 12 en 24 maanden, werden de SSRs klinische beoordeeld op partiele of complete debonderingen of op draadfractuur. Een SSRs werd als mislukking gescoord wanneer er (reparatieve) interventie nodig was, bij het zij partiele of totale vervanging en reparatie. Alleen eerste mislukkingen werden gescoord. Alle SSRs werden ten minste 6 maanden en maximaal 43 maanden na plaatsing gevolgd en beoordeeld (gemiddelde observatie tijd: 19.5 maanden). Bij de finale controlegroep (24 maanden), konden 10 patiënten niet vervolgd worden (drop-outs) (H1: 12, H2: 4, FL: 4). In totaal, werden bij de 150 SSRs, 28 mislukkingen waargenomen (n=19 in de bovenkaak, n=9 in de onderkaak), waarbij de meeste mislukkingen geobserveerd werden in de FL groep (n=12), gevolgd door de H1 groep (n=8) en tot slot de H2 groep (n=8). Al deze mislukkingen bleken statistische niet significant (bovenkaak: p=0.133; onderkaak: p=0.551). Over het geheel werden 3 draadbreuken van de SSR s waargenomen, welke allemaal in de bovenkaak voorkwamen. Het totale, cumulatieve overlevingspercentage bedroeg 81.3% voor een totale periode van 43 maanden (Kaplan-Meier). De locatie van de SSRs bleek niet significant te verschillen (bovenkaak: 74.7%, en onderkaak: 88%) (p>0.05). Zo werd ook geen statistische significantie waargenomen voor het geslachtstype en leeftijd (meisjes: 78.8%; jongens: 81.3%) (p=0.059). Hoewel de microhybride flowable composiet net iets meer mislukkingen vertoonden, bleek ook het verschil in gebruikte composiet types de klinische levensduur van gevlochten roestvrijstalen retentie spalken niet significant te beïnvloeden. Het doel van Hoofdstuk 6 was om de mate van anterieure tand verplaatsing in of zonder de aanwezigheid van een retentie spalk onder dezelfde condities te onderzoeken. Zes geëxtraheerde, humane mandibulaire snijtanden en hoektanden werden in een acrylhars ingebed. Vervolgens werden deze modellen 3D gereconstrueerd met behulp van Digital Volume Tomography (DVT), waarna hier foto s (0.4 mm 3 voxels) van zijn vervaardigd. De anatomie van elk element werd gesegmenteerd en digitaal gereconstrueerd middels 3D visualisatie software voor medische foto s (AMIRA, FEI SVG). De hieruit verkregen digitale informatie van deze zes elementen werd volgens een in de orthodontie veel voorkomende

7 boogvorm, de True Form I Arch type, gepositioneerd en met behulp van CAD software (Rhinoceros) werd er een zogenaamde basishouder vervaardigd. De exacte en hierbij horende inclinatie en angulatie van de radices werd hierin geprogrammeerd. Er werd een vaste vrij ruimte rondom elke radix en de basishouder (0.3 mm) gecreëerd. Zowel de houder als ook de elementen werden vervaardigd met behulp van 3D printing (Object Eden 260VS, Stratasys) waarbij gebruikt gemaakt is van materiaal voor tandheelkundige doeleinden. (Clear Biocompatible, MED 610, Stratasys, Commerce Way Eden Prairie) (E=2-3 GPa). Vervolgens werden de 3D-geprinte elementen geplaatst in de houder en werd de vrije ruimte tussen de houder en de elementen met siliconen opgevuld met als doel het parodontaal ligament na te bootsen. De procedure werd in totaal drie keer herhaald onder exact dezelfde condities. Elk model werd getest op tandverplaatsing waarbij elke tand onderworpen werd aan krachten variërend tussen de 5 tot 30 N en waarbij er elke keer stappen van 5 N werden aangebracht perpendiculair aan de linguale tandoppervlakken van het incisaal 1/3 deel van de tand (crosshead speed: 0.1 mm/s). De elementen in het model werden eerst getest zonder de aanwezigheid van een retentie spalk (controlegroep) en vervolgens met een retentie spalk (braided bonded retainer wire; Multi-strand 1x3 high performance wire, x 0.016, PG Supply Inc. Avon, Connecticut, U.S.A). Tandverplaatsing werd gemeten met behulp van een specifiek hiervoor vervaardigde optoelectronische, bewegingvolgend apparaat (OPTIS) (nauwkeurigheidsgraad: 5 m; sampling rate: 200 Hz). Hierbij werd de positie van het element met behulp van drie LEDs, welke triangulair gefixeerd waren aan een metalen standaard, gemeten. Alle metingen werden voor elk model en voor elk element in drievoud herhaalt. Het gebruik van een retentie spalk vertoonde een significant effect op tandverplaatsing (0.008±0.004) te hebben, in vergelijking met de modellen zonder een retentie spalk (controlegroep) (0.014±0.009) (p<0.0001). Het verschil in tandverplaatsing bij de basis van de elementen bleek ook statistische significant te zijn (p=0.0381), waarbij dit het meest gold voor tand nummer 42 (zonder retentie spalk: 0.024±0.01; met retentie spalk: 0.012±0.002) (p=0.0018). Er werd statistische geen verschil gevonden tussen de herhaalde metingen(p=0.097) en het stapsgewijs verhogen van de kracht (5-30 N: 0.07± ±0.02) (p>0.05). Het mandibulair onderfront segment, bestaande uit snijtanden en hoektanden vertoonde een verminderde mate van tandverplaatsing wanneer er een retentie spalk van roestvrijstaal werd gebruikt in vergelijking met de elementen waarbij er geen retentie spalk

8 werd gebruikt. Echter varieerde de mate van tandverplaatsing per element type en bleek een verhoging van de kracht tussen de 5 en 30 N de mate van tandverplaatsing niet te vergroten.