How does arch form and interproximal contact size affect the 3D displacements and rotations of teeth: a finite element analysis

ABSTRACT

ABSTRACT Objective: The objective of this study was to determine how arch form and interproximal contact size displace mandibular teeth subjected to an anterior component of force (ACF). Methods: Nine finite element models (FEM) of the mandibular arch were developed using Ansys® v. 16.0 software. They were designed to evaluate the effects of three arch forms (triangular, oval, and square) and three contact sizes (point-to-point, 1 mm diameter, and 2 mm diameter). All nine models were subjected to an ACF of 53.8 N (5486 gm). Three-dimensional tooth rotations and displacements of the mandibular teeth were evaluated, from the right first molar to the left first molar. Results: Arch form had a greater effect on tooth movements than contact size. Triangular arches and point-to-point contacts produced the greatest displacements and rotations of teeth. Oval arches with 2 mm wide interproximal contact points showed the greatest stability. The right first premolar showed the greatest displacements in all of the models. Conclusions: Arch form and contact size affect interproximal tooth stability. Teeth are least stable in narrow arches with point-to-point interproximal contacts, and most stable in wider arches with larger contacts.

RESUMO

RESUMO Objetivo: O objetivo deste estudo foi determinar como o formato da arcada e o tamanho do contato interproximal deslocam os dentes inferiores submetidos a um componente anterior de força (CAF). Métodos: Nove modelos de elementos finitos (MEF) da arcada inferior foram desenvolvidos utilizando o software Ansys® v. 16.0. Eles foram projetados para avaliar os efeitos de três formatos de arcada (triangular, oval e quadrado) e três tamanhos de contato interproximal (ponto a ponto, 1 mm de diâmetro e 2 mm de diâmetro). Todos os nove modelos foram submetidos a um CAF de 53,8 N (5486 gm). Foram avaliados tridimensionalmente as rotações dentárias e os deslocamentos dos dentes inferiores, do primeiro molar direito ao primeiro molar esquerdo. Resultados: A forma da arcada teve um efeito maior no movimento dos dentes do que o tamanho do contato interproximal. Arcadas triangulares e contatos ponto a ponto produziram os maiores deslocamentos e rotações dos dentes. Arcadas ovais com pontos de contato interproximal de 2 mm de largura apresentaram maior estabilidade. O primeiro pré-molar direito apresentou os maiores deslocamentos em todos os modelos. Conclusões: O formato da arcada e o tamanho do contato interproximal afetam a estabilidade dos dentes. Os dentes foram menos estáveis nas arcadas estreitas com contatos interproximais ponto a ponto, e mais estáveis nas arcadas mais largas com contatos maiores.