Photoelastic analysis of stress generated by Connecticut Intrusion Arch (CIA)

ABSTRACT Objective: The present in vitro study evaluated, by means of the photoelastic technique, the effects generated by the Connecticut Intrusion Arch (CIA), with a 90o bend on the distal surface of molar tubes and using the 4 x 2 appliance on the anterior and posterior regions of the upper dental arch. Methods: Five models were manufactured, in which two different clinical situations were correlated: 1) use of intrusion arch not cinched back and transpalatal bar for anchorage (Group 1); 2) use of intrusion arch cinched back and transpalatal bar for anchorage (Group 2). Stress generated in the apical and middle regions of tooth roots of maxillary anterior teeth and maxillary first molars was evaluated. Results: Taking a reference value of 1.0 MPa = 100%, qualitative descriptive analysis was performed, which showed uniformity between stress values in the apical region of anterior teeth of both groups (G1 and G2). In the posterior region, for models with the arch cinched back (G2), stress remained within 100%. As for G1 models (with the arch not cinched back), variations in the mesial surface of first molars were observed, with an increase of 20% in the generated stress. The apical region did not undergo any changes, while in the distal region of molars there was a decrease of 20% in stress. Conclusion: Laboratory results revealed differences in stress between Groups 1 and 2 in the molar region, thereby indicating that there was a tendency towards mesial root tipping of first molars when the distal end of the CIA was not cinched back.

RESUMO Objetivo: o presente estudo in vitro avaliou, por meio da técnica de fotoelasticidade, os efeitos produzidos pelo Arco de Intrusão de Connecticut (CIA) com dobra de 90o na face distal dos tubos molares e usando um aparelho 4 x 2 nas regiões anterior e posterior da arcada dentária superior. Métodos: foram confeccionados cinco modelos, aos quais foram correlacionadas duas situações clínicas diferentes: 1) uso do arco de intrusão sem dobra distal, mas com barra transpalatina para ancoragem (G1); 2) uso do arco de intrusão com dobra distal e barra transpalatina para ancoragem (G2). Avaliou-se as tensões geradas nos terços apical e médio das raízes dos dentes anterossuperiores e primeiros molares superiores. Resultados: considerando-se um valor de referência de 1,0 MPa = 100%, foi realizada uma análise descritiva qualitativa, a qual demonstrou uniformidade entre os valores de tensão na região apical dos dentes anteriores nos dois grupos (G1 e G2). Na região posterior dos modelos com arcos com dobra distal (G2), a tensão foi mantida em 100%. Já nos modelos do G1 (arco sem dobra distal), foram observadas variações na face mesial dos primeiros molares, com um aumento de 20% na tensão gerada. A região apical não sofreu qualquer alteração, ao passo que, na região distal dos molares, houve uma diminuição de 20% na tensão. Conclusão: os resultados laboratoriais revelaram diferenças, entre os grupos 1 e 2, para a tensão gerada na região dos molares, indicando que houve uma tendência de mesialização da raiz dos primeiros molares quando não foi realizada a dobra na extremidade distal do CIA.

Estudo fotoelástico das tensões geradas na unidade de ancoragem utilizando arco de intrusão / Photoelastic study of generated tensions on the anchorage unit using the intrusion archwire

O objetivo primário deste estudo foi avaliar e quantificar, pelo método da fotoelasticidade, a tensão gerada no primeiro molar superior durante o movimento de intrusão dos incisivos superiores com arco de intrusão. Secundariamente, objetivou-se analisar o tipo de movimento dentário ocorrido sobre os primeiros molares, seguido da mecânica de intrusão. Foram utilizados dez modelos fotoelásticos, divididos em dois grupos. No grupo 1 (G1), utilizou-se um arco de intrusão de nitinol pré-fabricado (CIA – Connecticut Intrusion Arch, Ortho Organizers, CA, EUA) de .017” x .025”, enquanto que no grupo 2 (G2), utilizou-se um arco de intrusão de .017” x .025" confeccionado com a liga de titânio-molibdênio (TMA, Morelli, São Paulo, Brasil). A leitura da tensão foi realizada em pontos pré-determinados ao redor do dente 16, por meio de um polariscópio de reflexão. Os resultados foram analisados estatisticamente por meio da análise de variância (Anova) seguido do teste de Tukey, com um nível de significância de 5%. Os resultados revelaram que ambos os arcos de intrusão geraram maior concentração de tensão no terço cervical do primeiro molar superior, apresentando diferença significante entre os pontos de medição da tensão. Apesar de utilizar uma força de ativação inicial similar, comparando-se os dois sistemas de arcos, houve maior liberação de tensão com o arco de intrusão construído em TMA. Na região do terço apical, houve diferença significante entre os pontos de tensão e entre os arcos de intrusão. Concluiu-se que, durante a intrusão dos incisivos superiores, a quantidade de força sobre a unidade de ancoragem liberada pelo arco de intrusão de NiTi foi menor, em comparação ao arco de intrusão confeccionado com a liga de TMA. Além disso, um movimento de tip-back parece ocorrer sobre os primeiros molares superiores com o uso de ambos os arcos de intrusão...

The primary objective of this study was to evaluate and quantify the tension generated in the first molar during the intrusion movement of the upper incisors with an intrusion arch by means of a photoelastic method. Secondly, the objective was to analyze the type of tooth movement occurred on the first molars followed by mechanical intrusion. Ten photoelastic models were divided into two groups. In group 1 (G1), we used a prefabricated Nitinol intrusion arch (CIA – Connecticut intrusion arch, Ortho-Organizers, CA) .017"x .025", while in group 2 (G2), we used an intrusion arch (.017"x .025") made with beta-Titanium Alloy (TMA, Morelli, SP, Brazil). The tension reading was performed at predetermined points around the tooth 16, by means of a reflection polariscope. The results were statistically analyzed by Anova and Tukey tests with a 5% significance level. The results revealed that both intrusion arches generated a greater tension concentration at the cervical third of the first molar, with significant difference between points, but not between the intrusion systems. In the apical third region, there was a significant difference between points and between intrusion arches. It was concluded that during the intrusion of the upper incisors, the amount of force on the anchorage unit released by NiTi intrusion arch was lower compared to the intrusion arch made with TMA alloy. It seems that a tip-back movement of the upper first molars occurred during the use of an intrusion arch...

Protocolo de confecção de modelos de estudo em resina fotoelástica para análise de tensões durante a retração de caninos com ancoragem em mini-implantes / Model-making protocol photoelastic resin for stress analysis during canine retraction with mini-implant anchorage

O objetivo do presente trabalho foi elaborar uma metodologia para o desenvolvimento de modelos de estudos em resina fotoelástica com ancoragem em mini-implantes, com a finalidade de avaliação in vitro das forças atuantes nos caninos durante a simulação da retração dentária. Os modelos foram obtidos a partir de um modelo de resina acrílica incolor, ativada quimicamente do hemiarco superior direito (Jet-Clássico, Campo Limpo Paulista, Brasil), onde foi removida a porção coronária do primeiro pré-molar, simulando uma situação clínica em que a retração foi indicada. No segundo molde, as réplicas dos dentes (Roic, MG) foram posicionadas e, por transparência, foi determinado o local de instalação do mini-implante. Após a adaptação de um tubo plástico à plataforma do dispositivo ortodôntico (SIN Implantes, Brasil), um novo molde de silicona foi elaborado, agora com o orifício para o mini-implante já realizado. Um conjunto de dentes em resina e o mini-implante foram posicionados, e a resina fotoelástica foi vazada. Após 24 horas, foram colados braquetes e tubos (3M-Unitek/MBT) nas réplicas dos dentes que receberam um fio de Niti .016” x .022” (Orthometric) e uma mola de Niti (150 g, GAC) interligada do mini-implante ao power arm do canino, que automaticamente gerou uma tensão ao longo da raiz do canino. Concluiu-se que esta técnica facilita a construção dos modelos fotoelásticos, otimizando assim os estudos e suas perspectivas sobre ele, além de desenvolver a instalação dos mini-implantes sem interferências nos resultados, podendo avaliar as tensões resultantes nas estruturas de suporte durante a simulação de retração dos caninos.

The aim of this study was to develop a methodology for model development studies in photoelastic resin with anchor mini-implants in order to evaluate in vitro the forces on canines during dental retraction simulation. The models were obtained from a colorless acrylic resin model chemically activated from the top right hemi-arch (Jet-Classic, Campo Limpo Paulista, Brazil) where it was removed from the coronal portion of the first premolar simulating a retraction clinical condition. In the second cast the replicas of teeth (Roic, MG) were positioned and by transparency the mini-implant location was determined. After the adaptation of a plastic tube to the orthodontic appliance platform (SIN Implants, Brazil), a new silicone cast was prepared, but this time, with the hole for the mini-implant already done. A resin-tooth set and the mini-implants were placed and the photoelastic resin was drilled. After 24 hours the brackets and tubes (3M-Unitek/MBT) were bonded to the replicas of the remaining teeth that received a .016 "x .022" Niti wire (Orthometric) and a Niti spring (150 g, GAC) interconnected from the mini-implant to the power arm of the canine, which automatically generated a tension along the canine root. It was concluded that this technique facilitates the construction of photoelastic models thus optimizing the studies, and promotes the installation of mini-implants without interference in the results and it can also evaluate the resulting stresses in the support structures during the canine retraction simulation.

Surface detail reproduction and dimensional accuracy of stone models: influence of disinfectant solutions and alginate impression materials

This study compared the surface detail reproduction and dimensional accuracy of stone models obtained from molds disinfected with 2% sodium hypochlorite, 2% chlorhexidine digluconate or 0.2% peracetic acid to models produced using molds which were not disinfected, with 3 alginate materials (Cavex ColorChange, Hydrogum 5 and Jeltrate Plus). The molds were prepared over matrix containing 20-, 50-, and 75-µm lines, performed under pressure with perforated metal tray. The molds were removed following gelation and either disinfected (using one of the solutions by spraying followed by storage in closed jars for 15 min) or not disinfected. The samples were divided into 12 groups (n=5). Molds were filled with dental gypsum Durone IV and 1 h after the start of the stone mixing the models were separated from the tray. Surface detail reproduction and dimensional accuracy were evaluated using optical microscopy on the 50-µm line with 25 mm in length, in accordance with the ISO 1563 standard. The dimensional accuracy results (%) were subjected to ANOVA. The 50 µm-line was completely reproduced by all alginate impression materials regardless of the disinfection procedure. There was no statistically significant difference in the mean values of dimensional accuracy in combinations between disinfectant procedure and alginate impression material (p=0.2130) or for independent factors. The disinfectant solutions and alginate materials used in this study are no factors of choice regarding the surface detail reproduction and dimensional accuracy of stone models.

Este estudo comparou a reprodução de detalhes da superfície e alteração dimensional de modelos de gesso obtidos a partir de moldes desinfetados com hipoclorito de sódio 2%, digluconato de clorexidina 2%, ou ácido peracético 0,2% a modelos confeccionados utilizando moldes que não foram desinfetados com três alginatos (Cavex ColorChange, Hydrogum 5, Jeltrate Plus). Os moldes foram preparados sobre matriz contendo linhas de 20, 50 e 75 µm realizado sob pressão com moldeira de metal perfurada. Os moldes foram removidos após a geleificação e desinfetados (utilizando uma das soluções por pulverização, armazenados em frascos fechados durante 15 min) ou não desinfetados. Assim, as amostras foram divididas em 12 grupos (n=5). Os moldes foram preenchidos com gesso dental Durone IV e uma hora após a manipulação do gesso os modelos foram separados da moldeira. A reprodução de detalhes da superfície e a precisão dimensional foram avaliadas usando microscopia óptica na linha 50 µm com 25 mm de comprimento, de acordo com a norma ISO 1563. Os resultados de precisão dimensional (%) foram submetidos à ANOVA. A linha de 50 µm foi completamente reproduzida por todos os alginatos, independentemente do processo de desinfecção. Não houve diferença estatisticamente significativa nos valores médios de precisão dimensional nas combinações entre procedimento de desinfecção e alginato (p=0,2130), ou para fatores independentes. Soluções desinfetantes e alginatos utilizados neste estudo não são fatores de escolha em relação à reprodução de detalhes da superfície e alteração dimensional de modelos de gesso.