Journal of Orofacial Orthopedics Fortschritte der Kieferorthopädie
Original article
In vivo effectiveness of enamel sealants around orthodontic brackets Eine Studie zur Wirksamkeit von Bracketumfeldversiegelungslacken in vivo Till Edward Bechtold1, Alexander Sobiegalla2, Maja Markovic3, Mirjam Berneburg1, Gernot R. Göz1 Abstract
Zusammenfassung
Objective. In this randomized study, the caries-protective effect on vestibular enamel of two fluoride-containing sealants (Protecto® and Light Bond®) during multibracket treatment was investigated. Materials and methods. In all, 40 orthodontic patients about to receive a multibracket appliance with the brackets bonded to the vestibular tooth surfaces were randomly included in this study. Each one was randomly assigned to one of four groups. A crossover design was selected in which a sealed quadrant was contralateral to an unsealed quadrant, then choosing the reverse configuration in the opposite jaw. Two sealants were, thus, tested on vestibular enamel on left and right anterior teeth and premolars in both jaws of each patient over 6 months of multibracket treatment. A DIAGNOdent® pen measuring laser fluorescence was used to analyze the relevant enamel surfaces both at baseline and after 6 months. Results. Neither the incidence nor the characteristics of the demineralization we observed during the study differed between the 4 groups. Conclusion. Single application of smooth-surface sealants did not protect enamel around brackets from incipient carious lesions during the first 6 months of multibracket treatment.
Ziel. Zwei fluoridhaltige Bracketumfeldversiegelungslacke sollten in einer randomisierten Studie auf kariesprotektive Wirkung im klinischen Einsatz untersucht werden. Material und Methode. Für diese Studie wurden per Zufall 40 kieferorthopädische Patienten ausgewählt, die kurz vor dem Einsetzen einer vestibulär befestigten Multibracket-Apparatur standen. Ebenfalls zufällig wurden diese Patienten in vier Gruppen eingeteilt, wobei nach dem Crossover-Prinzip gegenläufig zum Gegenkiefer immer eine unversiegelte Kieferhälfte einer versiegelten gegenüber lag. Je Proband wurden zwei Versiegelungslacke jeweils einmal auf der linken und einmal auf der rechten Kieferseite an Frontzähnen und Prämolaren über einen Zeitraum von 6 Monaten getestet. Zu Beginn und zum Abschluss der Untersuchung wurden die Schmelzoberflächen der betreffenden Zähne durch Laserfluoreszenzmessung mit dem DIAGNOdent®-Pen auf Demineralisationen untersucht. Ergebnisse. In allen Gruppen traten innerhalb des Untersuchungszeitraumes Demineralisationen in gleicher Häufigkeit auf. Auch die Qualität der entstandenen Läsionen war in allen Gruppen gleich. Schlussfolgerung. Nach einmaliger Anwendung der untersuchten Glattflächen-Versiegelungslacke konnte über eine Multibracketbehandlungszeit von 6 Monaten keine protektive Wirkung gegenüber initialkariösen Läsionen nachgewiesen werden.
Keywords Smooth-surface enamel sealant · Vestibular multibracket appliance · Demineralization · White-spot lesion · Laser fluorescence measurement
Schlüsselwörter Bracketumfeldversiegelung · Vestibuläre Multibracket-Apparatur · Demineralisation · White-Spot-Läsion · Laserfluoreszenzmessung
1
epartment of Orthodontics, Eberhard-Karls University, Tübingen, D Germany 2 Private Practice, Hemsbach, Germany 3 Private Practice, Stuttgart, Germany Received: October 23, 2012; accepted: April 16, 2013:
J Orofac Orthop 2013; 74:1-xx DOI 10.1007/s00056-013-0178-4
J Orofac Orthop 2013 · No. 6 © Springer-Verlag Berlin Heidelberg
1
Bechtold TE et al. Bracketumfeldversiegelungslacke in vivo
Introduction
Einleitung
While multibracket appliances are indispensable for complex tooth movements, they also hamper oral hygiene as their bands, brackets, ligatures, archwires, and any other attached elements promote food accumulation and biofilm formation [9, 20, 21]. Prolonged treatment entails the increasing risk of developing white-spot lesions [9]. Rosenbloom and Tinanoff [27] and Schlagenhauf et al. [29] found that fixed appliances were associated with significantly increased concentrations of S. mutans pathogens in saliva after debonding compared to baseline. Poor oral hygiene can lead to increased biofilm accumulation around bracket bases [5] and potentially cause demineralization within a few weeks [19]. As these factors seriously risk dental health, clinicians need to help prevent this development by offering detailed information and instructions on oral hygiene. The risk of decay can be minimized in patients who comply with a meticulous schedule of cleaning their teeth several times a day. A number of prophylactic tools are available for this purpose. In addition to mechanical cleaning with special brushes and dentifrices, fluoride-containing mouth rinses have been recommended for daily use [7, 8]. These tools, however, need to be used correctly to maximize their potential. One interesting approach to prophylaxis is the application of fluoride varnishes under a dentist's supervision—a method that does not depend on patient compliance and is known to effectively reduce demineralization around brackets [4, 22, 23, 30, 32]. As they release fluoride ions only briefly, these materials cannot offer long-term protection from decay, nor can they induce remineralization once demineralization has occurred [10, 18]. Maintaining a continuous low-dose supply of fluoride ions is known to exert a cariostatic effect [3, 18]. To take advantage of this property, fluorides have been added as adhesive resins used for sealing enamel surfaces. Two of the more widely-used sealants in Germany are Protecto® (BonaDent, Frankfurt/Main, Germany) and Light Bond® (Reliance Orthodontic Products, Itasca, IL, USA). The former is a self-curing silicone material intended for sealing tooth surfaces exclusively. The latter, a light-curing resin with a high filler content, has been demonstrated to provide sufficient adhesive strength for bracket bonding and is, therefore, appropriate for both bonding the brackets and sealing the enamel around brackets [14]. Our study aimed to evaluate these two fluoridereleasing enamel sealants in vivo to assess their capability to prevent demineralization during multibracket treatment.
Multibracketapparaturen sind für komplizierte Zahnbewegungen unabdingbar. Allerdings wird die Mundhygiene dadurch erschwert, dass die Bänder, Brackets, Ligaturen und Drahtbögen sowie andere daran befestigte Elemente zu einer vermehrten Retention von Speiseresten und Biofilm führen [9, 20, 21]. Mit zunehmender Behandlungsdauer steigt die Gefahr, dass White-Spot-Läsionen entstehen [9]. Rosenbloom u. Tinanoff [27] sowie Schlagenhauf et al. [29] fanden heraus, dass die Konzentration von S.-mutans-Keimen im Speichel von Patienten mit festsitzenden Apparaturen nach Entbänderung verglichen mit der Situation vor Bebänderung signifikant erhöht ist. Bei schlechter Mundhygiene kann sich eine erhöhte Biofilmakkumulation um die Bracketbasen entwickeln [5], die innerhalb weniger Wochen zu einer Demineralisation führen kann [19]. Aus kariologischer Sicht ist die Zahngesundheit einer ernsten Gefahr ausgesetzt, der seitens des Behandlers mit eingehender Mundhygieneaufklärung und -instruktion entgegengewirkt werden muss. Seitens der Patienten ist eine gewissenhafte täglich mehrfach sorgfältig durchzuführende Zahnreinigung einzuhalten; ist dies der Fall, so kann die kariologische Gefahr für die Zähne minimiert werden. Dazu steht dem Patienten eine Reihe kariesprophylaktischer Hilfsmittel zur Verfügung. Zusätzlich zur mechanischen Reinigung durch spezielle Zahnbürsten und -pasten werden fluoridhaltige Mundspüllösungen für den täglichen Einsatz empfohlen [7, 8]. Diese Hilfsmittel können ihre volle Wirkung jedoch nur bei korrekter Anwendung entfalten. Ein interessanter Prophylaxeansatz ist daher die mitarbeitsunabhängige Fluoridierung durch Lacke unter zahnärztlicher Aufsicht, durch die nachgewiesenermaßen eine effektive Reduktion der Demineralisationsvorgänge um die Brackets herum erreicht wird [4, 22, 23, 30, 32]. Eine längerfristige Kariesprävention oder gar die Remineralisation bereits entstandener Demineralisationen lässt sich wegen der nur kurzzeitigen Freisetzung von Fluoridionen nicht induzieren [10, 18]. Eine kontinuierliche, niedrigdosierte Fluoridionenzufuhr kann einen kariostatischen Effekt hervorbringen [3, 18]. Um sich diese Eigenschaft zunutze zu machen, werden adhäsive Befestigungskunststoffe, so genannte Versiegelungslacke, mit Fluoriden versetzt. Zwei in deutschen Kieferorthopädie- und Zahnarztpraxen häufig verwendete fluoridhaltige Versiegelungslacke sind Protecto® (BonaDent, Frankfurt am Main), ein selbsthärtender Sealer auf Silikonbasis, und Light Bond® (Reliance Orthodontic Products, Itasca, IL, USA), ein lichthärtender hoch gefüllter Sealer. Während Protecto® lediglich zur Versiegelung von Zahnflächen gedacht ist, kann Light Bond® bei nachgewiesenermaßen hinreichender Haftstärke [14] auch zur adhäsiven Befestigung von Brackets benutzt werden. Ziel dieser Studie war, die In-vivo-Effektivität zweier fluoridhaltiger Bracketumfeldversiegelungslacke hinsichtlich der Vorbeugung gegen Demineralisationen, die im Zuge einer Multibracketbehandlung entstehen können, zu untersuchen.
Materials and methods A total of 40 (24 female and 16 male) patients without hypodontia or craniofacial malformations who were about to receive a multibracket appliance were randomly included in this study at the Department of Orthodontics, University of Tübingen Dental School (Tübingen, Germany). Their mean age was 13.4±1.7 years. A random protocol was used to assign each of
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J Orofac Orthop 2013 · No. 6 © Springer-Verlag Berlin Heidelberg
Bechtold TE et al. Peri-bracket enamel sealants in vivo
these 40 patients to one of four groups designated A to D and including 10, 9, 11, or 10 patients. In groups A and C, the second and fourth quadrants served as controls, Protecto® being used in the first versus Light Bond® in the third quadrant in group A, and vice versa in group C. In groups B and D, the first and third quadrants were used as controls, Light Bond® being used in the second versus Protecto® in the fourth quadrant in group B, and vice versa in group D. Analyzed teeth included incisors, canines, and premolars in all quadrants. Teeth whose vestibular surface was incompletely visible or whose occlusal position was clearly (>3 mm) below the level of the adjacent teeth at baseline were excluded from the study. This exclusion criterion applied to impacted canines (10 maxillary and 2 mandibular). One patient in group A was excluded from the study for failing to show up for the second appointment. All patients, parents or legal guardians gave their consent to participation after having been informed both verbally and in writing about the course of the study and the materials to be used. Approval for the study was obtained from the institutional ethics commission (project ref. 116/2006). To initially exclude any individual disadvantages regarding oral hygiene, we first interviewed the patients about their histories to identify any systemic diseases, allergies, periodic medication, and fluoridation in early childhood. We also asked the patients about their diet and how (and how often) they brushed their teeth to accordingly provide optimal oral hygiene instructions.
Sealant application
The vestibular tooth surfaces about to receive brackets were first cleaned with a fluoride- and oil-free paste, followed by water- and oil-free airstream drying. Sealants were then applied to protect the vestibular surface portions not covered by the brackets. The composition of Protecto® does not permit its use as an adhesive and could, therefore, be used for sealing only. It was applied in several layers—using crisscross strokes with felt applicators—to cleaned and dried healthy enamel surrounding the already-bonded brackets. After allowing the coating to dry passively for one minute, the entire procedure was repeated twice, for a total of three application steps per tooth. Light Bond® is suitable for use as a sealant and for bonding brackets. It was applied to the conditioned enamel during bonding, followed by 10 s of light curing to prevent the soon-to-be-applied bracket from drifting. Baseline examinations (T0) were conducted before (oral-hygiene parameters) and after (laser fluorescence measurements around brackets) bonding. These examinations were then repeated after 6 months of multibracket treatment (T1).
Laser fluorescence
The severity of any demineralization on the surfaces was analyzed with a DIAGNOdent® pen (KaVo Dental, Biberach/Riß, Germany). These measurements were taken on the day of bracket bonding (T0) and after 6 months (T1). The measurements at T1 were preceded by cleaning with the above-mentioned paste and airstream drying. With the dental operating
Material and Methode Für diese Studie wurden 40 Patienten ohne dentale Nichtanlagen und ohne andere Schädelfehlbildungen (24 weiblich, 16 männlich), die kurz vor Eingliederung einer kompletten Multibracketapparatur standen, aus der kieferorthopädischen Abteilung der Universitätszahnklinik Tübingen randomisiert ausgewählt. Das Alter der Probanden betrug 13,4±1,7 Jahre. Die 40 Patienten wurden randomisiert einer der Gruppen A bis D zugeteilt; Gruppe A bestand aus 10 Probanden, Gruppe B aus 9, Gruppe C aus 11 und Gruppe D aus 10. In Gruppe A und C waren der 2. und der 4. Quadrant als Kontrolle bestimmt, wobei in Gruppe A im 1. Quadranten Protecto® zum Einsatz kam und im 3. Quadranten Light Bond®; umgekehrtes gilt für Gruppe C. In Gruppe B und D dienten der 1. und der 3. Quadrant als Kontrolle, während in Gruppe B im 2. Quadranten Light Bond® zum Einsatz kam und im 4. Quadranten Protecto®; umgekehrtes gilt für Gruppe D. In der hier vorgestellten Studie wurden in allen Quadranten Incisivi, Canini und Prämolaren untersucht. Zähne, deren Vestibulärflächen zu Beginn der Untersuchung nicht vollständig sichtbar waren bzw. die in deutlicher Infraposition (>3 mm) zu den übrigen Zähnen standen, wurden von der Untersuchung ausgeschlossen; dabei handelte es sich ausschließlich um retinierte Eckzähne, 10 im Oberkiefer und 2 im Unterkiefer. Ein Patient aus Gruppe A erschien zum zweiten Messzeitpunkt nicht und wurde aus der Studie ausgeschlossen. Die Patienten bzw. deren Erziehungsberechtigten waren sowohl mündlich als auch schriftlich über den Studienablauf und die verwendeten Präparate aufgeklärt worden und hatten sich mit der Teilnahme einverstanden erklärt. Die Studie wurde von der Ethikkommission des Universitätsklinikums Tübingen genehmigt (Projektnummer 116/2006). Am Beginn der Studie stand eine anamnestische Befragung der Probanden bezüglich möglicher Allgemeinerkrankungen, Allergien, regelmäßiger Medikamenteneinnahme und Fluoridierungsmaßnahmen als Kleinkind, um mögliche Nachteile einzelner Probanden im Hinblick auf die Mundhygiene auszuschließen. Essgewohnheiten sowie momentane Art und Häufigkeit der Mundhygienemaßnahmen wurden ebenfalls erfragt, damit entsprechende Mundhygieneinstruktionen durchgeführt werden konnten.
Applikation der Versiegelungslacke
Zunächst wurden die mit Brackets zu versehenden Vestibulärflächen der Zähne mit einer fluorid- und ölfreien Paste gereinigt, und anschließend mit einem wasser- und ölfreien Luftstrom getrocknet. Die Versiegelungslacke wurden zum Schutz der nicht von den Brackets bedeckten vestibulären Zahnflächen appliziert. Da Protecto® aufgrund seiner Zusammensetzung lediglich zur Versiegelung zu verwenden ist, wurde es um die zuvor befestigten Brackets herum auf den gereinigten und getrockneten gesunden Zahnschmelz mit Hilfe von Filzapplikatoren in mehreren Schichten kreuz und quer aufgetragen und anschließend ohne zusätzliche Maßnahmen eine Mi-
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Bechtold TE et al. Bracketumfeldversiegelungslacke in vivo
Table 1. DIAGNOdent® measurements of sealed (Protecto® or Light Bond®) or control enamel around brackets on the day of bracket bonding (T0) and 6 months later (T1)
16
Tabelle 1. DIAGNOdent®-Messungen an versiegelten (Protecto® oder Light Bond®) bzw. unversiegelten (Kontrolle) Schmelzoberflächen um Brackets zur Bebänderung (T0) sowie 6 Monate später (T1)
12
DIAGNOdent® value
8
Mean SD
Minimum
Median Maximum
Protecto® T0
39
2.7
0.95
1.2
2.5
5.3
Protecto® T1
39
4.5
2.58
1.5
4.1
15.5
2
Light Bond® T0
39
2.9
1.11
1.6
2.8
6.4
0
Light Bond® T1
39
4.9
2.13
2.3
4.5
12.0
Control T0
39
2.7
0.94
1.4
2.5
5.1
Control T1
39
4.7
2.04
1.9
4.0
10.5
Oral hygiene status
We assessed the plaque index (PI) according to Quigley and Hein [25] and papillary bleeding index (PBI) according to Saxer and Mühlemann [28]. Due to the bonded brackets, neither score could be recorded as originally described at T1. We therefore reduced their detailed plaque accumulation and bleeding scores on probing to a binary grade 0 (no) versus any of the other grades (yes). The presence of plaque was verified by dyeing with CARIES DETECTOR (Kuraray Noritake Dental, Tokyo, Japan) to the relevant tooth surfaces under relative isolation with cotton rolls. The patient was then asked to thoroughly rinse with water. All patients were given in-depth oral hygiene instructions as recommended by Zimmer [34]. Papillary bleeding was examined in all quadrants under relative isolation by inserting a Williams/Fox periodontal probe into the vestibular sulcus of the anterior teeth and premolars at a rehearsed force of approximately 0.05 N [1], streaking through the distal papilla with the probe oriented at 45° and, immediately thereafter, through the mesial papilla in the same way. Bleeding was visually rated (yes/no) after all papillae in a quadrant had been probed and explored back to the second premolar.
Statistical analysis
PASW Statistics 18 (SPSS, an IBM company, Chicago, IL, USA) and BIAS for Windows v. 9.06 (Epsilon, Frankfurt/Main, Germany) were employed for statistical calculations. Using Friedman's test and Wilcoxon's test for paired differences, the
4
J Orofac Orthop 2013 · No. 6 © Springer-Verlag Berlin Heidelberg
*
10
n
light facing away from the patient, the pen was moved over four (incisal, cervical, mesial, distal) sites adjacent to each of the centrally positioned brackets in a rotational movement pattern (with the DIAGNOdent® A probe in direct contact with the enamel or sealant). In each case, we recorded the maximum fluorescence value. The pen was calibrated to KaVo's ceramic standard immediately before proceeding to each new quadrant.
*
14
6 4
Protecto T0
Protecto Light Bond Light Bond Control T1 T0 T1 T0
Control T1
Figure 1. Mean DIAGNOdent® values measured in enamel surfaces around brackets at baseline (T0) and after 6 months of multibracket treatment (T1). Boxplots represent values for surfaces sealed with either Protecto® or Light Bond®, or left untreated for control Abbildung 1. Mittlere DIAGNOdent®-Werte, Baseline-Messung (T0) und Messung nach 6 Monaten Multibracketbehandlung (T1). Säulen PeribracketSchmelzoberflächen, nach Versiegelung mit Protecto® oder Light Bond® bzw. unversiegelt zur Kontrolle
nute lang an der Luft trocknen gelassen; dieser Vorgang wurde dreimal pro Zahn durchgeführt. Light Bond® hingegen kann auch zur adhäsiven Befestigung von Brackets genutzt werden und wurde im Zuge der Bracketbefestigung auf den konditionierten Schmelz aufgetragen und 10 s lang lichtgehärtet, um ein ungewolltes Abgleiten des im Anschluss positionierten Brackets zu verhindern. Am Tag der Multibracketeingliederung (T0) sowie 6 Monate später (T1) wurden die Patienten auf die im Folgenden beschriebene Weise untersucht, wobei zu T0 die Mundhygieneuntersuchungen vor dem Befestigen der Brackets durchgeführt wurden. Die Laserfloureszenzmessungen erfolgten um die bereits befestigten Brackets.
Laserfluoreszenzmessung
Die qualitative Ausprägung eventuell vorhandener Demineralisationen wurde mit dem DIAGNOdent®-Pen (KaVo Dental, Biberach an der Riß) zu T0 direkt nach Multibracketeingliederung und zu T1 nach vorangegangener Reinigung mit der zuvor verwendeten Polierpaste und Trocknung mit dem beschriebenen Luftstrom gemessen. Auf den Vestibulärflächen der betreffenden Zähne wurden je vier an das Bracket angrenzende Bereiche – inzisal, zervikal, mesial und distal der zentral gesetzten Brackets – unter direktem Kontakt zwischen DIAGNOdent®-ASonde und Zahnschmelz bzw. Versiegelungskunststoff rotierend abgefahren und der maximale Fluoreszenzwert registriert. Die Messungen fanden nach Abwenden der zahnärztlichen Operationsleuchte statt. Der DIAGNOdent®-Pen wurde direkt vor der Messung in jedem Quadranten mit Hilfe des Keramikstandards von der Firma KaVo kalibriert.
Bechtold TE et al. Peri-bracket enamel sealants in vivo
Table 2. Changes in DIAGNOdent® values from T0 to T1
16
n
Mean SD
Mini- Median mum
Maximum
Protecto®
39
1.8
2.15
−0.3
1.3
12.3
Light Bond®
39
1.9
1.56
0.1
1.6
6.3
Control
39
2.0
1.25
0.4
1.7
5.4
Table 3. Changes in binary plaque scores from T0 to T1 Tabelle 3. Veränderungen der binären Plaquewerte von T0 nach T1
Deterioration no
Deterioration yes
Protecto®
22 (56.4%)
17 (43.6%)
Light Bond®
19 (48.7%)
20 (51.3%)
Control
20 (51.3%)
19 (48.7%)
differences between DIAGNOdent® measurements within the various treatment modalities were calculated at the beginning (T0) and end (T1) of the investigation, also analyzing the changes from T0 to T1. Cochran's test was used to compare the binary index scores for plaque accumulation and papillary bleeding. Where this yielded statistically significant differences, McNemar's test for multiple paired comparisons was used.
Results DIAGNOdent® measurements
Mean DIAGNOdent® values were obtained per quadrant to compare the two sealants to each other and to the control teeth. On averaging the mean values of both control quadrants once again, one mean value was available per patient per time (T0 and T1) for Protecto®, for Light Bond® and for control surfaces (Table 1). Friedman's test revealed no significant differences in mean values between the Protecto®, Light Bond®, and control surfaces at T0 or T1 (Figure 1). Wilcoxon's test for paired differences, by contrast, did reveal highly significant (p
Original article
In vivo effectiveness of enamel sealants around orthodontic brackets Eine Studie zur Wirksamkeit von Bracketumfeldversiegelungslacken in vivo Till Edward Bechtold1, Alexander Sobiegalla2, Maja Markovic3, Mirjam Berneburg1, Gernot R. Göz1 Abstract
Zusammenfassung
Objective. In this randomized study, the caries-protective effect on vestibular enamel of two fluoride-containing sealants (Protecto® and Light Bond®) during multibracket treatment was investigated. Materials and methods. In all, 40 orthodontic patients about to receive a multibracket appliance with the brackets bonded to the vestibular tooth surfaces were randomly included in this study. Each one was randomly assigned to one of four groups. A crossover design was selected in which a sealed quadrant was contralateral to an unsealed quadrant, then choosing the reverse configuration in the opposite jaw. Two sealants were, thus, tested on vestibular enamel on left and right anterior teeth and premolars in both jaws of each patient over 6 months of multibracket treatment. A DIAGNOdent® pen measuring laser fluorescence was used to analyze the relevant enamel surfaces both at baseline and after 6 months. Results. Neither the incidence nor the characteristics of the demineralization we observed during the study differed between the 4 groups. Conclusion. Single application of smooth-surface sealants did not protect enamel around brackets from incipient carious lesions during the first 6 months of multibracket treatment.
Ziel. Zwei fluoridhaltige Bracketumfeldversiegelungslacke sollten in einer randomisierten Studie auf kariesprotektive Wirkung im klinischen Einsatz untersucht werden. Material und Methode. Für diese Studie wurden per Zufall 40 kieferorthopädische Patienten ausgewählt, die kurz vor dem Einsetzen einer vestibulär befestigten Multibracket-Apparatur standen. Ebenfalls zufällig wurden diese Patienten in vier Gruppen eingeteilt, wobei nach dem Crossover-Prinzip gegenläufig zum Gegenkiefer immer eine unversiegelte Kieferhälfte einer versiegelten gegenüber lag. Je Proband wurden zwei Versiegelungslacke jeweils einmal auf der linken und einmal auf der rechten Kieferseite an Frontzähnen und Prämolaren über einen Zeitraum von 6 Monaten getestet. Zu Beginn und zum Abschluss der Untersuchung wurden die Schmelzoberflächen der betreffenden Zähne durch Laserfluoreszenzmessung mit dem DIAGNOdent®-Pen auf Demineralisationen untersucht. Ergebnisse. In allen Gruppen traten innerhalb des Untersuchungszeitraumes Demineralisationen in gleicher Häufigkeit auf. Auch die Qualität der entstandenen Läsionen war in allen Gruppen gleich. Schlussfolgerung. Nach einmaliger Anwendung der untersuchten Glattflächen-Versiegelungslacke konnte über eine Multibracketbehandlungszeit von 6 Monaten keine protektive Wirkung gegenüber initialkariösen Läsionen nachgewiesen werden.
Keywords Smooth-surface enamel sealant · Vestibular multibracket appliance · Demineralization · White-spot lesion · Laser fluorescence measurement
Schlüsselwörter Bracketumfeldversiegelung · Vestibuläre Multibracket-Apparatur · Demineralisation · White-Spot-Läsion · Laserfluoreszenzmessung
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epartment of Orthodontics, Eberhard-Karls University, Tübingen, D Germany 2 Private Practice, Hemsbach, Germany 3 Private Practice, Stuttgart, Germany Received: October 23, 2012; accepted: April 16, 2013:
J Orofac Orthop 2013; 74:1-xx DOI 10.1007/s00056-013-0178-4
J Orofac Orthop 2013 · No. 6 © Springer-Verlag Berlin Heidelberg
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Bechtold TE et al. Bracketumfeldversiegelungslacke in vivo
Introduction
Einleitung
While multibracket appliances are indispensable for complex tooth movements, they also hamper oral hygiene as their bands, brackets, ligatures, archwires, and any other attached elements promote food accumulation and biofilm formation [9, 20, 21]. Prolonged treatment entails the increasing risk of developing white-spot lesions [9]. Rosenbloom and Tinanoff [27] and Schlagenhauf et al. [29] found that fixed appliances were associated with significantly increased concentrations of S. mutans pathogens in saliva after debonding compared to baseline. Poor oral hygiene can lead to increased biofilm accumulation around bracket bases [5] and potentially cause demineralization within a few weeks [19]. As these factors seriously risk dental health, clinicians need to help prevent this development by offering detailed information and instructions on oral hygiene. The risk of decay can be minimized in patients who comply with a meticulous schedule of cleaning their teeth several times a day. A number of prophylactic tools are available for this purpose. In addition to mechanical cleaning with special brushes and dentifrices, fluoride-containing mouth rinses have been recommended for daily use [7, 8]. These tools, however, need to be used correctly to maximize their potential. One interesting approach to prophylaxis is the application of fluoride varnishes under a dentist's supervision—a method that does not depend on patient compliance and is known to effectively reduce demineralization around brackets [4, 22, 23, 30, 32]. As they release fluoride ions only briefly, these materials cannot offer long-term protection from decay, nor can they induce remineralization once demineralization has occurred [10, 18]. Maintaining a continuous low-dose supply of fluoride ions is known to exert a cariostatic effect [3, 18]. To take advantage of this property, fluorides have been added as adhesive resins used for sealing enamel surfaces. Two of the more widely-used sealants in Germany are Protecto® (BonaDent, Frankfurt/Main, Germany) and Light Bond® (Reliance Orthodontic Products, Itasca, IL, USA). The former is a self-curing silicone material intended for sealing tooth surfaces exclusively. The latter, a light-curing resin with a high filler content, has been demonstrated to provide sufficient adhesive strength for bracket bonding and is, therefore, appropriate for both bonding the brackets and sealing the enamel around brackets [14]. Our study aimed to evaluate these two fluoridereleasing enamel sealants in vivo to assess their capability to prevent demineralization during multibracket treatment.
Multibracketapparaturen sind für komplizierte Zahnbewegungen unabdingbar. Allerdings wird die Mundhygiene dadurch erschwert, dass die Bänder, Brackets, Ligaturen und Drahtbögen sowie andere daran befestigte Elemente zu einer vermehrten Retention von Speiseresten und Biofilm führen [9, 20, 21]. Mit zunehmender Behandlungsdauer steigt die Gefahr, dass White-Spot-Läsionen entstehen [9]. Rosenbloom u. Tinanoff [27] sowie Schlagenhauf et al. [29] fanden heraus, dass die Konzentration von S.-mutans-Keimen im Speichel von Patienten mit festsitzenden Apparaturen nach Entbänderung verglichen mit der Situation vor Bebänderung signifikant erhöht ist. Bei schlechter Mundhygiene kann sich eine erhöhte Biofilmakkumulation um die Bracketbasen entwickeln [5], die innerhalb weniger Wochen zu einer Demineralisation führen kann [19]. Aus kariologischer Sicht ist die Zahngesundheit einer ernsten Gefahr ausgesetzt, der seitens des Behandlers mit eingehender Mundhygieneaufklärung und -instruktion entgegengewirkt werden muss. Seitens der Patienten ist eine gewissenhafte täglich mehrfach sorgfältig durchzuführende Zahnreinigung einzuhalten; ist dies der Fall, so kann die kariologische Gefahr für die Zähne minimiert werden. Dazu steht dem Patienten eine Reihe kariesprophylaktischer Hilfsmittel zur Verfügung. Zusätzlich zur mechanischen Reinigung durch spezielle Zahnbürsten und -pasten werden fluoridhaltige Mundspüllösungen für den täglichen Einsatz empfohlen [7, 8]. Diese Hilfsmittel können ihre volle Wirkung jedoch nur bei korrekter Anwendung entfalten. Ein interessanter Prophylaxeansatz ist daher die mitarbeitsunabhängige Fluoridierung durch Lacke unter zahnärztlicher Aufsicht, durch die nachgewiesenermaßen eine effektive Reduktion der Demineralisationsvorgänge um die Brackets herum erreicht wird [4, 22, 23, 30, 32]. Eine längerfristige Kariesprävention oder gar die Remineralisation bereits entstandener Demineralisationen lässt sich wegen der nur kurzzeitigen Freisetzung von Fluoridionen nicht induzieren [10, 18]. Eine kontinuierliche, niedrigdosierte Fluoridionenzufuhr kann einen kariostatischen Effekt hervorbringen [3, 18]. Um sich diese Eigenschaft zunutze zu machen, werden adhäsive Befestigungskunststoffe, so genannte Versiegelungslacke, mit Fluoriden versetzt. Zwei in deutschen Kieferorthopädie- und Zahnarztpraxen häufig verwendete fluoridhaltige Versiegelungslacke sind Protecto® (BonaDent, Frankfurt am Main), ein selbsthärtender Sealer auf Silikonbasis, und Light Bond® (Reliance Orthodontic Products, Itasca, IL, USA), ein lichthärtender hoch gefüllter Sealer. Während Protecto® lediglich zur Versiegelung von Zahnflächen gedacht ist, kann Light Bond® bei nachgewiesenermaßen hinreichender Haftstärke [14] auch zur adhäsiven Befestigung von Brackets benutzt werden. Ziel dieser Studie war, die In-vivo-Effektivität zweier fluoridhaltiger Bracketumfeldversiegelungslacke hinsichtlich der Vorbeugung gegen Demineralisationen, die im Zuge einer Multibracketbehandlung entstehen können, zu untersuchen.
Materials and methods A total of 40 (24 female and 16 male) patients without hypodontia or craniofacial malformations who were about to receive a multibracket appliance were randomly included in this study at the Department of Orthodontics, University of Tübingen Dental School (Tübingen, Germany). Their mean age was 13.4±1.7 years. A random protocol was used to assign each of
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J Orofac Orthop 2013 · No. 6 © Springer-Verlag Berlin Heidelberg
Bechtold TE et al. Peri-bracket enamel sealants in vivo
these 40 patients to one of four groups designated A to D and including 10, 9, 11, or 10 patients. In groups A and C, the second and fourth quadrants served as controls, Protecto® being used in the first versus Light Bond® in the third quadrant in group A, and vice versa in group C. In groups B and D, the first and third quadrants were used as controls, Light Bond® being used in the second versus Protecto® in the fourth quadrant in group B, and vice versa in group D. Analyzed teeth included incisors, canines, and premolars in all quadrants. Teeth whose vestibular surface was incompletely visible or whose occlusal position was clearly (>3 mm) below the level of the adjacent teeth at baseline were excluded from the study. This exclusion criterion applied to impacted canines (10 maxillary and 2 mandibular). One patient in group A was excluded from the study for failing to show up for the second appointment. All patients, parents or legal guardians gave their consent to participation after having been informed both verbally and in writing about the course of the study and the materials to be used. Approval for the study was obtained from the institutional ethics commission (project ref. 116/2006). To initially exclude any individual disadvantages regarding oral hygiene, we first interviewed the patients about their histories to identify any systemic diseases, allergies, periodic medication, and fluoridation in early childhood. We also asked the patients about their diet and how (and how often) they brushed their teeth to accordingly provide optimal oral hygiene instructions.
Sealant application
The vestibular tooth surfaces about to receive brackets were first cleaned with a fluoride- and oil-free paste, followed by water- and oil-free airstream drying. Sealants were then applied to protect the vestibular surface portions not covered by the brackets. The composition of Protecto® does not permit its use as an adhesive and could, therefore, be used for sealing only. It was applied in several layers—using crisscross strokes with felt applicators—to cleaned and dried healthy enamel surrounding the already-bonded brackets. After allowing the coating to dry passively for one minute, the entire procedure was repeated twice, for a total of three application steps per tooth. Light Bond® is suitable for use as a sealant and for bonding brackets. It was applied to the conditioned enamel during bonding, followed by 10 s of light curing to prevent the soon-to-be-applied bracket from drifting. Baseline examinations (T0) were conducted before (oral-hygiene parameters) and after (laser fluorescence measurements around brackets) bonding. These examinations were then repeated after 6 months of multibracket treatment (T1).
Laser fluorescence
The severity of any demineralization on the surfaces was analyzed with a DIAGNOdent® pen (KaVo Dental, Biberach/Riß, Germany). These measurements were taken on the day of bracket bonding (T0) and after 6 months (T1). The measurements at T1 were preceded by cleaning with the above-mentioned paste and airstream drying. With the dental operating
Material and Methode Für diese Studie wurden 40 Patienten ohne dentale Nichtanlagen und ohne andere Schädelfehlbildungen (24 weiblich, 16 männlich), die kurz vor Eingliederung einer kompletten Multibracketapparatur standen, aus der kieferorthopädischen Abteilung der Universitätszahnklinik Tübingen randomisiert ausgewählt. Das Alter der Probanden betrug 13,4±1,7 Jahre. Die 40 Patienten wurden randomisiert einer der Gruppen A bis D zugeteilt; Gruppe A bestand aus 10 Probanden, Gruppe B aus 9, Gruppe C aus 11 und Gruppe D aus 10. In Gruppe A und C waren der 2. und der 4. Quadrant als Kontrolle bestimmt, wobei in Gruppe A im 1. Quadranten Protecto® zum Einsatz kam und im 3. Quadranten Light Bond®; umgekehrtes gilt für Gruppe C. In Gruppe B und D dienten der 1. und der 3. Quadrant als Kontrolle, während in Gruppe B im 2. Quadranten Light Bond® zum Einsatz kam und im 4. Quadranten Protecto®; umgekehrtes gilt für Gruppe D. In der hier vorgestellten Studie wurden in allen Quadranten Incisivi, Canini und Prämolaren untersucht. Zähne, deren Vestibulärflächen zu Beginn der Untersuchung nicht vollständig sichtbar waren bzw. die in deutlicher Infraposition (>3 mm) zu den übrigen Zähnen standen, wurden von der Untersuchung ausgeschlossen; dabei handelte es sich ausschließlich um retinierte Eckzähne, 10 im Oberkiefer und 2 im Unterkiefer. Ein Patient aus Gruppe A erschien zum zweiten Messzeitpunkt nicht und wurde aus der Studie ausgeschlossen. Die Patienten bzw. deren Erziehungsberechtigten waren sowohl mündlich als auch schriftlich über den Studienablauf und die verwendeten Präparate aufgeklärt worden und hatten sich mit der Teilnahme einverstanden erklärt. Die Studie wurde von der Ethikkommission des Universitätsklinikums Tübingen genehmigt (Projektnummer 116/2006). Am Beginn der Studie stand eine anamnestische Befragung der Probanden bezüglich möglicher Allgemeinerkrankungen, Allergien, regelmäßiger Medikamenteneinnahme und Fluoridierungsmaßnahmen als Kleinkind, um mögliche Nachteile einzelner Probanden im Hinblick auf die Mundhygiene auszuschließen. Essgewohnheiten sowie momentane Art und Häufigkeit der Mundhygienemaßnahmen wurden ebenfalls erfragt, damit entsprechende Mundhygieneinstruktionen durchgeführt werden konnten.
Applikation der Versiegelungslacke
Zunächst wurden die mit Brackets zu versehenden Vestibulärflächen der Zähne mit einer fluorid- und ölfreien Paste gereinigt, und anschließend mit einem wasser- und ölfreien Luftstrom getrocknet. Die Versiegelungslacke wurden zum Schutz der nicht von den Brackets bedeckten vestibulären Zahnflächen appliziert. Da Protecto® aufgrund seiner Zusammensetzung lediglich zur Versiegelung zu verwenden ist, wurde es um die zuvor befestigten Brackets herum auf den gereinigten und getrockneten gesunden Zahnschmelz mit Hilfe von Filzapplikatoren in mehreren Schichten kreuz und quer aufgetragen und anschließend ohne zusätzliche Maßnahmen eine Mi-
J Orofac Orthop 2013 · No. 6 © Springer-Verlag Berlin Heidelberg
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Bechtold TE et al. Bracketumfeldversiegelungslacke in vivo
Table 1. DIAGNOdent® measurements of sealed (Protecto® or Light Bond®) or control enamel around brackets on the day of bracket bonding (T0) and 6 months later (T1)
16
Tabelle 1. DIAGNOdent®-Messungen an versiegelten (Protecto® oder Light Bond®) bzw. unversiegelten (Kontrolle) Schmelzoberflächen um Brackets zur Bebänderung (T0) sowie 6 Monate später (T1)
12
DIAGNOdent® value
8
Mean SD
Minimum
Median Maximum
Protecto® T0
39
2.7
0.95
1.2
2.5
5.3
Protecto® T1
39
4.5
2.58
1.5
4.1
15.5
2
Light Bond® T0
39
2.9
1.11
1.6
2.8
6.4
0
Light Bond® T1
39
4.9
2.13
2.3
4.5
12.0
Control T0
39
2.7
0.94
1.4
2.5
5.1
Control T1
39
4.7
2.04
1.9
4.0
10.5
Oral hygiene status
We assessed the plaque index (PI) according to Quigley and Hein [25] and papillary bleeding index (PBI) according to Saxer and Mühlemann [28]. Due to the bonded brackets, neither score could be recorded as originally described at T1. We therefore reduced their detailed plaque accumulation and bleeding scores on probing to a binary grade 0 (no) versus any of the other grades (yes). The presence of plaque was verified by dyeing with CARIES DETECTOR (Kuraray Noritake Dental, Tokyo, Japan) to the relevant tooth surfaces under relative isolation with cotton rolls. The patient was then asked to thoroughly rinse with water. All patients were given in-depth oral hygiene instructions as recommended by Zimmer [34]. Papillary bleeding was examined in all quadrants under relative isolation by inserting a Williams/Fox periodontal probe into the vestibular sulcus of the anterior teeth and premolars at a rehearsed force of approximately 0.05 N [1], streaking through the distal papilla with the probe oriented at 45° and, immediately thereafter, through the mesial papilla in the same way. Bleeding was visually rated (yes/no) after all papillae in a quadrant had been probed and explored back to the second premolar.
Statistical analysis
PASW Statistics 18 (SPSS, an IBM company, Chicago, IL, USA) and BIAS for Windows v. 9.06 (Epsilon, Frankfurt/Main, Germany) were employed for statistical calculations. Using Friedman's test and Wilcoxon's test for paired differences, the
4
J Orofac Orthop 2013 · No. 6 © Springer-Verlag Berlin Heidelberg
*
10
n
light facing away from the patient, the pen was moved over four (incisal, cervical, mesial, distal) sites adjacent to each of the centrally positioned brackets in a rotational movement pattern (with the DIAGNOdent® A probe in direct contact with the enamel or sealant). In each case, we recorded the maximum fluorescence value. The pen was calibrated to KaVo's ceramic standard immediately before proceeding to each new quadrant.
*
14
6 4
Protecto T0
Protecto Light Bond Light Bond Control T1 T0 T1 T0
Control T1
Figure 1. Mean DIAGNOdent® values measured in enamel surfaces around brackets at baseline (T0) and after 6 months of multibracket treatment (T1). Boxplots represent values for surfaces sealed with either Protecto® or Light Bond®, or left untreated for control Abbildung 1. Mittlere DIAGNOdent®-Werte, Baseline-Messung (T0) und Messung nach 6 Monaten Multibracketbehandlung (T1). Säulen PeribracketSchmelzoberflächen, nach Versiegelung mit Protecto® oder Light Bond® bzw. unversiegelt zur Kontrolle
nute lang an der Luft trocknen gelassen; dieser Vorgang wurde dreimal pro Zahn durchgeführt. Light Bond® hingegen kann auch zur adhäsiven Befestigung von Brackets genutzt werden und wurde im Zuge der Bracketbefestigung auf den konditionierten Schmelz aufgetragen und 10 s lang lichtgehärtet, um ein ungewolltes Abgleiten des im Anschluss positionierten Brackets zu verhindern. Am Tag der Multibracketeingliederung (T0) sowie 6 Monate später (T1) wurden die Patienten auf die im Folgenden beschriebene Weise untersucht, wobei zu T0 die Mundhygieneuntersuchungen vor dem Befestigen der Brackets durchgeführt wurden. Die Laserfloureszenzmessungen erfolgten um die bereits befestigten Brackets.
Laserfluoreszenzmessung
Die qualitative Ausprägung eventuell vorhandener Demineralisationen wurde mit dem DIAGNOdent®-Pen (KaVo Dental, Biberach an der Riß) zu T0 direkt nach Multibracketeingliederung und zu T1 nach vorangegangener Reinigung mit der zuvor verwendeten Polierpaste und Trocknung mit dem beschriebenen Luftstrom gemessen. Auf den Vestibulärflächen der betreffenden Zähne wurden je vier an das Bracket angrenzende Bereiche – inzisal, zervikal, mesial und distal der zentral gesetzten Brackets – unter direktem Kontakt zwischen DIAGNOdent®-ASonde und Zahnschmelz bzw. Versiegelungskunststoff rotierend abgefahren und der maximale Fluoreszenzwert registriert. Die Messungen fanden nach Abwenden der zahnärztlichen Operationsleuchte statt. Der DIAGNOdent®-Pen wurde direkt vor der Messung in jedem Quadranten mit Hilfe des Keramikstandards von der Firma KaVo kalibriert.
Bechtold TE et al. Peri-bracket enamel sealants in vivo
Table 2. Changes in DIAGNOdent® values from T0 to T1
16
n
Mean SD
Mini- Median mum
Maximum
Protecto®
39
1.8
2.15
−0.3
1.3
12.3
Light Bond®
39
1.9
1.56
0.1
1.6
6.3
Control
39
2.0
1.25
0.4
1.7
5.4
Table 3. Changes in binary plaque scores from T0 to T1 Tabelle 3. Veränderungen der binären Plaquewerte von T0 nach T1
Deterioration no
Deterioration yes
Protecto®
22 (56.4%)
17 (43.6%)
Light Bond®
19 (48.7%)
20 (51.3%)
Control
20 (51.3%)
19 (48.7%)
differences between DIAGNOdent® measurements within the various treatment modalities were calculated at the beginning (T0) and end (T1) of the investigation, also analyzing the changes from T0 to T1. Cochran's test was used to compare the binary index scores for plaque accumulation and papillary bleeding. Where this yielded statistically significant differences, McNemar's test for multiple paired comparisons was used.
Results DIAGNOdent® measurements
Mean DIAGNOdent® values were obtained per quadrant to compare the two sealants to each other and to the control teeth. On averaging the mean values of both control quadrants once again, one mean value was available per patient per time (T0 and T1) for Protecto®, for Light Bond® and for control surfaces (Table 1). Friedman's test revealed no significant differences in mean values between the Protecto®, Light Bond®, and control surfaces at T0 or T1 (Figure 1). Wilcoxon's test for paired differences, by contrast, did reveal highly significant (p
