Inadvertent side effects of fixed lingual retainers : An in vitro study

J Orofac Orthop. 2024 May;85(3):223-232. doi: 10.1007/s00056-022-00432-4. Epub 2022 Nov 11.

Abstract

Purpose: To better understand the side effects of fixed lingual retainers by means of an in vitro study in a two-tooth model determining the three-dimensional (3D) force-moment components acting at adjacent teeth combined with different composite-wire interfaces.

Methods: Triple-stranded round retainer wires were embedded in cured disks of flowable composite. At one side the composite-wire interface was untreated and checked to be absolutely fix. At the other side the composite-wire interface was configured as either an isolated compound with (1) petroleum jelly coating, or an adhered compound with (2) no manipulation, (3) ethanol degreasing or (4) ethanol degreasing and rectangular bending of the wire ends. The 3D force-moment components were registered, while the intertooth distance was increased in steps of 0.01 mm leading to increasing tension of the wire. Measurements were repeated after artificially aging the specimens.

Results: Retainer wire specimens with adhered compound (2, 3, 4) showed negative vestibulo-oral moments ranging maximally each between -0.3 and -0.9 Nmm in opposite direction to positive moments of 1.9 Nmm for specimens with isolated compound 1. Significant tipping moments occurred in the group with isolated compound at lower forces than in those groups with adhered compound. Similar effects were observed after artificial aging.

Conclusion: Side effects emerge under specific circumstances: an altered adhesive compound combined with the presence of oral forces. Compounds with lost adhesion at the composite-wire interface showed rotational moments in the direction of the wire windings even during low tensile forces similar to those that may occur in clinical settings. Opposite rotational moments leading to unwinding of the wire may occur in cases with adhered compounds at higher tensile forces. Utilization of round triple-stranded retainer wires without bent ends are of higher risk to induce inadvertent side effects.

Zusammenfassung: ZIEL: Um Nebenwirkungen festsitzender Lingualretainer besser zu verstehen, wurde eine In-vitro-Studie an einem Zweizahnmodell durchgeführt, bei der die dreidimensionalen (3-D) Kraft-Moment-Komponenten bestimmt wurden, die auf aneinandergrenzende Zähne in Kombination mit verschiedenen Komposit-Draht-Grenzflächen wirken.

Methoden: Dreifach verseilte runde Retainerdrähte wurden in ausgehärtete Scheiben aus fließfähigem Komposit eingebettet. Auf der einen Seite wurde die Komposit-Draht-Grenzfläche unbearbeitet belassen und auf absolute Festigkeit geprüft. Auf der anderen Seite wurde die Komposit-Draht-Grenzfläche entweder mit (1) Petrolatum isoliert oder als feste Verbindung (2) ohne weitere Bearbeitung, (3) mit Ethanol-Reinigung oder (4) mit Ethanol-Reinigung und rechtwinkligem Umbiegen der Drahtenden gestaltet. Die Kraft-Moment-Komponenten wurden dreidimensional erfasst, während der Zwischenzahnabstand in Schritten von 0,01 mm vergrößert wurde, was zu einer zunehmenden Spannung des Drahtes führte. Die Messungen wurden nach einer künstlichen Alterung der Proben wiederholt.

Ergebnisse: Drähte mit festem Kunststoffhaftverbund (2, 3 und 4) zeigten negative Drehmomente in vestibulooraler Richtung mit Maximalwerten zwischen −0,3 und −0,9 Nmm. Proben mit gelöstem Verbund (1) zeigten ein entgegengesetztes positives Drehmoment mit Maximalwerten von 1,9 Nmm. Relevante „tipping moments“ traten in der Gruppe mit isoliertem Verbund bei geringeren Kräften auf als in den Gruppen mit adhärentem Verbund. Vergleichbare Effekte wurden an künstlich gealterten Probenkörpern beobachtet.

Schlussfolgerung: Nebenwirkungen treten unter spezifischen Bedingungen, wie eine veränderte Haftverbindung in Kombination mit dem Einwirken von oralen Kräften, auf. Verbindungen mit gelöstem Haftverbund an der Grenzfläche zwischen Komposit und Draht zeigten Drehmomente in Richtung der Drahtwindungen. Dies war selbst bei geringen Zugkräften, ähnlich denen, die in klinischen Situationen entstehen können, zu beobachten. Umgekehrte Drehmomente, die zu einem Entwinden des Drahtes führen, können bei fester Verbindung und höheren Zugkräften auftreten. Die Verwendung von runden, dreifach verseilten Retainerdrähten ohne umgebogene Enden stellen ein erhöhtes Risiko für das Auftreten von nicht beabsichtigten Nebenwirkungen dar.

Keywords: Long-term stability; Posttreatment changes; Triple-stranded retainer wires; Unwanted tooth movement; X‑effect.

MeSH terms

  • Dental Stress Analysis
  • Equipment Failure Analysis
  • Humans
  • In Vitro Techniques
  • Materials Testing
  • Orthodontic Retainers* / adverse effects
  • Orthodontic Wires