Effects of offset design on the accuracy of bracket placement with a guided bonding device

Abstract

Background

This study aimed to evaluate the effects of offset design on the accuracy of bracket placement for computer-aided design and computer-aided manufacturing (CAD/CAM)-guided bonding devices (GBDs) in vitro.

Methods

Eight dental models were selected. Seven types of GBDs were designed and three-dimensionally (3D) printed for each model, including one without any offset and the other six with translation offsets (TF) and expansion offsets (EF) of 0.05, 0.10, and 0.15 mm, respectively. After the brackets were bonded on the models using the different GBDs in vitro, linear and angular deviations of the bracket positions were evaluated.

Results

In total, 56 GBDs were printed, and 784 brackets were bonded using the GBDs. No misfit between the dentitions and the devices was found during the bonding process. With increasing offset, more brackets were gingivally positioned with the frequencies ranging from 61.61 to 76.79% for the TF groups and from 58.93 to 78.57% for the EF groups. The vertical deviations of the brackets increased from 0.100 to 0.168 mm and from 0.117 to 0.150 mm in the TF and the EF group, respectively, as offset increased. No statistically significant difference was found in the vertical deviation between most of the TF and EF groups with the same offset value (p > 0.05). With respect to angulation, the mean absolute deviations were 0.881, 1.083, and 1.029° in the 0.05-mm, 0.10-mm, and 0.15-mm EF groups, respectively, which were greater than those in the corresponding TF groups (0.799, 0.847, and 0.806°). Similarly, with increasing offset, the mean absolute deviations for rotation in the EF groups (0.847, 0.998, and 1.138°) were greater than those in the TF groups (0.853, 0.946, and 0.896°). Compared with the 0.15-mm TF group, greater angulations (p < 0.05) and rotations (p < 0.01) were found in the 0.15-mm EF group.

Conclusions

Offset designs influenced the precision of vertical bracket placement with GBDs. Due to the smaller deviations in angulation and rotation of bracket placement, TF is preferred over EF for GBDs. Moreover, the differences between TF and EF also need to be considered in the design of other dental CAD/CAM devices.

Zusammenfassung

Hintergrund

Ziel dieser Studie war es, die Auswirkungen des Offset-Designs auf die Genauigkeit der Bracketpositionierung bei CAD/CAM-geführten Klebevorrichtungen (GBDs) in vitro zu untersuchen.

Methoden

Es wurden 8 Zahnmodelle ausgewählt. Für jedes Modell wurden 7 Arten von GBDs entworfen und dreidimensional (3-D) gedruckt, darunter ein Modell ohne Offset, die anderen 6 mit Translationsoffsets (TF) und Expansionsoffsets (EF) von 0,05, 0,10 bzw. 0,15 mm. Nachdem die Brackets mit den verschiedenen GBDs in vitro auf die Modelle geklebt worden waren, wurden die linearen und angulären Abweichungen der Bracketpositionen bewertet.

Ergebnisse

Insgesamt wurden 56 GBDs gedruckt, 784 Brackets wurden mit den GBDs geklebt. Während des Klebevorgangs wurde keine Fehlanpassung zwischen den Zähnen und den Geräten festgestellt. Mit zunehmendem Offset wurden mehr Brackets gingival positioniert. Die Häufigkeit lag zwischen 61,61 und 76,79 % bei den TF- und zwischen 58,93 und 78,57 % bei den EF-Gruppen. Die vertikalen Abweichungen der Brackets nahmen in der TF- und der EF-Gruppe mit zunehmendem Offset von 0,100 auf 0,168  mm bzw. von 0,117 auf 0,150 mm zu. Es wurde kein statistisch signifikanter Unterschied in der vertikalen Abweichung zwischen den meisten TF- und EF-Gruppen mit demselben Offset-Wert festgestellt (p < 0,05). Hinsichtlich der Angulation betrugen die mittleren absoluten Abweichungen 0,881, 1,083 und 1,029° in den 0,05-, 0,10- bzw. 0,15-mm-EF-Gruppen und waren damit größer als in den entsprechenden TF-Gruppen (0,799, 0,847 und 0,806°). Ebenso waren mit zunehmendem Offset die mittleren absoluten Abweichungen für die Rotation in den EF-Gruppen (0,847, 0,998 und 1,138°) größer als in den TF-Gruppen (0,853, 0,946 und 0,896°). Im Vergleich zur 0,15-mm-TF-Gruppe wurden in der 0,15-mm-EF-Gruppe größere Angulationen (p < 0,05) und Rotationen (p < 0,01) festgestellt.

Schlussfolgerungen

Offset-Designs beeinflussten die Präzision der vertikalen Bracketpositionierung mit GBDs. Aufgrund der geringeren Abweichungen bei Angulation und Rotation der Bracketpositionierung ist TF bei GBDs gegenüber EF vorzuziehen. Darüber hinaus sind die Unterschiede zwischen TF und EF auch bei der Konstruktion anderer zahnmedizinischer CAD/CAM-Geräte zu berücksichtigen.