Frictional resistance of different ceramic brackets and their relationship to the second order angulation between bracket slot and wire

Although ceramic brackets have been used widely for improved esthetics during treatment, ceramic brackets have some inherent problems; brittleness, attrition of the opposing teeth and high frictional resistance. This study was performed to understand the frictional resistance of the ceramic brackets, as well as to be a helpful reference for finding the solutions to the problem of frictional resistance. Three different kinds of brackets were used; metal bracket, polycrystalline ceramic brackets with a metal slot to reduce the high frictional resistance and monocrystalline ceramic brackets. The brackets were tested with a $.019{\times}.025$ stainless steel wire with a second order angulation of $0^{\circ}\;and\;10^{\circ}$, and the static and kinetic frictional forces were measured on the universal testing machine. The results of this study showed that the ceramic brackets, especially the monocrystalline ceramic bracket without a metal slot, generated higher frictional resistance than the metal bracket, and the frictional resistance was increased as the angulation between the bracket slot and the wire increased. Therefore, the development of the ceramic bracket with reduced frictional resistance and the prevention of excessive crown tipping during orthodontic treatment will lead to the simultaneous attainment of more efficient and improved esthetic treatment goals.

세라믹 브라켓의 종류 및 브라켓 슬롯과 와이어 각도에 따른 마찰 저항 차이

사회 문화적 발달과 함께 심미적 요구가 증가되면서 교정 환자 수의 증가와 함께 교정 치료 중의 심미성에 대한 요구도 늘어나고 있다. 치료 중 심미성을 증진시키기 위한 목적으로 세라믹 브라켓이 개발되어 널리 사용되고 있으나 세라믹 자체의 취성(brittleness), 대합치의 마모뿐만 아니라, 임상적으로 높은 마찰 저항이 그 문제점으로 지적되고 있다. 본 연구는 세라믹 브라켓의 마찰 저항을 알아보고 그 개선방안을 찾는데 지침이 되고자 하는 목적으로 시행하였다. 연구 재료로는 마찰 저항을 줄이기 위해 금속 슬롯이 삽입된 다결정 세라믹 브라켓과 금속 슬롯이 삽우되지 않은 단결정 세라믹 브라켓과 금속 브라켓을 이용하였으며, $.019{\times}.025$ 스테인리스 와이어를 브라켓 슬롯에 대해 $0^{\circ},\;10^{\circ}$의 각도를 부여하여 만능시험기상에서 이동시켜 그때의 정적, 동적 마찰력을 측정하였다. 연구 결과, 전체적인 평균 마찰력은 금속 브라켓, 금속 슬롯이 삽입된 다결정 세라믹 브라켓, 단결정 세라믹 브라켓 순으로 증가하였다. 브라켓 슬롯과 와이어 사이의 각도가 $0^{\circ}$일 때가 $10^{\circ}$일 때에 비해서 낮은 마찰 저항을 보였으며, 브라켓 슬롯과 와이어 사이의 각도가 $10^{\circ}$일 때 단결정 세라믹 브라켓의 동적, 정적 마찰 저항은 금속 브라켓이나 금속 슬롯이 삽입된 다결정 세라믹 브라켓에 비해 유의성 있게 크게 나타났다 (p<0.05). 본 연구를 통해서 금속 브라켓에 비해 세라믹 브라켓, 특히 금속 슬롯이 삽입되지 않은 단결정 세라믹 브라켓의 마찰 저항이 높은 것을 확인할 수 있었으며, 브라켓 슬롯과 와이어간의 각도가 증가하면 마찰 저항도 커지는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 마찰력을 줄이기 위한 세라믹 브라켓의 개발과 함께 교정 치료 시 과도한 치관 경사를 막음으로써 마찰 저항을 줄이고 심미성을 유지하면서 치료의 효율을 높이도록 해야할 것이다.