矯正用アライナーの材料組成と厚みが力の伝達と分散に及ぼす影響：in vitro試験

Effect of material composition and thickness of orthodontic aligners on the transmission and distribution of forces: an in vitro study.

抄録

目的:

アライナーによる力の発生と分散に及ぼす材料の種類と厚みの影響を調べること。

OBJECTIVES: To investigate the effects of material type and thickness on force generation and distribution by aligners.

材料と方法:

60枚のアライナーを6つのグループ(n=10)に分けた: ゼンデュラビバ(マルチレイヤー)を使用した厚さ0.89mmのグループ1つ、ゼンデュラFLX(マルチレイヤー)、CAプロ(マルチレイヤー)、ゼンデュラ(シングルレイヤー)、デュラン(シングルレイヤー)シートを使用した厚さ0.75mmのグループ4つ、デュランシートを使用した厚さ0.50mmのグループ1つ。力測定はFuji®感圧フィルムを用いて行った。

MATERIALS AND METHODS: Sixty aligners were divided into six groups (n = 10): one group with a thickness of 0.89 mm using Zendura Viva (Multi-layer), four groups with a thickness of 0.75 mm using Zendura FLX (Multi-layer), CA Pro (Multi-layer), Zendura (Single-layer), and Duran (Single-layer) sheets, and one group with a thickness of 0.50 mm using Duran sheets. Force measurements were conducted using Fuji® pressure-sensitive films.

結果:

アクティブ、パッシブともに、最も低い力の値を記録したのは多層シートであった：CAプロ（83.1N、50.5N）、ゼンドゥーラFLX（88.9N、60.7N）、ゼンドゥーラViva（92.5N、68.5N）。逆に、最も高い値を記録したのは単層シートであった：デュラン（131.9N、71.8N）とゼンドゥーラ（149.7N、89.8N）。アライナーの中央3分の1の位置で最も大きな力が記録され、次に切歯3分の1、そして歯頸部3分の1の順であった。切歯側3分の1と頸歯側3分の1の間の正味の力（F-F）は、異なる材料間で有意差は認められなかった。しかし、切歯側3分の1と中間3分の1を比較すると、正味の力（F-F）は単層材料で高くなった。全体的な力および正味の力（F-F）は、0.50mmの厚さのものに比べ、0.75mmのもので有意に高かった。

RESULTS: The lowest force values, both active and passive, were recorded for the multi-layered sheets: CA Pro (83.1 N, 50.5 N), Zendura FLX (88.9 N, 60.7 N), and Zendura Viva (92.5 N, 68.5 N). Conversely, the highest values were recorded for the single-layered sheets: Duran (131.9 N, 71.8 N) and Zendura (149.7 N, 89.8 N). The highest force was recorded at the middle third of the aligner, followed by the incisal third, and then the cervical third. The net force between the incisal and cervical thirds (F-F) showed insignificant difference across different materials. However, when comparing the incisal and middle thirds, the net force (F-F) was higher with single-layered materials. Both overall force and net force (F-F) were significantly higher with 0.75 mm compared to those with a thickness of 0.50 mm.

結論:

マルチレイヤーアライナー素材は、シングルレイヤー素材と比較してより低い力を発揮する。さらに、アライナーの厚みが増すと、保持力が強化され、より大きな力が発生する。効果的に歯を移動させるためには、厚みのある単層の硬い材料が好ましい。

CONCLUSIONS: Multi-layered aligner materials exert lower forces compared to their single-layered counterparts. Additionally, increased thickness in aligners results in enhanced retention and greater force generation. For effective bodily tooth movement, thicker and single-layered rigid materials are preferred.

臨床的意義:

この研究は、歯科矯正アライナーのバイオメカニクスに関する貴重な洞察を提供し、歯科矯正医にとって重要な臨床的意味を持つ可能性がある。歯科矯正医は、個々の患者に必要な特定の歯の動きを考慮し、より効果的にアライナー治療を調整するためにこの情報を使用することができる。これらの知見を踏まえ、アライナー治療における交換可能なプロトコルが提案されているが、臨床的に証明される必要がある。このプロトコールは、同じ治療段階において、マルチレイヤーとシングルレイヤーを交互に使用することを提案するものである。この戦略は、治療結果を最適化するために提案されたものであり、特に身体の歯の移動を計画する場合に有効である。

CLINICAL RELEVANCE: This research provides valuable insights into the biomechanics of orthodontic aligners, which could have significant clinical implications for orthodontists. Orthodontists might use this information to more effectively tailor aligner treatments, considering the specific tooth movement required for each individual patient. In light of these findings, an exchangeable protocol for aligner treatment is suggested, which however needs to be proven clinically. This protocol proposes alternating between multi-layered and single-layered materials within the same treatment phase. This strategy is suggested to optimize treatment outcomes, particularly when planning for a bodily tooth movement.