Evaluation of friction of ceramic brackets in various bracket-wire combinations

The purpose of this study was to measure and compare the level of frictional resistance generated from three currently used ceramic brackets; 1, Crystaline $V^{(R)}$, Tomy International Inc., Tokyo, Japan; 2, $Clarity^{(R)}$, 3M Unitek, Monrovia, CA, USA; 3, $Inspire^{(R)}$, Ormco, Orange, CA, USA; with composite resin brackets, Spirit, Ormco, Orange, CA, USA; and conventional stainless steel brackets, Kosaka, Tomy International Inc., Tokyo, Japan used as controls. In this experiment, the resistance to sliding was studied as a function of four angulations $(0^{\circ},\;5^{\circ},\;10^{\circ}\;and\;15^{\circ})$ using 2 different orthodontic wire alloys: stainless steel (stainless steel, SDS Ormco, Orange, CA, USA), and beta-titanium (TMA, SDS Ormco, Orange, CA, USA). After mounting the 22 mil brackets to the fixture and $.019{\times}.025$ wires ligated with elastic ligatures, the arch wires were slid through the brackets at 5mm/min in the dry state at $34^{\circ}C$. Silica-insert ceramic brackets generated a significantly lower frictional force than did other ceramic brackets, similar to that of stainless steel brackets. Beta-titanium archwires had higher frictional resistance than did stainless steel, and all the brackets showed higher static and kinetic frictional force as the angulation increased. When the angulation exceeded $5^{\circ}$, the active configuration emerged and frictional force quickly increased by 2.5 to 4.5-fold. The order of frictional force of the different wire-bracket couples transposed as the angle increased. The silica-insert ceramic bracket is a valuable alternative to conventional stainless steel brackets for patients with esthetic demands.

브라켓 각도 변화에 따른 세라믹 브라켓의 마찰력 측정

최근 사용되고 있는 세라믹 브라켓의 마찰력을 측정하고 비교하고자 실험군으로 3종의 세라믹 브라켓(Crystaline $V^{(R)}$, Tomy, Tokyo, Japan; $Clarity^{(R)}$, 3M Unitek, CA; $Inspire^{(R)}$, Ormco, CA)을 사용하였으며 대조군으로 컴퍼짓 레진브라켓($Spirit^{(R)}$, Ormco, CA)과 메탈브라켓($Kosaka^{(R)}$, Tomy, Tokyo, Japan)을 사용하였다. 활주 시 마찰력은 4개의 브라켓-교정선 경사$(0^{\circ},\;5^{\circ},\;10^{\circ},\;15^{\circ})$에서 각각 측정되었으며 두 종의 교정선 [1. 스테인레스 스틸(Stainless Steel, SDS Ormco, Glendora, CA), 2. 베타-타이타늄(TMA, SDS Ormco, Glendora, CA)]이 사용되었다. 22 mil 브라켓을 만능시험기기에 부착한 후 $.021{\times}.025$ 크기의 교정선에 고무결찰한 후 $34^{\circ}C$의 건조상태에서 5 mm/min 속도로 교정 선을 활주시켰다. TMA 교정선은 스테인레스 스틸 교정선보다 높은 마찰력을 발생시켰으며 모든 브라켓 호선과의 조합에서 브라켓-교정선의 각도가 증가함에 따라 정적, 동적 마찰력이 증가하였다. $0^{\circ}{\sim}5^{\circ}$ 구간에서 마찰력의 크기는 스테인레스 스틸 교정선과 레진 브라켓 조합이 가장 낮게 측정되었으며 다음으로 Crystaline V, 금속 브라켓, Clarity, Inspire의 순으로 나타났다. TMA 교정선에서는 Crystaline V와의 조합이 가장 낮은 마찰력을, 다음으로 컴퍼짓 브라켓, Clarity, 금속 브라켓, Inspire 순으로 나타났다. $5^{\circ}$ 이상에서 마찰력이 급격하게 증가하였으며 스테인레스 스틸 교정선에서 레진 브라켓, Clarity, Crystaline V, 금속 브라켓, Inspire순으로 나타났다. TMA 교정선에서는 레진 브라켓, Crystaline V, Clarity, Inspire, 금속 브라켓 순으로 나타났다. 이때 호선 브라켓 조합에 대한 마찰력은 일반적으로 증가하였으나 마찰력 증가율의 차이로 인해 그룹간 마찰력의 순위가 서로 뒤바뀌는 경우가 관찰되었다. 실리카-삽입 세라믹 브라켓은 기존의 세라믹 브라켓보다 낮은 마찰력을 보여줄 뿐 아니라 브라켓-교정선의 경사도의 증가에서도 비교적 낮은 마찰력 증가율을 나타내어 세라믹 브라켓의 높은 마찰력을 감소시키는데 큰 역할을 할 수 있다고 생각된다.