Effect of orthodontic bracket type and mouthguard presence on the stress and strain during a frontal impact

Abstract The aim of this study was to analyze the influence of orthodontic bracket type (metallic or ceramic) and mouthguard on biomechanical response during impact. Two-dimensional plane-strain models of a patient with increased positive overjet of the maxillary central incisor was created based on a CT scan, simulating the periodontal ligament, bone support, gingival tissue, orthodontic brackets (metallic or ceramic) and mouthguard. A nonlinear dynamic impact finite element analysis was performed in which a steel object hit the model at 1 m/s. Stress distributions (Von Mises and Modified Von Mises) and strain were evaluated. Stress distributions were affected by the bracket presence and type. Models with metallic and ceramic bracket had higher stresses over a larger buccal enamel impact area. Models with ceramic brackets generated higher stresses than the metallic brackets. Mouthguards reduced the stress and strain values regardless of bracket type. Mouthguard shock absorption were 88.37% and 89.27% for the metallic and ceramic bracket, respectively. Orthodontic bracket presence and type influenced the stress and strain generated during an impact. Ceramic brackets generated higher stresses than metallic brackets. Mouthguards substantially reduced impact stress and strain peaks, regardless of bracket type.

Resumo O objetivo deste estudo foi analisar a influência da presença e tipo de bráquete ortodôntico (metálico ou cerâmico), e a presença de protetor bucal na resposta biomecânica durante impacto. Modelos bidimensionais em estado plano de deformação de paciente com incisivo central superior com overjet positivo acentuado foram criados baseados em tomografia computadorizada, simulando ligamento periodontal, suporte ósseo, tecido gengival, bráquetes ortodônticos (metálico e cerâmico) e o protetor bucal. Análise de elementos finitos não-linear de impacto foi realizada na qual uma esfera de aço atingiu o modelo a 1m/s. A distribuição de tensões (Von Mises e Von Mises modificado) e a deformação foram avaliadas. As distribuições de tensões foram afetadas pela presença e tipo de bráquete. Modelos com bráquete metálico e cerâmico produziram maiores valores de tensões sobre maior área do esmalte vestibular. Modelos com bráquetes cerâmicos geraram maiores tensões do que metálicos. O protetor bucal reduziu as tensões e deformações geradas independentemente do tipo de bráquete. A capacidade de absorção de choques foi de 88.37 e 89.27% para os bráquetes metálicos e cerâmicos, respectivamente. A presença e o tipo de bráquete influenciou a distribuição de tensões e deformações durante o impacto. Bráquetes cerâmicos geraram maiores valores de tensão do que metálicos. Protetor bucal reduziu significativamente os picos de tensão e deformação.

Interfacial stress and bond strength of bulk-fill or conventional composite resins to dentin in class ii restorations

Abstract The aim was to evaluate the microtensile bond strength (mTBS) to dentin and interfacial stress in a class II cavity restored with bulk-fill or conventional composite resins and the margin interfaces. Vertical slot class II cavities in the mesial face, with the gingival end in dentin, were prepared in 72 third molars, being divided into groups (n=24): G1-Tetric N-Ceram; G2-Tetric N-Ceram Bulk-Fill; G3-SonicFill. Clearfil SE Bond adhesive system was used in all groups. Half of the teeth in each group (n=12) were submitted to thermo-mechanical cycling (TMC). Restored teeth (n=9) were cut perpendicular to obtain beams, which were submitted to a mTBS test in an EMIC machine. The cervical margins in dentin of the restored teeth (n=3) were assessed using SEM through epoxy resin replicas as well as the section of the restoration. Interfacial stresses after load application were calculated by 2D finite element analysis. The mTBS means-MPa followed by different letters represent statistical difference by ANOVA and Games-Howell's test (p<0.05): Without TMC: G1-15.68±6.10a; G2-10.08±5.21ab; G3-7.98±3.76b. With TMC: G1-9.70±5.52a; G2-5.79±1.42a; G3-4.37±1.87a. Interfacial stress (MPa) was 4.4 for SonicFill, 3.9 for Tetric N-Ceram, and 3.5 for Tetric N-Ceram Bulk-Fill. SEM images showed continuous margins for all composite resin restorations. It was possible to conclude that SonicFill obtained a slightly higher interfacial stress and lower bond strength to dentin in comparison with Tetric N-Ceram and Tetric N-Ceram Bulk-Fill. Continuous margin interfaces were obtained for Tetric N-Ceram, Tetric N-Ceram Bulk-Fill, and SonicFill. However, voids were observed in the SonicFill restorations.

Resumo O objetivo foi avaliar a resistência de união à microtração (RUμT) à dentina e o estresse interfacial em cavidades classe II restauradas com resina composta de incremento único ou convencional e as interfaces marginais. Cavidades classe II na face mesial, com margem gengival em dentina, foram confeccionadas em 72 terceiros molares, sendo divididos em grupos (n=24): Grupo 1-Tetric N-Ceram; Grupo 2- Tetric N-Ceram Bulk-Fill; Grupo 3- SonicFill. O Sistema adesivo Clearfil SE Bond foi usado em todos os grupos. Metade dos dentes de cada grupo (n=12) foram submetidos à ciclagem termo-mecânica (CTM). Os dentes restaurados (n=9) foram cortados perpendicularmente para obter palitos que foram submetidos ao teste de RµT na máquina-EMIC. As margens cervicais em dentina dos dentes restaurados (n=3) foram observados em microscopia eletrônica de varredura (MEV) por meio de réplicas em resina epoxy, assim como os cortes das restaurações. O estresse interfacial após a aplicação da carga foram calculadas por análise de elementos finitos 2D. As médias de RUμT-MPa seguidas de letras distintas apresentam diferença estatística de acordo com ANOVA e teste de Games-Howell (p<0,05): Antes da CTM: G1-15.68±6.10a; G2-10.08±5.21ab; G3-7.98±3.76b. Após CTM: G1-9.70±5.52a; G2-5.79±1.42a; G3-4.37±1.87a. O estresse interfacial (MPa) foi 4,4 para SonicFill, 3,9 para Tetric N-Ceram e 3,5 para Tetric N-Ceram Bulk-Fill. Imagens em MEV mostraram margens contínuas para todas as restaurações em resina composta. Foi possível concluir que o SonicFill obteve um estresse interfacial ligeiramente mais alto e menor resistência de união à dentina em comparação com o Tetric N-Ceram e o Tetric N-Ceram Bulk-Fill. Interfaces de margem contínua foram obtidas para Tetric N-Ceram, Tetric N-Ceram Bulk-Fill e SonicFill. Entretanto, espaços vazios foram observados nas restaurações do SonicFill.