ESTUDO COMPARATIVO DAS FORÇAS DE ATRITO
PRODUZIDAS EM DIFERENTES TIPOS DE BRACKETS
CERÂMICOS
Curitiba 2006
ii
ESTUDO COMPARATIVO DAS FORÇAS DE ATRITO
PRODUZIDAS EM DIFERENTES TIPOS DE BRACKETS
CERÂMICOS
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em odontologia da Pontifícia Universidade Católica do Paraná, como parte dos requisitos para a obtenção do Título de Mestre em Odontologia, Ortodontia.
Orientador: Prof. Dr. Sérgio Vieira
Co-orientador: Prof. Dr. Odilon Guariza Filho
Curitiba 2006
iii
À DEUS,
Por ser o guia da minha vida, ajudando-me a conquistar os meus sonhos, e dando-me a coragem necessária para não desistir deles. Por cuidar de mim em todos os momentos em que estive longe da minha família, encher meu coração de alegrias e nunca permitir que me sentisse sozinha.
AOS MEUS PAIS,
Lucila e Hildemaro, por serem o maior exemplo de perseverança e dedicação que conheço. Pela ajuda e o amor incondicional, as palavras de alento sempre que preciso e os conselhos muito oportunos. Obrigada por serem um modelo exemplar a seguir, com muito orgulho e admiração.
AOS MEUS IRMÃOS,
Karina, Alex, Alejandro, Daniel e Rosa, por me apoiarem nas minhas decisões, pelo carinho e atenções com que sou recebida cada vez que volto para casa, por se preocuparem comigo e fazerem parte da minha vida.
iv
Aos professores Dr. Sérgio Vieira e Dr. Odilon Guariza Filho, pela orientação, amizade, paciência, apoio e importante ajuda na realização deste trabalho.
v
Aos professores Drª. Elisa Souza Camargo, José Henrique Gonzaga de Oliveira, e Dr. Orlando Tanaka pela oportunidade de realização deste Curso, as excelentes contribuições para a minha formação e o incentivo na busca do conhecimento e de superação.
À PUCPR, pela bolsa de estudo que ajudou na realização deste curso. Aos meus colegas de turma: Camila Del Moro, Betina do Rosário Pereira, Ivan Toshio Maruo, Karine Kimak Salmória Stevão, Leandro Teixeira de Souza, Roger Thronicke Rodrigues, e Thaís Gelatti Bortoly, pela ajuda nas correções e aperfeiçoamento do meu português, as muitas experiências compartilhadas, as risadas e pelo carinho e a amizade. Já estou com saudades.
Aos professores Dr. Sérgio Aparecido Ignácio, Dr. Rodrigo Nunes Rached e professores das áreas conexas pela ajuda, contribuição no aperfeiçoamento deste trabalho e conhecimentos transmitidos.
À secretária do Programa de Pós-Graduação em Odontologia da PUCPR, Neide Reis Borges, à funcionária da Clínica de Ortodontia da PUCPR, Silvana Casagrande Gabardo, por serem sempre tão prestativas e atenciosas.
Ao estagiário Renato Cavanha Almeida pela amizade, atenção e auxílio na realização dos testes mecânicos deste trabalho.
1. ARTIGO EM PORTUGUÊS...2 PÁGINA DE TÍTULO ... 3 RESUMO ... 4 INTRODUÇÃO ... 5 MATERIAL E MÉTODO... 7 Amostra... 7 Corpos de Prova ... 8 Teste de Atrito ... 9 Análise Estatística ... 9 RESULTADOS ... 9 DISCUSSÃO... 12 CONCLUSÕES ... 16 REFERÊNCIAS ... 17 2. ARTIGO EM INGLÊS ...20 TITLE PAGE... 21 ABSTRACT ... 22 INTRODUCTION ... 23
MATERIAL AND METHODS ... 24
Sample ... 24 Testing Samples... 25 Friction Test... 26 Statistic Analysis ... 27 RESULTS ... 27 DISCUSSION... 29 CONCLUSIONS ... 33 REFERENCES ... 34 3. ANEXOS...37
ANEXO I – MATERIAL E MÉTODOS... 38
Corpos de Prova ... 38
ANEXO II – RESULTADOS – TABELA E GRÁFICOS... 39
PÁGINA DE TÍTULO
ESTUDO COMPARATIVO DAS FORÇAS DE ATRITO
PRODUZIDAS ENTRE BRACKETS CERÂMICOS E FIOS
ORTODÔNTICOS DE DIFERENTES LIGAS
Ariana Pulido Guerrero1
Sérgio Vieira2 Odilon Guariza Filho3
Endereço para Correspondência:
Prof. Dr. Sérgio Vieira
Pontifícia Universidade Católica do Paraná Mestrado em Odontologia – Ortodontia Rua Imaculada Conceição, 1155
Cep: 80215-901 Curitiba – Paraná – Brasil Telefone: 55 41 3271-1637
Fax: 55 41 3271-1405
1Mestranda em Odontologia, Área de Concentração em Ortodontia pela
Pontifícia Universidade Católica do Paraná.
2Professor Titular do Curso em Odontologia da Pontifícia Universidade Católica
do Paraná.
3Professor Adjunto I do Curso de Odontologia da Pontifícia Universidade
RESUMO
Introdução: O objetivo deste trabalho foi avaliar, in vitro, as forças de atrito
produzidas em brackets cerâmicos. Métodos: Foram realizados testes de atrito em três brackets cerâmicos: monocristalino (Inspire ICETM), policristalino (InVu®) e policristalino com slot metálico (ClarityTM), e um bracket metálico (Dyna-Lock™). Foram testados 30 brackets de cada um, todos com slot 0,22”, em cominação com fios de aço inoxidável e de níquel titânio com .019” x .025” de espessura a 0 e 10º de angulação, submergidos em saliva artificial. Resultados: Houve diferença estatisticamente significante entre os grupos de brackets e fios testados (p<0,05). Os brackets metálicos apresentaram os valores mais baixos de atrito. Os policristalinos com slot metálico apresentaram valores de atrito semelhantes aos policristalinos convencionais, e os monocristalinos as maiores força de atrito. Os fios de níquel titânio produziram as forças de atrito mais baixas. Conclusões: Os brackets metálicos geram as menores forças de atrito. A incorporação de slots metálicos nos brackets policristalinos não reduz efetivamente o atrito. Os fios de níquel titânio geram menor atrito que os fios de aço inoxidável.
INTRODUÇÃO
Mais de 70 anos transcorreram desde a criação dos brackets metálicos de aço inoxidável,1 no entanto, estes acessórios continuam sendo até hoje, os mais utilizados na Ortodontia. As propriedades físicas que este material oferece como alta dureza, baixa tenacidade à fratura, superfície polida e baixo coeficiente de atrito conferem aos brackets metálicos, melhores qualidades de trabalho em relação aos brackets plásticos e cerâmicos.1,2,3 Porém, sua principal desvantagem é não ser um material estético.
Atualmente os brackets cerâmicos representam uma alternativa estética, principalmente para os pacientes adultos. No entanto o seu uso é limitado, pois eles apresentam propriedades de alta dureza produzindo desgaste do esmalte quando em contato com um dente antagonista, são friáveis fraturando com maior facilidade, e apresentam maior coeficiente de atrito, aumentando assim a resistência ao deslizamento.4 Embora os fabricantes estejam aprimorando as
propriedades dos brackets cerâmicos, estes continuam sendo mecanicamente inferiores quando comparados aos brackets metálicos.1,5,6
O elevado coeficiente de atrito dos brackets cerâmicos é um fator que pode comprometer o desempenho do tratamento ortodôntico, uma vez que até 60% da força aplicada para a realização da movimentação dentária pode ser perdida como conseqüência da resistência ao deslizamento gerada,7-10 resultando em um tratamento mais prolongado.
No tratamento ortodôntico, quando uma força é aplicada sobre um dente, esta é transmitida ao conjunto bracket-fio-ligadura e às estruturas do dente. O
contato entre as superfícies deste conjunto gera uma força contrária ao movimento desejado denominada de atrito.11,12 Na ausência de inclinações e rotações dentárias, ou seja, interferências, só o atrito clássico é observado.11,13,14 Os fatores que influenciam este atrito clássico são principalmente o coeficiente de atrito das superfícies do conjunto e a força aplicada sobre estas.12 Quando rotações e inclinações estão presentes, a resistência ao deslizamento passa a ser a soma do atrito clássico, mais a deformação elástica (binding) e a deformação plástica (notching) provocadas no fio.
As deformações elásticas, e as deformações plásticas são criadas quando ocorre deflexão do fio, formando no mesmo, ângulos críticos e danos na sua superfície respectivamente.11,14,15 As deformações plásticas são mais severas com o uso de brackets cerâmicos devido à dureza e à rugosidade da superfície,3,8 e os danos produzidos nos fios são três vezes maiores que os observados com os brackets metálicos.8
A incorporação de slots metálicos nos brackets cerâmicos, assim como o arredondamento dos ângulos das paredes do slot e o uso de glaze nas superfícies dos mesmos são medidas tomadas para melhorar os níveis de atrito produzido entre os brackets estéticos e os fios ortodônticos.
O objetivo deste trabalho foi avaliar, in vitro, as forças de atrito produzidas por três tipos de brackets cerâmicos em combinação com diferentes ligas de fios ortodônticos.
MATERIAL E MÉTODO
Amostra
Testes de atrito foram realizados em três brackets cerâmicos: (policristalino com slot metálico, policristalino, e monocristalino), e um bracket metálico o qual foi utilizado como controle (figura 1).
Fig 1. Brackets descritos na tabela 1.
Material Composição n
BRACKET
*A-DynaLock / .022" metálico/aço-inox 30
*B-Clarity / .022" policristalino/slot metalico 30 **C-InVu / .022" cerâmico/policristalino 30 ***D-Inspire Ice / .022" cerâmico/monocristalino 30 FIO
**** .019" x .025" aço-inox 120
**** .019" x .025" níquel titânio 120 * 3M Unitek Orthodontic Product, Monrovia, Califórnia
** Ormco Corporation, Glendora, Califórnia *** TP Orthodontics, LaPorte, Indiana **** GAC International Inc., New York
Tabela 1. Materiais da pesquisa
Em todos os grupos foram utilizados brackets de segundo pré-molar superior direito com slot .022”, prescrição Roth. Os brackets foram testados em combinação com fios retangulares de dois tipos de ligas: aço inoxidável e níquel titânio .019” x .025” (tabela 1, pág. 7). Cada bracket foi utilizado quatro vezes e cada fio duas vezes.
Corpos de Prova
Os corpos de prova foram confeccionados fixando-se o bracket a uma base de acrílico de 6 cm de altura x 3 cm de largura x 6 mm de espessura com resina epóxica (Durepoxi®, Alba, Campo de Boituva, Brasil), de forma padronizada (Figura 1 e 2, anexo I, pág. 40) e orientando os slots no sentido longitudinal sem angulação ou com 10º de angulação. Os segmentos de fios ortodônticos de 6 cm de comprimento foram apreendidos dentro dos slots dos
brackets por meio de ligaduras elásticas Super Slick®.
Foi confeccionado um dispositivo para a realização dos testes em saliva artificial (Figura 2). Este dispositivo consiste em um uma cuba metálica com paredes de acrílico para conter a saliva. A base metálica apresenta um canal de encaixe na sua parte central interna onde é adaptado o corpo de prova, com o auxílio de dois parafusos.
Fig 2. Dispositivo para realização dos testes em saliva artifi-
Teste de Atrito
Antes da realização dos testes, os corpos de prova foram limpos com álcool 70% para eliminar qualquer resíduo, e posteriormente imersos em saliva artificial por 5 min para total lubrificação do conjunto bracket-fio-ligadura.
O dispositivo para teste foi adaptado à base da máquina de ensaios (EMIC® DL-500, São José dos Pinhais, Brasil). Os fios ortodônticos foram
tracionados ao longo dos slots por uma garra conectada à célula de carga à velocidade de 10 mm/min. A posição da garra foi padronizada à distância de 2 cm da base de acrílico do corpo de prova. A célula de carga de 10 kg registrou os valores correspondentes ao atrito estático em Newton (N).
Análise Estatística
Para avaliar os resultados obtidos utilizou-se a análise de variância ANOVA a três critérios de classificação, modelo fatorial completo. Inicialmente testou-se o pressuposto de normalidade da variável atrito para todos os tratamentos (teste de normalidade de Kolmogorov-Smirnov) e de homogeneidade de variância entre os tratamentos (teste de Levene). Desta forma quando ANOVA indicou diferença estatisticamente significante utilizou-se o teste de comparações múltiplas de Games-Howell para variâncias heterogêneas visando identificar quais tratamentos diferiram entre si.
RESULTADOS
Dos 16 tratamentos estudados (tabela 1, anexo II, pág. 42), 5 deles não acusaram distribuição normal, uma vez que p<0,05. O teste de Levene indicou
não existir homogeneidade de variância entre os tratamentos.
As tabelas 2 (pág. 10), 3 (pág. 11), e 4 e 5 (pág. 12) apresentam as estatísticas descritivas para a variável atrito estático segundo bracket, angulação e fio. Para cada um dos tratamentos analisados foram obtidos a média, a mediana e o desvio padrão. A ANOVA indicou existir diferença estatisticamente significante (p<0,05).
A tabela 2 (pág. 10) apresenta as estatísticas descritivas da variável atrito estático segundo bracket, fio e angulação 0. Observou-se que o grupo que mostrou a menor média de atrito foi o bracket metálico Dyna-Lock™ em combinação com o fio de aço, o qual apresentou diferença estatisticamente significante em relação aos outros tratamentos (p<0,05). Não houve diferença estatisticamente significante nas combinações ClarityTM com o fio de aço e de Ni-Ti, Dyna-Lock™ com o fio de Ni-Ti, e InVu® com fio de aço e de Ni-Ti. As maiores médias foram observadas no Inspire ICETM com ambas as ligas, e no
ClarityTM com o fio de Ni-Ti, apresentando diferença estatisticamente significante em relação aos outros tratamentos (p<0,05).
Tabela 2. Estatísticas descritivas da variável atrito estático (N)
VARIÁVEL n MÉDIA MEDIANA D P
DynaLock / Aço - 0º 30 2.79 2.81 0.51 Clarity / Aço - 0º 30 3.41 3.25 0.73 DynaLock / Ni-Ti - 0º 30 3.41 3.34 0.76 InVu / Ni-Ti - 0º 30 3.38 3.42 0.49 InVu / Aço - 0º 30 3.74 3.69 0.50 Clarity / Ni-Ti - 0º 30 4.02 3.95 0.65 Inspire / Ni-Ti - 0º 30 4.24 4.04 0.64 Inspire / Aço - 0º 30 4.53 4.51 0.68
segundo brack et , fio, e angulação 0 grau
A tabela 3 (pág. 11) apresenta as estatísticas descritivas da variável atrito estático segundo bracket, fio e angulação de 10º. Observou-se que neste grupo,
o comportamento dos fios foi diferente em relação aos brackets sem angulação, quando comparados entre si. A menor média foi observada no bracket metálico Dyna-Lock™ com a liga de Ni-Ti, apresentando diferença estatisticamente significante em relação aos outros grupos, seguido pelo InVu® com o Ni-Ti.
Continuando em ordem crescente, não houve diferença estatisticamente significante entre o Dyna-Lock™ com o fio de aço, e o ClarityTM e o Inspire ICETM
com o fio de Ni-Ti. Observaram-se as maiores médias nos brackets Inspire ICETM, ClarityTM, e InVu® em combinação com o fio de aço, apresentando diferença estatisticamente significante (p<0,05).
VARIÁVEL n MÉDIA MEDIANA D P
DynaLock / Ni-Ti -10º 30 5.09 4.95 0.67 InVu / Ni-Ti - 10º 30 7.54 7.50 0.42 DynaLock / Aço - 10º 30 9.14 8.54 1.33 Clarity / Ni-Ti - 10º 30 8.40 8.66 1.19 Inspire / Ni-Ti - 10º 30 8.63 8.72 0.69 Inspire / Aço - 10º 30 10.91 10.81 1.02 Clarity / Aço - 10º 30 11.54 11.62 0.83 InVu / Aço - 10º 30 11.56 11.68 0.88
segundo brack et, fio, e angulação de 10 graus
Tabela 3. Estatísticas descritivas da variável atrito estático (N)
As tabelas 4 e 5 (pág. 12) apresentam as estatísticas descritivas para a variável atrito estático segundo fios e angulação. Houve diferença estatisticamente significante entre os tratamentos (p<0,05). Observou-se que entre as ligas utilizadas, o fio de Ni-Ti apresentou a menor média e que a força de atrito aumentou em aproximadamente o dobro nestes fios e três vezes na liga de aço quando a angulação foi variada de o a 10 graus.
Tabela 4. Estatísticas descritivas da
FIO n MÉDIA MEDIANA D P
Aço 240 7.20 5.98 3.78
Ni-Ti 240 5.59 4.78 2.22
variável atrito estático (N) segundo fios
ANG n MÉDIA MEDIANA D P
0º 240 3.69 3.64 0.81
10º 240 9.10 9.09 2.27
variável atrito estático (N) segundo ang. Tabela 5. Estatísticas descritivas da
DISCUSSÃO
Quando as superfícies de dois corpos entram em contato, primeiro a força de atrito estático produzida deve ser superada para poder iniciar o movimento entre eles, e posteriormente a de atrito dinâmico, para manter os corpos em movimento, a qual é sempre mais baixa que a estática. A movimentação dentária não é um evento contínuo ou constante, ocorrendo muito lentamente e em pequenas distâncias.16-18 Por conseguinte, o estudo da força de atrito estático é mais relevante neste trabalho.
Existe na literatura muita divergência nos trabalhos que têm estudado as forças de atrito produzidas pelas diferentes ligas dos fios ortodônticos e brackets devido à diversidade das metodologias,1,5,6 utilização de ligas de diferentes marcas,19 diferentes combinações de brackets e fios, uso de saliva ou substitutos,20 ou realização dos testes em meio seco e simulação ou não de angulações de segunda e terceira ordem.2,6,9,18 Isto dificulta a comparação dos resultados de outras pesquisas com os deste trabalho.
Estudos têm mostrado que o uso repetido de materiais com brackets e fios ortodônticos na realização de testes de atrito não repercute nos resultados,2 nem se estabeleceu uma tendência de aumento ou diminuição do atrito com o mesmo. 21,22
nesta pesquisa foi semelhante à de outros trabalhos,18,23,24 tendo sido reportado que uma variação da velocidade de deslizamento de 10 a 10 -4 mm/min tem pouca repercussão na força de atrito gerada. 25
No presente estudo, todos os testes foram realizados em saliva artificial para melhor simular as características da cavidade bucal, portanto não foram realizadas comparações com testes em meio seco. Os lubrificantes atuam de forma diferente de acordo com o tipo de liga.21 Nos fios de aço, a saliva reage com a camada de óxido de cromo que confere ao fio um coeficiente de atrito baixo, produzindo alteração na tensão superficial do mesmo, e conseqüentemente um efeito adesivo, aumentando a força de atrito.26 Já nos fios de Ni-Ti, a saliva tem efeito lubrificante evitando o contato forte entre as superfícies.26,27 No presente trabalho todos os testes foram realizados com lubrificante e os fios de Ni-Ti apresentaram as melhores medias de atrito.
No estudo dos fios em relação à angulação, os resultados deste estudo estão de acordo com outras pesquisas nas quais foi observada força de atrito semelhante ou ligeiramente menor nos fios de aço em relação aos fios de Ni-Ti quando não existe angulação de segunda ordem.5,6,21,26,28 Quando angulações de segunda ordem são incorporadas, a força de atrito aumenta proporcionalmente, assim como a diferença entre as ligas, sendo mais alta a produzida pelo aço.29,30 Mesmo apresentando maior rugosidade, os fios de Ni-Ti geram força menor de atrito com estas angulações, uma vez que outras propriedades como dureza e grau de deflexão do fio contribuem para a formação de contatos menos fortes e diminuem o grau de binding.27,29,30 Alguns autores
não acharam correlação entre o grau de rugosidade do fio e a força de atrito gerada,17 mas outras pesquisas têm mostrado resultados contrários.2,31,32 Diferentes características do fio como a forma e a espessura também influenciam o grau de atrito gerado. Fios redondos produzem menor atrito que fios retangulares e fios mais finos, menor atrito que fios de maior espessura. 3,9,10,18,28,29,23,33,34
Diversos fatores referentes aos slots dos brackets como tamanho, largura, material e superfície, podem influenciar o grau de atrito produzido.14,15 O material de que o slot é confeccionado pode ser considerado o fator mais importante, já que dele depende o coeficiente de atrito que é específico de cada material.8 Este trabalho mostra resultados semelhantes a outros estudos que apresentaram os brackets de aço inoxidável como aqueles que produzem menores forças de atrito. 2,3,5,26,35 Isto acontece devido às características do
metal, que apresenta baixo coeficiente de atrito e permite bom acabamento da superfície.
Por essa razão uma das formas de melhorar o atrito nos brackets cerâmicos é a incorporação de slots metálicos. Muitos trabalhos mostram que este tipo de bracket apresenta melhores características de atrito que os brackets cerâmicos convencionais, porém as forças de atrito continuam sendo maiores que as dos brackets metálicos.2,6,5,35 No entanto, no presente trabalho os valores
de atrito dos brackets cerâmicos com slots metálicos (ClarityTM) foram
semelhantes aos encontrados nos brackets cerâmicos policristalinos (InVu®). Isto pode ser devido a diversos fatores. Alguns estudos têm mostrado que o
atrito nos brackets ClarityTM aumenta em meio úmido.23 Também foi observado com microscopia eletrônica que o slot metálico dos mesmos não mantém uma largura constante nem se estende até o limite superior do canal de encaixe,35 assim como também existe uma deficiência na adaptação do slot metálico à parte cerâmica.2
Existem resultados divergentes em relação aos brackets cerâmicos mono e policristalinos. Algumas pesquisas têm mostrado atrito semelhante entre os
brackets policristalinos e os metálicos. 36 Outros trabalhos mostram mesma força de atrito entre os mono e os policristalinos,21 ou menor atrito nos policristalinos do que nos monocristalinos,32 e também, menor atrito nos monocristalinos.30 Neste estudo, as maiores forças de atrito foram encontradas nos brackets cerâmicos monocristalinos. Apesar deles apresentarem a superfície mais polida e menos porosa que a dos policristalinos, estudos sugerem que a produção de forças de atrito mais altas seja devida à presença de bordas afiadas e de alta dureza que são formadas pela intersecção da base e das paredes do slot com as superfícies externas do bracket.21
Neste estudo foram utilizadas ligaduras elásticas Super Slick® como método de amarração. A sua seleção foi baseada na facilidade de padronização e utilização deste material e pela redução do atrito em até 60% na interface ligadura/fio reportada quando em presença de saliva.16 Existem poucos estudos na literatura sobre a efetividade do uso destas ligaduras, e outros estudos têm mostrado resultados contrários indicando nenhuma diferença com seu uso, ou até aumento das forças de atrito. 29,37
A quantidade de força ortodôntica requerida para a movimentação dentária vai depender da quantidade de força de atrito gerada, já que esta deve ser superada. Se o desejado é a aplicação de força leves, os níveis de atrito devem ser mantidos o mais baixo possível, já que cargas pesadas são mais difíceis de controlar.10 A escolha de materiais com baixo coeficiente de atrito, assim como a combinação certa entre bracket/fio/ligadura é importante para otimização do tratamento, considerando-se que nem todas as vantagens em relação às propriedades físicas e mecânicas oferecidas pelos fabricantes são reais, e que a produção de atrito continua sendo elevada para os brackets estéticos aqui testados quando comparados com os brackets metálicos. Portanto os casos a serem tratados com brackets estéticos devem ser selecionados com atenção para não comprometer a evolução dos mesmos, discutindo com o paciente as possibilidades de uso e limitações.
CONCLUSÕES
Com base nos resultado deste estudo, pode-se concluir que: • Os brackets metálicos produzem forças de atrito mais baixas.
• Os slots metálicos nos brackets estéticos ClarityTM não reduzem efetivamente os níveis de forças de atrito.
• Os brackets cerâmicos monocristalinos (Inspire ICETM) geram as forças mais altas de atrito.
• A resistência ao deslizamento é diretamente proporcional à angulação criada entre o bracket e o fio.
REFERÊNCIAS
1. Shankland WN. The AAO: Biography of a Specialty Organization. St. Louis, The AAO; 1971:458.
2. Nishio C, Motta AFJ, Elias CN, Mucha JN. In vitro evaluation of frictional forces between archwires and ceramic brackets. Am J Orthod Dentofacial Orthop 2004;125:56-64.
3. Michelberger DJ, Eadie RL, Faulkner MG, Glover KE, Prasad NG, Major PW. The friction and wear patterns of orthodontic brackets and archwires in the dry state. Am J Orthod Dentofacial Orthop 2000;118:662-74.
4. Ghafari J. Problems associated with ceramic brackets suggest limiting use to selected teeth. Angle Orthod 1992;62:145-152.
5. Cacciafesta V, Sfondrini MF, Scribante A, Klersy C, Auricchio F. Evaluation of friction of conventional and metal-insert ceramic brackets in various bracket archwire combinations. Am J Orthod Dentofacial Orthop 2003;124:4030-9.
6. Loftus BP, Artur J, Nicholls JI, Alonzo TA, Stoner JA. Evaluation of friction during sliding tooth movement in various bracket–arch wire combinations. Am J Orthod Dentofacial Orthop 1999;116:336-45.
7. Holt MH, Nanda RS, Duncanson MG. Fracture resistance of ceramic brackets during archwire torsion. Am J Orthod Dentofacial Orthop 1991;99:287-93.
8. Articolo LC, Kusy K, Saunders CR, Kusy R. Influence of ceramic and stainless steel brackets on the notching of archwires during clinical treatment. Euro J Orthod 2000;22:409-425.
9. Tanne K, Matsubara S, Hotei Y, Sakuda M, Yoshida M. Frictional forces and surface topography of a new ceramic bracket. Am J Orthod Dentofacial Orthop 1994;106:274-8. 10. Vaughan JL, Duncanson MG, Nanda RS, Currier GF. Relative kinetic frictional forces between sintered stainless steel brackets and orthodontics wires. Am J Orthod Dentofacial Orthop 1995;107:20-7.
11. Thorstenson GA. Smartclip selfligation brackets frictional study. Orthodontics Perspectives 2004;12:8-11.
12. Tipler P. Physics for Scientists and Engineers 1998; Vol.1, 4th ed., W.H.Freeman. 13. Kusy R. Influence of force systems on archwire-bracket combination. Am J Orthod Dentofacial Orthop 2005;127:333-42.
14. Kusy RP. Ongoing innovations in biomechanics and materials for the new millennium. Angle Orthod 2000;70:366-376.
15. Kusy RP, Whitley. Influence of archwire and bracket dimensions on sliding mechanics: derivation and determination of the critical contact angle for binding. Eur J Orthod 1999;21:199-208.
16. Hain M, Dhopatkar A, Rock P. The effect of ligation method on friction in sliding mechanics. Am J Orthod Dentofacial Orthop 2003;123:408-15.
17. Prososki RR, Bagby MD, Erickson LC. Static frictional force and surface roughness of niquel-titanium arch wire. Am J Orthod Dentofacial Orthop 1991;100:341-8.
18. Redlich M, Mayer Y, Harari D, Lewinstein I. In vitro study of frictional forces during sliding mechanics of “reduced-friction” brackets. Am J Orthod Dentofacial Orthop 2003;124:69-73.
19. Loftus BP, Artun J. A model for evaluating friction during orthodontic tooth movement. Eur J Orthod 2001;23:253-261.
20. Backer KL, Nieberg LG, Weimer AD, Milford H. Frictional changes in forces values caused by saliva substitution. Am J Orthod Dentofacial Orthop 1987;91:316-20.
21. Saunders CR, Kusy RP. Surface topography and frictional characteristics of ceramic brackets. Am J Orthod Dentofacial Orthop 1994;106:76-87.
22. Kapur R, Sinha P, Nanda R. Frictional resistance in orthodontic brackets with repeated use. Am J Orthod Dentofacial Orthop 1999;116:400-404.
23. Thorstenson G, Kusy R. Influence of stainless steel inserts on the resistance to sliding of esthetic brackets with second-order angulation in the dry and wet states. Angle Orthod 2003;73:167-175.
24. Iwasaki LR, Beatty MW, Randall CJ, Nickel JC. Clinical ligation forces and intraoral friction during sliding on a stainless steel archwire. Am J Orthod Dentofacial Orthop 2003;123:408-15.
25. Kusy RP, Whitley JQ. Effect of the sliding velocity on the coefficient of friction in a model orthodontic system. Dental Materials 1989;5:235-40.
26. Kusy RP, Whitley JQ, Prewitt MJ. Comparison of the frictional coefficient for selected archwire-bracket slot combinations in the dry and wet states. Angle Orthod 1991;61:293-302.
27. Rucker BK, Kusy RP. Resistance to sliding of stainless steel multistranded archwires and comparison with single-stranded leveling wires. Am J Orthod Dentofacial Orthop 2002;122:73-83.
28. Cacciafesta V, Sfondrini MF, Ricciardi A, Scribante A, Klersy C, Auricchio F. Evaluation of friction of stainless steel and esthetic self-ligating brackets in various bracket-archwire combinations. Am J Orthod Dentofacial Orthop 2003;124:395-402. 29. Griffiths HS, Sherriff M, Ireland AJ. Resistance to sliding with 3 types of elastomeric modules. Am J Orthod Dentofacial Orthop 2005;127:670-5.
30. De Franco D, Spiller RE, Fraunhofer JAV. Frictional resistances using Teflon-coated ligatures with various bracket-archwire combinations. Angle Orthod 1995;65:63-74. 31. Angolkar PV, Kapila S, Duncanson MG, Nanda RS. Evaluation of the friction between ceramic brackets and orthodontic wires of four alloys. Am J Orthod Dentofacial Orthop 1990;98:499-506.
32. Bazakidou E, Nanda RS, Duncanson MG, Sinha P. Evaluation of frictional resistance in esthetic brackets. Am J Orthod Dentofacial Orthop 1999;112:138-44.
33. Ogata RH, Nanda RS, Duncanson MG, Sinha PK, Currier GF. Frictional resistances in stainless steel bracket-wire combinations with effects of vertical deflections. Am J Orthod Dentofacial Orthop 1996;109:535-42.
34.Taylor NG, Ison K. Frictional resistance between orthodontic brackets and archwire in the buccal segments. Angle Orthod 1996;66:215-222.
35. Kusy RP, Whitley KQ. Frictional resistances of metal-lined ceramic brackets versus conventional stainless steel brackets and development of 3-d friction maps. Angle Orthod 2001;71:364-374.
36. Downing A, McCabe J, Gordon P. A study of frictional forces between orthodontic brackets and archwires. B J Orthod 1994; 21: 349 – 357.
37. Khambay B, Millet D, McHugh S. Archwire seating forces by different ligation methods and their effect on frictional resistance. Eur J Orthod 2005;27:302-08.
TITLE PAGE
COMPARATIVE STUDY OF FRICTIONAL FORCES PRODUCED
BETWEEN CERAMIC BRACKETS AND ARCHWIRES OF
DIFFERENT ALLOYS
Ariana Pulido Guerrero1
Sérgio Vieira2
Odilon Guariza Filho3
Correspondence Address:
Prof. Dr. Sérgio Vieira
Pontifical Catholic University of Paraná Graduate Dental Program – Orthodontics Rua Imaculada Conceição, 1155
80215-901 Curitiba – Paraná – Brazil Phone: 55 41 3271-1637
1Postgraduate Student, Master in Science Program in Orthodontics at the
Pontifical Catholic University of Paraná, Brazil.
2Senior Professor of the Dental Program at the Pontifical Catholic University of
Paraná, Brazil.
3Professor of the Dental Program at the Pontifical Catholic University of Paraná,
ABSTRACT
Introduction: The aim of this study was to evaluate, in vitro, frictional forces
produced by ceramic brackets. Methods: Frictional tests were performed in three ceramic brackets: monocrystalline (Inspire ICETM), polycrystalline (InVu®), polycrystalline with metal slot (ClarityTM), and one stainless steel bracket (Dyna-LockTM). 30 brackets of each where tested, all with 022” slots, in combination with stainless steel and nickel-titanium wires 019” x .025”, at 0 and 10o angulation, in artificial saliva. Results: There was statistically significant difference between the groups of brackets and wires studied (p<0,05). The metal brackets produced the lowest friction values, the polycrystalline with metal slot had similar values than the conventional polycrystalline brackets, and the monocrystalline brackets had the highest frictional forces. The nickel-titanium wires produced the lowest friction. Conclusions: Stainless steel brackets produce the lowest friction. The addition of metal slots in the polycrystalline brackets does not decrease efficiently friction values. Nickel-titanium wires produce lower friction than stainless steel ones.
INTRODUCTION
Although more than 70 years have passed since the introduction of stainless steel brackets,1 they remain the most used in orthodontic practice nowadays. The high strength, low tenacity, polished surface, and low coefficient of friction, award metal brackets superior working qualities when compared to ceramic or plastic ones.1,2,3 However, their major disadvantage is the lack of esthetic properties.
Currently ceramic brackets represent an esthetic alternative, especially to adult patients. Nonetheless, their use is limited, since their hardness can wear out the enamel of opposite teeth, they are brittle so they can fracture more easily, and they have a higher coefficient of friction, increasing the resistance to sliding.4 Despite the companies’ efforts to improve these qualities, ceramic brackets mechanical properties are still inferior when compared to metal ones.1,5,6
The high friction coefficient of ceramic brackets is a feature that can compromise orthodontics treatment performance, in view of the fact that up to 60% of the force applied for dental movement can be lost as the result of the resistance to sliding produced,7-10 leading to a longer treatment.
When an orthodontic force is applied to a tooth, this force is transmitted to the bracket-wire-ligation set and the tooth structures. The contact between the set surfaces produce a resistance force against the desired movement called friction.11,12 When there is clearance and no rotations or inclinations are present, only classic friction is observed.11,13,14 What basically influence this classic friction is the coefficient of friction of the sets surface material and the amount of
force applied on it.12 When no clearance exist, the resistance to sliding is the result of classic friction plus elastic deformation or binding and plastic deformation or notching.
Elastic and plastic deformations are created when deflections are induced to the wire, so critic angles and damages are created on its surface respectively.11,14,15 Plastic deformation is more severe with the use of ceramic
brackets due to its hardness and surface roughness,3,8 and the damage induced to the wire by them is three times higher than the ones observed with metal brackets.8
The addition of metal slots, dulling the edges of the slot, and glazing of the surface of ceramic brackets are some of the methods used by manufactures to improve friction values produced between the brackets and the archwires.
The aim of this work is to evaluate in vitro, frictional forces produced by three types of ceramic brackets: monocrystalline, polycrystalline, and polycrystalline with metal slots, combined with wires of different alloys.
MATERIAL AND METHODS
Sample
Frictional tests were performed in three ceramic brackets: (monocrystalline, polycrystalline, and polycrystalline with metal slot), and one metal bracket (stainless steel), which performed as a control group (fig1, pg 25)
Fig 1. Brackets described in table I.
All brackets used were superior right second premolars with .022” slots, Roth prescription. They were tested in combination with rectangular wires of two alloys: nickel-titanium and stainless steel 019” x .025” (table I). Each bracket was tested four times and each wire twice.
Material Composition n
BRACKET
*A-DynaLock / .022" metal/stainless steel 30 *B-Clarity / .022" polycrystalline/metal slot 30 **C-InVu / .022" ceramic/polycrystalline 30 ***D-Inspire Ice / .022" ceramic/monocrystalline 30 WIRE
**** .019" x .025" stainless steel 120
**** .019" x .025" nickel titanium 120
* 3M Unitek Orthodontic Product, Monrovia, Califórnia ** TP Orthodontics, LaPorte, Indiana
*** Ormco Corporation, Glendora, Califórnia **** GAC International Inc., New York TABLE I. Materials used in the study
Testing Samples
All testing samples were built in a standard way by gluing the brackets on acrylic bases of 3 X 6 cm and 6 mm thick, with epoxy resin (Durepoxi, Alba, Campo de Boituva, Brazil), with slot tip angulations of 0 and 10o . The 6 cm wire segments were secured into the slots by Super Slick® elastomeric ligatures.
A device was built to allow testing in artificial saliva (fig 2, pg 26). This device consists of a metal base with an internal central slot to place the testing
sample, surrounded by acrylic walls with the purpose to contain the saliva, and testing samples were hold in place with the aid of two lateral screws.
Fig 2. Device used to perform testes in artificial saliva with
testing samples adapted to testing machine EMIC. Friction Test
Before performing tests, all samples were cleaned with 70% alcohol to eliminate any residue, and immersed into the saliva for 5 min to ensure complete lubrication of the bracket-wire-ligature set.
The testing device was adapted to a testing machine (EMIC® DL-500, São José dos Pinhais, Brazil), and wires were pulled through the slots at a crosshead speed of 10 mm/min by a clamp connected to a load cell. The position of the clamp was standardized at a distance of 2 cm from the acrylic base and the 10 kg load cell registered the values for static friction in Newton (N).
Statistic Analysis
Three-way ANOVA, with full factorial model, was used to evaluate the results of the study. Initially, tests were conducted to asses normality of the variable friction for all the groups (Kolmogorov-Smirnov test), and homogeneity of variance between the groups (Levene test). When ANOVA indicated statistically significant difference, Games-Howell test for heterogenic variances was used to identify which treatments differed from one another.
RESULTS
From the 16 groups studied, 5 of them did not accused normal distribution since p<0.05. Levene test indicated absence of homogeneity of variance between the groups.
Tables II, III (pg 28), and IV, V (pg 29), show descriptive statistics for the static friction variant according to brackets, wires, and angulations. For each of the groups analyzed there was obtained mean, median, and standard deviation values. ANOVA indicated to exist statistically significant difference between the groups (p<0,05).
Table II (pg 28) shows descriptive statistics of the variable friction according to brackets, and wires with no angulations. It was observed that the metal bracket Dyna-LockTM with the SS wire showed the lowest mean values of friction with statistically significant difference (p<0.05). There was no difference between the groups of ClarityTM with SS and Ni-Ti, Dyna-LockTM with Ni-Ti, and InVu® with SS and Ni-Ti wire combinations. The highest mean values were
observed in the Inspire ICETM bracket with both alloys, presenting statistically
significant difference (p<0.05) in relation to the other groups.
Table II. Descriptive statistics of the variable static friction (N) according to bracket and wire with 0º
Variable n Mean S D DynaLock/SS/0º 30 2.79 0.51 Clarity/SS/0º 30 3.41 0.73 DynaLock/Ni-Ti/0º 30 3.41 0.76 InVu/Ni-Ti/0º 30 3.38 0.49 InVu/SS/0º 30 3.74 0.5 Clarity/Ni-Ti/0º 30 4.02 0.65 Inspire/Ni-Ti/0º 30 4.24 0.64 Inspire/SS/0º 30 4.53 0.68
Table III (pg 28) shows descriptive statistics of the variable static friction according to brackets, and wires with 10o angulation. It was observed that in this
group wires behaved differently with the brackets when compared with the 0 angulation group. The lowest mean value was observed in the Dyna-LockTM and Ni-Ti wire combination, presenting statistically significant difference (p<0.05), followed by the InVu® with Ni-Ti. Continuing in increasing order, there was no statistically significant difference between Dyna-LockTM with SS, and ClarityTM
and Inspire ICETM with Ni-Ti wire combinations. The highest values were observed in the Inspire ICETM, ClarityTM, and InVu® brackets with SS wire alloy, presenting statistically significant difference (p<0.05) .
Variable n Mean S D DynaLock/Ni-Ti/10º 30 5.09 0.67 InVu/Ni-Ti/10º 30 7.54 0.42 DynaLock/SS/10º 30 9.14 1.33 Clarity/Ni-Ti/10º 30 8.40 1.19 Inspire/Ni-Ti/10º 30 8.63 0.69 Inspire/SS/10º 30 10.91 1.02 Clarity/SS/10º 30 11.54 0.83 InVu/SS/10º 30 11.56 0.88 Table III. Descriptive statistics of the variable static friction (N) according to bracket and wire with 10º
Tables IV and V (pg 29) show descriptive statistics of the variable static friction according to wire and angulation. There was statistically significant
difference between the groups (p<0.05). It was observed that between the alloys tested, Ni-Ti wires produced the lowest mean values, and that friction rose approximately twice for these wires and three times for the SS ones, when angulation went from 0 to 10 degrees.
Table IV. Descriptive statistics of the variable static friction (N) according to wire
Wire n Mean S D SS 240 7.20 3.78 Ni-Ti 240 5.59 2.22 Ang n Mean S D 0º 240 3.69 0.81 10º 240 9.10 2.27
Table V. Descriptive statistics of the variable static friction (N) according to ang.
DISCUSSION
Initially, the static friction produced between two objects, has to be overcome in order to start movement between them, and secondly, the dynamic friction, which is always lower than the static one, so the objects will continue to move. Dental movement is not a continues event, taking place at a really slow speed and for very short distances.16-18 Therefore, the evaluation of the static friction forces is more relevant in this study.
Studies that evaluate the friction produced by different brackets and wires diverge a lot due to the variety of methodologies,1,5,6 tests performed with alloys from different companies,19 different brackets and wires combinations, testing with saliva or substitutes,20 testing in dry environment, and simulation or not of second or third order angulations.2,6,9,18 This makes it difficult to compare the results of other works with the ones the present study.
According to other researches, the repeated use of materials such as brackets and wires when performing friction tests in order to evaluate resistance
to sliding forces did not influence the outcomes,2 and it has not been established a tendency to increase or decrease of friction values with it.21,22
The sliding speed of the wire through the slot of the brackets used in the present study was similar to the one used in other works,18,23,24 considering that it was reported that a variation on the sliding speed from 10 to 10 -4 have little effect on the friction produced.25
In the present study all testes were performed in artificial saliva to better simulate oral conditions; therefore, comparisons with the dry state were not done. Lubricants have a different effect depending on the alloy type.21 In stainless steel alloys they react with the chromium oxide layer that provides a lower coefficient of friction to the wire, modifying their surface tension, and consequently producing an adhesive effect, increasing frictional force.26 On nickel-titanium alloys they behave differently providing a lubricating effect that prevents from creating strong contacts between the surfaces.26,27
In the study of wires according to angulation, the results of this study are in agreement with other works where there was observed somewhat lower values for SS alloys, or SS similar to Ni-Ti wires, when no second order angulations are present.5,6,21,26,28 When angulations are incorporated, friction force values increase in a proportional way and the gap between the alloys increases too, with the SS wires producing the highest values.29,30 Despite the fact that Ni-Ti wires have rougher surfaces, they produce lower friction since other properties such as hardness and deflection of the wire helps to create softer contacts and decrease binding.27,29,30 Some authors did not find a relation
between roughness of the wire and the amount of friction created,17 however other studies show different results.2,31,32 Other characteristic of the wire affect the friction values such as shape and size. Round wires produce less friction than rectangular ones, and thinner wires have lower values than wider ones.3,9,10,18,28,29,23,33,34
Some aspects related to the slot can influence the production of friction like size, width, and material it is made of.14,15, The material the slot is made of is perhaps the most important one since the coefficient of friction depends on it, which is specific for each type of material.8 The present study shows similar results to other researches that point stainless steel brackets as those who produce the lower frictional forces.2,3,5,26,35 This is attributable to the physical
properties of the metal which provides a low coefficient of friction and allows a good surface finishing.
For that reason one of the methods used by the manufactures to improve the friction levels in ceramic brackets is the incorporation of metal slots. Many researches show that these type of bracket actually have superior frictional qualities in relation to conventional ceramic ones, however they are not as efficient as metal brackets.2,6,5,35 Nonetheless, in this study friction values for
ceramic brackets with metal slots (ClarityTM) were similar to the conventional
ceramic ones (InVu®). This could be because of several factors. Studies have shown that friction in ClarityTM brackets increase in wet state.23 It was also observed under scanning microscopy that their metal slot insert do not keep a
constant width along the slot, neither extend to the top of it,35 and there is a deficiency in the adjustment to the ceramic walls.2
Studies regarding different types of ceramic brackets show divergent results as well. Some of them give evidence that polycrystalline bracket produce similar friction than metal ones.37 Some other works also show that mono and
polycrystalline bracket have the same friction values,21 or that less friction is observed in the poly when compared to the monocrystallines,32 and even that lower values are produced by monocrystalline ones.30 In the present study the highest friction values were observed in the monocrystalline brackets. Although they possess smoother surfaces than the polycrystalline, studies suggest that the higher friction values could be produced by sharp and hard edges created at the intersection of the base and the walls of the slot with the external surface of the bracket. 21
In the present study Super Slick® elastomeric ligatures were used as
ligation method. They were chosen based on the facility to achieve consistency and for the reduction of friction up to 60% in the wire/ligature interface reported when used with saliva, when compared to conventional elastic modules.16 There are few studies regarding the effectiveness of these ligatures, and they show no difference with their use, or even increase of friction values. 29,37
The amount of orthodontic force required to move a tooth will depend on the amount of friction created, since it first has to be overcome. If light forces are desired, friction level must be kept as low as possible, since heavy loads are difficult to control. 10 Selection of materials with low coefficient of friction, as well
as the right combinations of bracket/wire/ligatures is important to optimize treatment, keeping in mind that not all the advantages in relation to physical properties offered by fabricants are true. Friction values remain high for the ceramic brackets tested when compared to the stainless steel metal ones. In view of that, cases to be treated with ceramic brackets must be selected with caution, so not to compromise their progress. It must be discussed with patients the possibilities of usage and its limitations.
CONCLUSIONS
Based on the result obtained in this study, it can be concluded that: • Metal brackets produce the lowest friction forces.
• Metal slots in the ceramic brackets ClarityTM do not effectively reduce friction. • Monocrystalline ceramic brackets (Inspire ICETM) produce the highest resistance
to sliding forces.
• The resistance to sliding is proportional to the angle created between the bracket and the wire.
REFERENCES
1. Shankland WN. The AAO: Biography of a Specialty Organization. St. Louis, The AAO; 1971:458.
2. Nishio C, Motta AFJ, Elias CN, Mucha JN. In vitro evaluation of frictional forces between archwires and ceramic brackets. Am J Orthod Dentofacial Orthop 2004;125:56-64.
3. Michelberger DJ, Eadie RL, Faulkner MG, Glover KE, Prasad NG, Major PW. The friction and wear patterns of orthodontic brackets and archwires in the dry state. Am J Orthod Dentofacial Orthop 2000;118:662-74.
4. Ghafari J. Problems associated with ceramic brackets suggest limiting use to selected teeth. Angle Orthod 1992;62:145-152.
5. Cacciafesta V, Sfondrini MF, Scribante A, Klersy C, Auricchio F. Evaluation of friction of conventional and metal-insert ceramic brackets in various bracket archwire combinations. Am J Orthod Dentofacial Orthop 2003;124:4030-9.
6. Loftus BP, Artur J, Nicholls JI, Alonzo TA, Stoner JA. Evaluation of friction during sliding tooth movement in various bracket–arch wire combinations. Am J Orthod Dentofacial Orthop 1999;116:336-45.
7. Holt MH, Nanda RS, Duncanson MG. Fracture resistance of ceramic brackets during archwire torsion. Am J Orthod Dentofacial Orthop 1991;99:287-93.
8. Articolo LC, Kusy K, Saunders CR, Kusy R. Influence of ceramic and stainless steel brackets on the notching of archwires during clinical treatment. Euro J Orthod 2000;22:409-425.
9. Tanne K, Matsubara S, Hotei Y, Sakuda M, Yoshida M. Frictional forces and surface topography of a new ceramic bracket. Am J Orthod Dentofacial Orthop 1994;106:274-8. 10. Vaughan JL, Duncanson MG, Nanda RS, Currier GF. Relative kinetic frictional forces between sintered stainless steel brackets and orthodontics wires. Am J Orthod Dentofacial Orthop 1995;107:20-7.
11. Thorstenson GA. Smartclip selfligation brackets frictional study. Orthodontics Perspectives 2004;12:8-11.
12. Tipler P. Physics for Scientists and Engineers 1998; Vol.1, 4th ed., W.H.Freeman. 13. Kusy R. Influence of force systems on archwire-bracket combination. Am J Orthod Dentofacial Orthop 2005;127:333-42.
14. Kusy RP. Ongoing innovations in biomechanics and materials for the new millennium. Angle Orthod 2000;70:366-376.
15. Kusy RP, Whitley. Influence of archwire and bracket dimensions on sliding mechanics: derivation and determination of the critical contact angle for binding. Eur J Orthod 1999;21:199-208.
16. Hain M, Dhopatkar A, Rock P. The effect of ligation method on friction in sliding mechanics. Am J Orthod Dentofacial Orthop 2003;123:408-15.
17. Prososki RR, Bagby MD, Erickson LC. Static frictional force and surface roughness of niquel-titanium arch wire. Am J Orthod Dentofacial Orthop 1991;100:341-8.
18. Redlich M, Mayer Y, Harari D, Lewinstein I. In vitro study of frictional forces during sliding mechanics of “reduced-friction” brackets. Am J Orthod Dentofacial Orthop 2003;124:69-73.
19. Loftus BP, Artun J. A model for evaluating friction during orthodontic tooth movement. Eur J Orthod 2001;23:253-261.
20. Backer KL, Nieberg LG, Weimer AD, Milford H. Frictional changes in forces values caused by saliva substitution. Am J Orthod Dentofacial Orthop 1987;91:316-20.
21. Saunders CR, Kusy RP. Surface topography and frictional characteristics of ceramic brackets. Am J Orthod Dentofacial Orthop 1994;106:76-87.
22. Kapur R, Sinha P, Nanda R. Frictional resistance in orthodontic brackets with repeated use. Am J Orthod Dentofacial Orthop 1999;116:400-404.
23. Thorstenson G, Kusy R. Influence of stainless steel inserts on the resistance to sliding of esthetic brackets with second-order angulation in the dry and wet states. Angle Orthod 2003;73:167-175.
24. Iwasaki LR, Beatty MW, Randall CJ, Nickel JC. Clinical ligation forces and intraoral friction during sliding on a stainless steel archwire. Am J Orthod Dentofacial Orthop 2003;123:408-15.
25. Kusy RP, Whitley JQ. Effect of the sliding velocity on the coefficient of friction in a model orthodontic system. Dental Materials 1989;5:235-40.
26. Kusy RP, Whitley JQ, Prewitt MJ. Comparison of the frictional coefficient for selected archwire-bracket slot combinations in the dry and wet states. Angle Orthod 1991;61:293-302.
27. Rucker BK, Kusy RP. Resistance to sliding of stainless steel multistranded archwires and comparison with single-stranded leveling wires. Am J Orthod Dentofacial Orthop 2002;122:73-83.
28. Cacciafesta V, Sfondrini MF, Ricciardi A, Scribante A, Klersy C, Auricchio F. Evaluation of friction of stainless steel and esthetic self-ligating brackets in various bracket-archwire combinations. Am J Orthod Dentofacial Orthop 2003;124:395-402. 29. Griffiths HS, Sherriff M, Ireland AJ. Resistance to sliding with 3 types of elastomeric modules. Am J Orthod Dentofacial Orthop 2005;127:670-5.
30. De Franco D, Spiller RE, Fraunhofer JAV. Frictional resistances using Teflon-coated ligatures with various bracket-archwire combinations. Angle Orthod 1995;65:63-74. 31. Angolkar PV, Kapila S, Duncanson MG, Nanda RS. Evaluation of the friction between ceramic brackets and orthodontic wires of four alloys. Am J Orthod Dentofacial Orthop 1990;98:499-506.
32. Bazakidou E, Nanda RS, Duncanson MG, Sinha P. Evaluation of frictional resistance in esthetic brackets. Am J Orthod Dentofacial Orthop 1999;112:138-44.
33. Ogata RH, Nanda RS, Duncanson MG, Sinha PK, Currier GF. Frictional resistances in stainless steel bracket-wire combinations with effects of vertical deflections. Am J Orthod Dentofacial Orthop 1996;109:535-42.
34.Taylor NG, Ison K. Frictional resistance between orthodontic brackets and archwire in the buccal segments. Angle Orthod 1996;66:215-222.
35. Kusy RP, Whitley KQ. Frictional resistances of metal-lined ceramic brackets versus conventional stainless steel brackets and development of 3-d friction maps. Angle Orthod 2001;71:364-374.
36. Downing A, McCabe J, Gordon P. A study of frictional forces between orthodontic brackets and archwires. B J Orthod 1994; 21: 349 – 357.
37. Khambay B, Millet D, McHugh S. Archwire seating forces by different ligation methods and their effect on frictional resistance. Eur J Orthod 2005;27:302-08.
ANEXO I – Material e Métodos
Corpos de Prova
Dispositivo para colagem que consiste em uma estrutura retangular metálica com duas hastes nas extremidades laterais. As hastes possuem um canal na região central para o encaixe de uma lâmina metálica de .022” de espessura.
Fig 1.
Fig 1 e 2. Dispositivo para colagem brackets nas bases
ANEXO II – Resultados – Tabela e Gráficos
Dos 16 tratamentos estudados, 5 deles não acusaram distribuição normal, uma vez que p<0,05. O teste de Levene indicou não existir homogeneidade de variância entre os tratamentos.
Tabela 1. Teste de normalidade de Kolmogorov-Smirnov para atrito
TRATAMENTOS ESTATISTICA df VALOR p
Metálico Aço 0 Graus 0.114786845 30 0.2000 Metálico Aço 10 Graus 0.216350023 30 0.0010
Metálico Ni-Ti 0 Graus 0.17274702 30 0.0227
Metálico Ni-Ti 10 Graus 0.171234155 30 0.0249
Clarity Aço 0 Graus 0.13502341 30 0.1713 Clarity Aço 10 Graus 0.146966058 30 0.0971 Clarity Ni-Ti 0 Graus 0.100011354 30 0.2000 Clarity Ni-Ti 10 Graus 0.14370505 30 0.1159 InVu Aço 0 Graus 0.139920216 30 0.1385 InVu Aço 10 Graus 0.136014184 30 0.1642 InVu Ni-Ti 0 Graus 0.096287164 30 0.2000 InVu Ni-Ti 10 Graus 0.194074528 30 0.0054
Inspire Aço 0 Graus 0.117042807 30 0.2000 Inspire Aço 10 Graus 0.087911387 30 0.2000 Inspire Ni-Ti 0 Graus 0.192424071 30 0.0061
Inspire Ni-Ti 10 Graus 0.099150441 30 0.2000 * Tratamentos que não acusaram distribuição normal
segundo tratamento
*
*
*
*
*
Aço Ni-Ti Fios 4,00 6,00 8,00 10,00 F ri cção E st áti ca M éd ia ( N ) Angulações 0 Graus 10 Graus
Metálico Clarity InVu Inspire
Brackets 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00 11,00 12,00 Fr ic ç ã o E s tá ti c a M é di a (N ) Fios Aço Ni-Ti
Para Angulação = 10 Graus
Metálico Clarity InVu Inspire
Brackets 3,00 3,50 4,00 4,50 Fr ic ç ão E s tá ti c a M é dia ( N ) Fios Aço Ni-Ti
Para Angulação = 0 Graus
A tr ito E stá tic o M é d ia ( N ) A tr ito E stá tic o M é d ia ( N )
Gráfico 1. Angulação = 0 Graus Gráfico 2. Angulação = 10 Graus
A tr ito E stá tic o M é d ia ( N )
ANEXO III- Normas do American Journal of Orthodontics &
Dentofacial Orthopedics.
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The American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics now uses Editorial Manager, an online manuscript submission and review system. To submit or review an article, please go to the AJO-DO Editorial Manager website: ees.elsevier.com/ajodo .
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1. Title Page. Put all information pertaining to the authors in a separate document. Include the title of the article, full name(s) of the author(s), academic degrees, and institutional affiliations and positions; identify the corresponding author and include an address, telephone and fax numbers, and an e-mail address. This information will not be available to the reviewers.
2. Abstract. Structured abstracts of 200 words or less are preferred. A structured abstract contains the following sections: Introduction, describing the problem; Methods, describing how the study was performed; Results, describing the primary results; and Conclusions, reporting what the authors conclude from the findings and any clinical implications. .
3. Manuscript. The manuscript proper should be organized in the following sections: Introduction and literature review, Material and Methods, Results, Discussion, Conclusions, References, and figure captions. Express measurements in metric units whenever practical. Refer to teeth by their full name or their FDI tooth number. For style questions, refer to the AMA Manual of Style, 9th
edition. Cite references selectively, and number them in the order cited. Make sure that all references have been mentioned in the text. Follow the format for references in "Uniform Requirements for Manuscripts Submitted to Biomedical Journals" (Ann Intern Med 1997;126:36-47); http://www.icmje.org . Include the list of references with the manuscript proper. Submit figures and tables separately (see below); do not embed figures in the word processing document.
4. Figures. Digital images should be in TIF or EPS format, CMYK or grayscale, at least 5 inches wide and at least 300 pixels per inch (118 pixels per cm). Do not embed images in a word processing program. If published, images could be reduced to 1 column width (about 3 inches), so authors should ensure that figures will remain legible at that scale. For best results, avoid screening, shading, and colored backgrounds; use the simplest patterns available to indicate differences in charts. If a figure has been previously published, the legend (included in the manuscript proper) must give full credit to the original source, and written permisson from the original publisher must be included. Be sure you have mentioned each figure, in order, in the text. 5. Tables. Tables should be self-explanatory and should supplement, not duplicate, the text. Number them with Roman numerals, in the order they are mentioned in the text. Provide a brief title for each. If a table has been previously published, include a footnote in the table giving full credit to the original source.
6. Model release and permission forms. Photographs of identifiable persons must be accompanied by a release signed by the person or both living parents or the guardian of minors. Illustrations or tables that have appeared in copyrighted material must be accompanied by written permission for their use from the copyright owner and original author, and the legend must properly credit the source. Permission also must be obtained to use modified tables or figures. 7. Copyright release. In accordance with the Copyright Act of 1976, which became effective February 1, 1978, all manuscripts must be accompanied by the following written statement,
signed by all authors: "The undersigned author(s) transfers all copyright ownership of the manuscript [insert title of
article here] to the American Association of Orthodontists in the event the work is published. The undersigned author(s) warrants that the article is original, does not infringe upon any copyright or other proprietary right of any third party, is not under consideration by another journal, has not been previously published, and includes any product that may derive from the published journal, whether print or electronic media. I (we) sign for and accept responsibility for releasing this material." Scan the printed copyright release and submit it via the Editorial Manager, or submit it via fax or mail.
8. Conflict of interest statement. Report any commercial association that might pose a conflict of interest, such as ownership, stock holdings, equity interests and consultant activities, or patent-licensing situations. If the manuscript is accepted, the disclosed information will be published with the article. The usual and customary listing of sources of support and institutional affiliations on the title page is proper and does not imply a conflict of interest. Guest editorials, Letters, and Review articles may be rejected if a conflict of interest exists.
Other Articles
Follow the guidelines above, with the following exceptions, and submit via Editorial Manager. Case Reports will be evaluated for completeness and quality of records, quality of treatment, uniqueness of the case, and quality of the manuscript. A highquality manuscript will include the following sections: introduction; diagnosis; etiology; treatment objectives, alternatives, progress, and results; and discussion. The submitted figures should include extraoral and intraoral photographs and dental models, panoramic radiographs and tracings from both pretreatment and posttreatment, and progress or retention figures as appropriate.
Short Communications should not exceed 2000 words, including the bibliography, and should include a minimal number of figures or tables. Priority will be given to communications relating to primary research data, preferably clinical but also basic. This section permits time-sensitive material to be published within 6 months of submission.
Techno Bytes items report on emerging technological developments and products for use by orthodontists.
Miscellaneous Submissions
Letters to the Editor and Ask Us questions and answers appear in the Readers' Forum section and are encouraged to stimulate healthy discourse concerning the profession. Send letters or questions directly to the editor, via e-mail: dlturpin@aol.com. Submit a signed copyright release with the letter, or fax or mail separately.
Brief, substantiated commentary on subjects of interest to the orthodontic profession is occasionally published as a Guest Editorial or Special Article. Send Guest Editorials or Special Articles directly to the editor, via e-mail: dlturpin@aol.com. Submit a signed copyright release with the editorial, or fax or mail separately.
Books and monographs (domestic and foreign) will be reviewed, depending on their interest and value to subscribers. Send books to the Editor of Reviews and Abstracts, Dr Alex Jacobson, University of Alabama School of Dentistry, 1919 7th Ave S, Box 23, Birmingham, AL 35294. They will not be returned.
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____Title page, including full name, academic degrees, and institutional affiliation and position of each author, and author to whom correspondence and reprint requests are to be sent, including address, business and home phone numbers, fax numbers, and e-mail address
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