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Hamburg, Carl von Ossietzky

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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-39066
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2008/3906/


Die elastische und plastische Verformung von Kunststoffbrackets unter Torquebelastung - Eine in vitro Vergleichsstudie

The Elastic and Plastic Torque Deformation Characteristics of Plastic Brackets - An In Vitro Comparative Study

Möller, Matthias

Originalveröffentlichung: (2008) J Orofac Orthop 2004;65:26-33
pdf-Format:
 Dokument 1.pdf (5.798 KB) 


SWD-Schlagwörter: Elastische Deformation , Plastische Deformation
Freie Schlagwörter (Deutsch): Kunststoffbrackets , Torquebelastung , Polycarbonat , Polyurethan , Bracket , Verformung
Freie Schlagwörter (Englisch): plastic bracket , torque deformation bracket , polycarbonat , polyurethan , torque
Basisklassifikation: 44.96
Institut: Medizin
DDC-Sachgruppe: Medizin, Gesundheit
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Kahl-Nieke, Bärbel (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 17.11.2008
Erstellungsjahr: 2008
Publikationsdatum: 08.12.2008
Kurzfassung auf Deutsch: ZIEL: Ziel dieser Untersuchung war das Belastungs-Deflektionsverhalten von sieben Kunststoffbrackets unterschiedlichen Materials bei Torquebelastung untereinander und mit Stahlbrackets zu vergleichen. Dabei sollte festgestellt werden, bei welchen Torsionsbelastungen die Kunststoffbrackets anfangen, sich plastisch zu verformen und ob durch mehrmalige Torsionsbelastung die Brackets eine Materialermüdung aufweisen.

MATERIAL UND METHODE: Jeweils zehn Brackets aus reinem Polycarbonat (PC), keramikverstärktem (KPC) und glasfaserverstärktem Polycarbonat (GPC), keramikverstärktem (KPCM) und glasfaserverstärktem Polycarbonat mit Metallslot (GPCM), Polyurethan (PU) und Polyurethan mit Metallslot (PUM) wurden nach Alterung gemäß ISO 10477 bei 5000 Thermozyklen (5, 55°C) und sieben Tage Aufbewahrung in Wasser bei 37°C in einer Torquemessapparatur fünf mal hintereinander bis 20° und ein sechstes mal bis 60° Deflektion belastet. Die Applikation der Torquekräfte erfolgte kontinuierlich mit einer Prüfmaschine (Zwicki Z2,5, Zwick, Ulm). Zehn Stahlbrackets dienten als Kontrollgruppe.
Die dabei auftretenden Zugkräfte wurden mit der Zugmaschine und die Deflektion mit Hilfe eines digitalen Drehgebers der Firma Heidenhain gemessen und mit einem PC registriert. Die Messergebnisse wurden mit der ANOVA bei p < 0,05 ausgewertet.

ERGEBNISSE: Alle Brackets zeigten einen Torqueverlust nach einmaligen Zug bis 20°. Dabei weist reines Polyurethan den geringsten Verlust von nur 5% auf und keramikverstärktes Polycarbonat mit Metallslot den größten von 28,5%. Der Rest der Brackets hat im Mittel einen Verlust von ca. 17%.
Bem optimalen Drehmoment von 15 Nmm für den Torque eines oberen Inzisivus betrug die erforderliche Deflektion im Mittel für PUM 12,54°, für KPCM 12,13°, für GPCM 15,56°, für PC 20,73°, für PU 20,02°, für GPC 22,26° und für KPC 37,37°.
Die Elastizitätsgrenze liegt bei allen Materialien im Mittel bei einem Torque von 25°. Darüber hinaus beginnt die plastische Verformung der Brackets. Einen weiteren großen Unterschied weisen die verschiedenen Materialien in ihrer Elastizität auf. Die größten Ergebnisse liefern Kunststoffbrackets mit Metallslot mit einer Elastizität von 1,5 Nmm/°. Mit Ausnahme von keramikverstärktem Polycarbonat, welches eine Elastizität weit unterhalb der übrigen von 0,3 Nmm/° hat, liegen die übrigen Brackets im Mittel bei 0,9 Nmm/°.

SCHLUSSFOLGERUNG: Klinisch signifikant ist, dass für jedes verwendete Bracketmaterial offensichtlich ein eigener Torsionswert benötigt wird, um immer die gleichen gewünschten Torquekräfte auf den Zahn zu übertragen.
Der Vergleich mit den Stahlbrackets verdeutlicht, dass für die klinische Anwendung nur keramikverstärkte Polycarbonatbrackets mit Metallslot und Polyurethanbrackets mit Metallslot geeignet sind. Durch den Zusatz von Keramik und Glasfaser entstehen keine Vorteile bezüglich der Torquestabilität von Polycarbonatbrackets. Die Polyurethanbrackets zeigten unter klinisch relevanten Torquebelastungen keinen signifikanten Unterschied zu den Polycarbonatbrackets.
Weiterhin reagieren die Bracketmaterialien sensibel auf Torsionswerte über 25° mit plastischer Verformung und nach einmaligem Einbringen eines Torque mit Torqueverlust bei erneuter Belastung.
Kurzfassung auf Englisch: AIM: The purpose of this study was to compare the torque deformation characteristics of seven commercially available plastic brackets, both amongst each other and with stainless steel brackets.

MATERIAL AND METHODS: Ten brackets each of (1) pure polycarbonate, (2) ceramic reinforced polycarbonate, (3) fiberglass reinforced polycarbonate, (4) ceramic reinforced polycarbonate with metal slot, (5) fiberglass reinforced polycarbonate with metal slot, (6) polyurethane, and (7) polyurethane with metal slot were exposed to torsion in a torquemeter, following an aging process according to ISO 10477. Ten stainless steel brackets served as a control group. Torsion was applied continuously using a material testing machine (Zwick Z2.5, Zwick Materialprüfung, Ulm, Germany).

RESULTS: The results showed within the group of plastic brackets that metal slot reinforced brackets were subject to the lowest degree of deformation, followed by the brackets made of pure polyurethane, pure polycarbonate and fiberglass reinforced polycarbonate. The ceramic reinforced polycarbonate brackets showed the highest deformation under torque stress. The plastic deformation of the ceramic reinforced, fiberglass reinforced and pure polycarbonate brackets started even in the recommended torque range of 10–20 Nmm. The additional ceramic and fiberglass in the plastic brackets investigated in this study did not improve the torque stability of the polycarbonate brackets. The pure polyurethane brackets showed no significant difference from the pure polycarbonate brackets at the moment of 15 Nmm which is the optimal torque for a maxillary incisor.

CONCLUSION: A comparison with the stainless steel brackets illustrated that plastic brackets are suited for clinical application only if they have a metal slot.

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