Comparación de translucidez, espesor y ancho de espacio de termoformado y 3D

Jun 04, 2023

Scientific Reports volumen 13, Número de artículo: 10921 (2023) Citar este artículo

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Detalles de métricas

El presente estudio comparó el grosor y el ancho del espacio de alineadores transparentes (CA) termoformados e impresos en 3D mediante tomografía microcomputarizada (micro-CT) y evaluó su translucidez mediante espectrofotómetro. Se probaron cuatro grupos de CA: termoformados con tereftalato de polietileno glicol (TS) o una combinación de copoliéster-elastómero (TM), y TC-85 impreso en 3D limpiado con alcohol (PA) o con centrífuga (PC). Se midieron las coordenadas CIELab (n = 10) para evaluar la translucidez. Se instalaron CA (n = 10) en los modelos respectivos y se realizó micro-CT para evaluar el espesor y el ancho del espacio. Se midieron el espesor y el ancho del espacio para diferentes tipos de dientes y ubicaciones en secciones sagitales en todos los lados. El grupo PC mostró una translucidez significativamente mayor que el grupo PA, que fue similar a los grupos TS y TM (p <0,01). Después del proceso de fabricación, se observó una reducción del espesor en los grupos termoformados, mientras que se observó un aumento del espesor en los grupos impresos en 3D. El grupo TM mostró el menor ancho de brecha entre los grupos (p <0,01). Los CA termoformados e impresos en 3D tenían espesores y regiones de mejor ajuste significativamente variados según el tipo de diente y su ubicación. Se observaron diferencias en la translucidez y el grosor de los CA impresos en 3D según los métodos de limpieza.

Los alineadores transparentes (CA) deben ejercer una fuerza continua y controlada sobre los dientes para lograr el movimiento dental deseado1. Se producen a partir de una variedad de materiales termoplásticos, incluidos tereftalato de polietileno glicol (PETG), poliuretano termoplástico (TPU), polipropileno y policarbonato1,2. El PETG es un material comúnmente preferido para los CA debido a su mayor translucidez, resistencia a la fatiga y estabilidad dimensional2. El TPU es un elastómero dúctil con alta elasticidad y formabilidad, que proporciona buena portabilidad y absorción de impactos3,4. Además, se han introducido materiales híbridos multicapa para superar los inconvenientes de los materiales monocapa. Los materiales con una combinación de capas exteriores duras y una capa interior blanda muestran una resistencia mecánica mejorada a la carga máxima en la prueba de tracción y en la tasa de absorción de agua5.

El rendimiento clínico de los CA se ha mejorado mediante el desarrollo de nuevos materiales con buenas propiedades mecánicas. Sin embargo, el proceso de fabricación convencional, que implica el termoformado al vacío de materiales termoplásticos, requiere mucho tiempo y mano de obra para producir modelos en serie y recortar los alineadores a lo largo del margen gingival en cada etapa6,7. Este proceso también tiene efectos ambientales adversos, como los residuos plásticos y el consumo de energía8. Además, el proceso de termoformado puede provocar cambios impredecibles en las propiedades físicas de los CA, lo que dificulta predecir los resultados del tratamiento6,7. Se observan diversos grados de contracción y expansión en los materiales termoplásticos después del proceso de termoformado9, lo que puede afectar el grosor y el ajuste de los alineadores. Un estudio previo que evaluó el espesor y el ancho del espacio de los CA después del proceso de fabricación encontró variaciones en estos parámetros para todos los materiales termoplásticos dependiendo del tipo y ubicación del diente, como los incisivos, caninos y molares o los lados vestibular y palatino10.

El grosor y el ancho del espacio de los CA son factores clínicamente importantes para aumentar la previsibilidad de su desempeño11. El espesor de los CA puede afectar las fuerzas y momentos necesarios para el movimiento de los dientes11,12,13. El ajuste perfecto entre las superficies de los dientes y los CA es un factor crucial para permitir que se transfiera la fuerza efectiva a los dientes y desempeña un papel eficaz en el anclaje10,14. Como los pacientes que buscan tratamiento de ortodoncia a menudo priorizan las características estéticas, incluida la estabilidad del color y la translucidez, la translucidez también se considera un factor clínico importante15,16.

Con el desarrollo de las impresoras tridimensionales (3D) y sus materiales, las CA han comenzado a integrarse con las tecnologías digitales. Los avances en tecnología permiten a los médicos realizar exploraciones intraorales, configurar el movimiento dental virtual y producir CA directamente utilizando una impresora 3D sin tomar impresiones ni utilizar modelos de yeso17, minimizando los errores acumulativos de los flujos de trabajo termoplásticos6. Además, la impresión 3D se asocia con un menor tiempo de fabricación y una alta eficiencia al producir una serie de alineadores simultáneamente18, menores costes y esfuerzos, y menos material de desecho y contaminación ambiental17,19. Como resultado, la aplicación de las CA se ha ampliado y ha mejorado la reproducibilidad de su fabricación17.

Actualmente, se están estudiando varias metodologías de investigación para evaluar la precisión de las CA. Cole y col. descubrieron que la precisión dimensional de los CA termoformados e impresos en 3D evaluados mediante técnicas de escaneo y superposición con software geométrico en puntos de referencia dentales específicos oscilaba entre 0,1 y 0,3 mm y entre 0,1 y 0,4 mm, respectivamente20. Jindal et al. También descubrieron que la precisión geométrica de los CA termoformados e impresos en 3D, en términos de altura del diente, oscilaba entre 0 y 0,88 mm y 0,02 y 0,86 mm, respectivamente6. Aunque se concluyó que estos resultados eran clínicamente aceptables, la precisión dimensional de los CA muestra un amplio rango. Además, se requiere la aplicación de spray para escanear la superficie altamente reflectante o transparente de los CA con el método anterior, lo que puede afectar la precisión21. Mientras tanto, comparar la precisión dimensional de los alineadores colocados en los modelos mediante microtomografía computarizada (micro-CT) es ventajoso porque la técnica no es invasiva y es precisa10,22. Lombardo et al. intentaron evaluar el grosor y el ancho del espacio de los alineadores mediante tomografía computarizada de haz cónico10. Sin embargo, su estudio se limitó a examinar únicamente materiales termoformados y realizar mediciones repetidas de una sola muestra.

Además, el paso de posprocesamiento es crucial para mejorar la precisión de la impresión de las CA impresas en 3D23,24. Las CA impresas en 3D requieren un posprocesamiento inmediatamente después de la impresión25, y esto generalmente implica tres pasos: eliminación del soporte, limpieza y poscurado26. Los fabricantes recomiendan diferentes métodos de limpieza para eliminar cualquier residuo de resina no curada de los CA impresos en 3D según el material, y también pueden tener un impacto en la rugosidad de la superficie y las propiedades mecánicas de los alineadores fabricados23,24. El disolvente más comúnmente utilizado para eliminar el exceso de resina no curada de los alineadores es el alcohol isopropílico (IPA), que disuelve eficazmente los ésteres27. Sin embargo, el IPA debe utilizarse como disolvente con precaución debido a su alta volatilidad e inflamabilidad, que puede provocar problemas respiratorios con una exposición prolongada28.

Recientemente, se han desarrollado materiales de resina para CA impresas en 3D con buenas propiedades mecánicas, ópticas y biocompatibles29. El desarrollo de poliuretano fotopolimerizable (Tera Harz TC-85, Graphy Inc., Seúl, Corea) ha recibido la aprobación de biocompatibilidad de la Administración de Alimentos y Medicamentos de Corea y Estados Unidos30. TC-85 tiene características viscosas y flexibles, que pueden aplicar continuamente fuerzas ligeras sobre los dientes y exhibir un comportamiento de fluencia31. Además, tiene propiedades de memoria de forma y estabilidad dimensional a altas temperaturas31. La empresa fabricante de TC-85 recomienda un método de limpieza no químico llamado centrifugación como alternativa al IPA32. Sin embargo, aún no se ha probado el efecto de diferentes métodos de limpieza sobre la translucidez, el espesor y el ancho del espacio en el posprocesamiento de las CA impresas en 3D TC-85.

Por lo tanto, el presente estudio evaluó la hipótesis nula de que diferentes protocolos de fabricación no tienen efectos significativos sobre la translucidez, el grosor y el ancho del espacio de los CA. Los objetivos específicos de este estudio fueron evaluar las variaciones a nivel micro en el espesor y el ancho del espacio entre diferentes tipos y ubicaciones de dientes.

Los valores de translucidez fueron significativamente mayores en los grupos TS, TM y PC que en el grupo PA (p <0,01) (Tabla 1).

Hubo diferencias significativas en el grosor y el ancho del espacio entre los cuatro grupos (p <0,01). Los espesores medios de los grupos TS, TM, PA y PC fueron 504,68 μm, 509,54 μm, 614,24 μm y 687,53 μm, respectivamente. Los anchos de brecha medianos de los grupos TS, TM, PA y PC fueron 69,80 μm, 52,35 μm, 69,80 μm y 69,80 μm, respectivamente. La mediana del grosor fue significativamente mayor en el grupo de PC en comparación con los otros grupos (p <0,01). El ancho de la brecha mediana fue significativamente mayor en los grupos PA y PC que en el grupo TM (p <0,01) (Tabla 2).

En los grupos TS, PA y PC, el espesor mediano fue mayor para los dientes anteriores que para los posteriores (TS: p < 0,05; PA y PC: p < 0,01).

Se observaron variaciones grupales en el grosor medio de la siguiente manera: TS: bucogingival < bucal < palatogingival < palatino < incisal u oclusal; TM: bucogingival < bucal < palatogingival < palatal, incisal u oclusal; y PA, PC: bucal, palatogingival, bucogingival < palatal < incisal u oclusal. Las variaciones de espesor se detallan con más detalle en la Tabla 3 y las Figuras 1A,C.

Espesor medio (IQR) y ancho del espacio para cuatro alineadores transparentes según el tipo de diente y su ubicación. (A) y (C), espesor medio por tipo de diente y ubicación; (B) y (D), ancho medio del espacio por tipo de diente y ubicación. Los valores atípicos (1,5 × IQR) se muestran mediante círculos cerrados. Pg: palatogingival; Pa: palatino; In/Oc: incisal u oclusal; Bu: bucal; Bg: bucogingival.

En el grupo TM, el ancho medio del espacio fue mayor para los dientes anteriores que para los dientes posteriores (p <0,05), mientras que el ancho medio del espacio para los dientes anteriores y posteriores fue similar en los otros grupos.

Se observaron variaciones grupales en el ancho del espacio mediano de la siguiente manera: TS: bucal, bucogingival

Imágenes representativas de la distribución tridimensional del espacio a lo largo del incisivo central con diferentes grupos de alineadores transparentes. La escala de colores representa la cantidad de espacio de 0 a 200 µm (de amarillo a rojo). La región en blanco (vacía) dentro del contorno del diente representa áreas con espacios insignificantes.

La transparencia es la propiedad física que permite que la luz pase a través de un material, lo cual es un factor importante para determinar la estética de los CA y es la principal preocupación de las personas que buscan tratamiento de ortodoncia15,16. El espesor y el ancho del espacio de los CA también son factores importantes que pueden tener mayor influencia en el tratamiento de ortodoncia10,12,14. El espesor de las CA puede ser utilizado como factor predictivo por el ortodoncista para controlar las fuerzas y momentos fisiológicos aplicados a los dientes durante el tratamiento33. Durante el tratamiento de ortodoncia, las fuerzas fisiológicas aplicadas a los dientes permiten una remodelación resortiva y un movimiento dental controlado34,35. Sin embargo, sobrecargar los dientes con fuerzas excesivas puede provocar efectos secundarios, como muerte celular, hialinización tisular del ligamento periodontal, necrosis del hueso alveolar y reabsorción radicular externa36. La superficie interna del alineador debe estar lo más cerca posible de los dientes para proporcionar una fuerza clínicamente efectiva10. Además, un ajuste reducido puede hacer que los alineadores se levanten durante el proceso de torsión de los movimientos de la raíz, lo que dificulta establecer un par de fuerza efectivo37.

Además, el procedimiento de posprocesamiento es un paso crucial ya que puede afectar la precisión de la impresión y las propiedades mecánicas de los objetos impresos23,24. Sin embargo, no hay datos suficientes basados ​​en evidencia para evaluar los cambios en la translucidez, el grosor y el ancho del espacio de los CA impresos en 3D con TC-85 según diferentes métodos de limpieza. Por lo tanto, este estudio utilizó IPA y centrifugación como dos métodos de limpieza químicos y no químicos para evaluar los resultados de las muestras impresas en 3D.

Los CA termoformados hechos de materiales termoplásticos podrían usarse inmediatamente sobre los dientes. Sin embargo, los CA impresos en 3D desarrollados con el material TC-85 requirieron un protocolo de uso clínicamente diferente, según lo recomendado por el fabricante debido a sus propiedades especiales, que se aplicó en este estudio. Basándose en la estabilidad geométrica a altas temperaturas y la propiedad de memoria de forma del TC-85, los CA impresos en 3D se sumergieron en agua a 80 °C, que es más alta que la temperatura de transición vítrea31. Esta inmersión se realizó para aumentar la flexibilidad de los alineadores antes de colocarlos en los modelos31. Posteriormente, la muestra recuperó gradualmente su forma y ajuste originales cuando se mantuvo a una temperatura de 37 °C, lo que indica que la deformación era reversible31. En resumen, el ablandamiento de los alineadores con agua tibia proporcionó a los modelos un uso cómodo. Posteriormente, las muestras se secaron a una temperatura de 37 °C para recuperar su forma y resistencia originales.

Hubo diferencias en la translucidez entre los CA fabricados mediante diferentes protocolos de fabricación. El grupo PC mostró una translucidez significativamente mayor, similar a la de los grupos TS y TM. Por otro lado, el grupo PA mostró una disminución en la translucidez. El IPA es el disolvente más utilizado para disolver el exceso de resina no curada27. Sin embargo, estudios previos han sugerido que el IPA, debido a su baja compatibilidad con el polímero a base de acrilato, tiende a causar hinchazón del polímero en lugar de disolución38,39. Además, a medida que el IPA se evapora de la superficie hinchada del polímero, las cadenas del polímero pueden sufrir una reorganización, lo que produce cambios en la solubilidad de la superficie y provoca el agrietamiento de la superficie de los objetos impresos en 3D39. Por lo tanto, se podría inferir que la limpieza con IPA tiene un efecto negativo en las propiedades de la superficie de los CA impresos en 3D TC-85.

Además, los hallazgos de nuestro estudio demostraron que los CA termoformados disminuyeron en espesor después del proceso de fabricación, mientras que los CA impresos en 3D aumentaron en espesor en comparación con su espesor de configuración. Si bien se observó un aumento en el espesor general en el grupo PC en comparación con el grupo PA, no hubo diferencias significativas en el espesor después del proceso de termoformado de los grupos TS y TM. En estudios previos, se ha demostrado que los materiales termoplásticos experimentan una disminución de espesor durante el proceso de termoformado, mientras que los alineadores impresos en 3D experimentan un aumento de espesor13,31. Lee y cols. informaron una disminución del 54,7% en el espesor de muestras de PETG termoformadas en un modelo estandarizado de incisivo superior31. Edelmann et al. descubrió que las CA impresas en 3D aumentan su grosor en aproximadamente 0,2 mm después de la impresión21.

Se observaron diferencias significativas en el grosor para cada tipo de diente entre los CA fabricados mediante diferentes protocolos de fabricación. El grupo TS se estiró menos en los dientes anteriores que en los posteriores bajo calor y presión. Los grupos PA y PC mostraron una producción más gruesa en los dientes anteriores en comparación con los dientes posteriores. El motivo del engrosamiento de los dientes anteriores en los grupos impresos en 3D es el siguiente: los dientes anteriores son estructuralmente cónicos y tienen coronas más largas. Es difícil eliminar cualquier resto de resina sin curar que quede en la superficie interna antes del paso final posterior a la polimerización6, lo que puede provocar un aumento del espesor. Al observar variaciones de espesor según la ubicación de los dientes, los grupos TS y TM fueron más delgados en las áreas vestibular y bucogingival. Los materiales termoplásticos mostraron una mayor reducción de espesor en la superficie vestibular convexa y en las áreas gingivales distantes a medida que se envolvían y extendían desde la superficie oclusal del modelo. Además, el grosor medio de las áreas incisal/oclusal en los grupos PA y PC fue significativamente mayor que en otras localizaciones. Esto parecía ser un error de impresión debido a la compleja curvatura de la superficie del diente en el borde incisal, la punta de la cúspide oclusal y la fosa central oclusal. Este error de impresión puede ocurrir en el área del contorno curvo durante la estratificación del espesor, que se ve afectada por el espesor de la capa, el radio de curvatura y la inclinación40.

En el presente estudio, el grupo TM mostró el menor ancho de brecha entre los grupos. El material híbrido multicapa constaba de copoliésteres y un núcleo de elastómero flexible, que tiene mejor resistencia mecánica con una carga máxima más alta en la prueba de tracción que un material de una sola capa5. Por lo tanto, un material multicapa podría ser más extensible durante el calentamiento y la presión, lo que daría como resultado un mejor ajuste. También se observaron diferentes patrones de ancho de espacio dependiendo de la ubicación del diente entre los CA termoformados y los impresos en 3D. En los grupos termoformados, la superficie incisal/oclusal mostró el mayor espesor con menos variación, pero tuvo el mayor ancho de espacio. En los grupos impresos en 3D, el lado bucal mostró el menor espesor y variación con un ancho de espacio pequeño, mientras que la superficie incisal/oclusal demostró la mayor variación en espesor, lo que resultó en el alineador más grueso, pero con el ancho de espacio más pequeño. Sin embargo, las áreas gingivales en ambos lados tuvieron menos variación de espesor y mostraron el mayor ancho de espacio en los CA impresos en 3D. Este fenómeno ocurre debido a la acumulación de contracción de polimerización durante el proceso de impresión, que magnifica la inadecuación de los márgenes gingivales41.

Con base en estudios anteriores, en este estudio se realizaron varias optimizaciones de parámetros para mejorar la precisión de la impresión 3D. En primer lugar, el proceso de poscurado para los CA impresos en 3D se realizó en condiciones de nitrógeno que impidieron la formación de una capa de inhibición de oxígeno, lo que permitió que la superficie de la muestra se polimerizara42,43. La inyección de gas nitrógeno inerte para excluir el oxígeno también puede ayudar a lograr buenas propiedades mecánicas y suavidad de la superficie de los CA43 impresos en 3D. En segundo lugar, el ángulo de impresión y el grosor de la capa son parámetros especialmente importantes para la precisión de la impresión 3D. Como resultado, las CA impresas en 3D se diseñaron con un ángulo de construcción de 30° y se imprimieron utilizando una impresora 3D de procesamiento de luz digital (DLP) con una resolución de 50 µm, según estudios previos44,45. En tercer lugar, se aplicó un desplazamiento de 50 µm a la superficie interior de los CA impresos en 3D para compensar el cambio de espesor y mejorar la adaptabilidad46. Un estudio anterior que examinó el ajuste de una férula impresa mostró que las férulas con desplazamientos de 0,05, 0,1 y 0,2 mm pueden ajustarse mejor a los dientes que aquellas sin desplazamiento46. Además, la precisión dimensional de los alineadores impresos en 3D se ve afectada por factores que incluyen la intensidad de la luz, el tiempo de exposición y las propiedades de los materiales de impresión, como la concentración de pigmentos que bloquean la luz y la penetración de la luz44,47,48. Por lo tanto, es importante calibrar los parámetros de impresión para mejorar la precisión de la impresión y minimizar la variación en cada resultado49.

Aunque el presente estudio presentó una evaluación objetiva de las diferencias entre cuatro grupos de AC, los hallazgos deben interpretarse dentro de sus limitaciones. Aunque teóricamente es posible establecer el grosor de los CA impresos en 3D para compararlos con los alineadores termoformados, las recomendaciones para los alineadores impresos en 3D TC-85 efectivos tienen un límite inferior de 0,5 mm. Por lo tanto, los criterios de selección de la muestra se basaron en preferencias clínicamente recomendadas. Teniendo en cuenta lo anterior, seleccionamos un espesor de 0,75 mm (teniendo en cuenta la reducción de espesor) para los materiales termoplásticos y un espesor de 0,5 mm para nuestros CA impresos en 3D, que es el espesor óptimo que se aplica actualmente en la práctica clínica. Aunque se siguió el protocolo de uso recomendado por el fabricante para aplicar los CA impresos en 3D a los modelos, hubo limitaciones experimentales en la creación de un ambiente bucal a una temperatura de 37 °C con alta humedad relativa durante la exploración por micro-CT, lo que puede haber afectado el ajuste. El presente estudio utilizó solo CA en estado pasivo con un modelo de oclusión normal para obtener datos de evaluación objetiva de los CA impresos en 3D, ya que no hay información sobre cómo se fabrican e imprimen los CA impresos en 3D según el tipo y la ubicación del diente. En el futuro, será importante observar las diferencias en el grosor y el ancho del espacio cuando los CA se activan en diversos grados de maloclusión, y evaluar cómo los accesorios afectan el grosor y el ancho del espacio de los alineadores. Además, se necesita una evaluación adicional para determinar cómo el grosor y el ancho del espacio observados en este estudio afectan el desempeño clínico para lograr el movimiento dental deseado.

En este estudio se rechazó nuestra hipótesis nula de que no hay diferencias en la translucidez, el grosor y el ancho del espacio entre los grupos fabricados mediante diferentes protocolos de fabricación. Después del proceso de fabricación, los CA termoformados mostraron una reducción de espesor mientras que los CA impresos en 3D mostraron un aumento de espesor. El grupo PA mostró la translucidez más baja y el grupo TM tuvo el mejor ajuste entre los grupos. El grosor y las regiones de mejor ajuste de las CA termoformadas e impresas en 3D variaron significativamente según el tipo de diente y su ubicación. Además, los métodos de limpieza utilizados en el posprocesamiento de los CA impresos en 3D afectaron su translucidez y espesor.

Se utilizó un modelo estandarizado del arco dental maxilar en adultos coreanos con oclusión normal (CON2001-UL-SP-FEM-32, Nissin Dental, Kyoto, Japón) y se escaneó utilizando un escáner intraoral (D250, 3shape, Copenhague, Dinamarca) para crear un archivo STL. Luego se imprimió un modelo estandarizado de 60 mm × 50 mm × 20 mm (S-100, Graphy Inc., Seúl, Corea) utilizando una impresora 3D DLP (Asiga MAX™, Asiga, Alexandria, Australia).

Se prepararon diez muestras de CA para cada grupo. Los CA termoformados se dividieron en un grupo monocapa (grupo TS) con una lámina de PETG (Duran, Scheu-Dental, Iserlohn, Alemania) y un grupo multicapa (grupo TM) con copoliéster en ambas capas exteriores y elastómero termoplástico en la lámina de cubierta interna (CA pro, Scheu-Dental, Iserlohn, Alemania). Según el método de limpieza, los CA impresos en 3D con resina de poliuretano fotopolimerizable (TC-85) se dividieron en dos grupos: un grupo de PA con limpieza con alcohol isopropílico y un grupo de PC con limpieza con centrífuga.

Se termoformó al vacío un material termoplástico de 0,75 mm de espesor en un modelo estandarizado utilizando una rueda de termomoldeo (Biostar, Scheu-Dental, Iserlohn, Alemania) en las condiciones de deformación térmica recomendadas por el fabricante. El espesor de los CA puede verse afectado por diversas condiciones, como la preparación del modelo, la presión, el calor y el posicionamiento del modelo en la plataforma. Por tanto, es importante controlar al máximo estas condiciones durante la fabricación22,50. Se creó una base uniforme estableciendo una altura constante del modelo desde los dientes, y el modelo se colocó en el centro de la plataforma, de modo que la sutura palatina media estuviera orientada hacia la posición de las 12 en punto. La orientación del modelo se mantuvo constante en función de las marcas de cada proceso de termoformado. Como paso final, se separaron los CA del modelo y se cortó y pulió el borde gingival del alineador.

Los CA impresos en 3D se diseñaron utilizando un software de diseño asistido por computadora (Deltaface, Coruo, Limoges, Francia) con un espesor de instalación de 0,5 mm, un desplazamiento de 50 μm y se colocaron a 30° como una angulación de impresión con soportes de puntal mínimos. Se utilizó una impresora 3D DLP (SprintRay Pro 95, SprintRay, Los Ángeles, CA) con un espesor de capa de 50 μm. Se utilizaron dos métodos de limpieza diferentes para eliminar la resina no curada de las superficies de los alineadores. Los CA se limpiaron durante 1 min con IPA al 99,5% o durante 6 min y 500 rpm usando una centrífuga. Luego, las muestras se curaron dos veces durante 25 minutos en condiciones de nitrógeno con luz ultravioleta (385–405 nm) utilizando una cámara de poscurado (CureM U102H, Graphy Inc., Seúl, Corea). La limpieza final se realizó con agua corriente y utilizando un limpiador ultrasónico durante 3 minutos a 76-80 °C. El diagrama presentado en la Fig. 3 muestra el diseño experimental.

Diagrama de flujo del diseño experimental.

Los CA termoformados se colocaron inmediatamente en el modelo estandarizado a temperatura ambiente, mientras que los CA impresos en 3D se insertaron después de transformarse suavemente en agua tibia a 80 °C, siguiendo el protocolo clínico del fabricante. Posteriormente, las muestras impresas en 3D se secaron a 37 °C para restaurar su forma y resistencia originales. Todos los alineadores (n = 10) se escanearon utilizando un micro-CT de alta resolución (Skyscan1173, Bruker, MA, EE. UU.) a 40 kV, 200 μA y 34,9 μm de resolución. Se obtuvieron un total de 40 micro-CT y las áreas objetivo de la dentición (dientes anteriores: el incisivo central superior derecho, canino; dientes posteriores: el primer premolar y molar superior derecho) se reorientaron utilizando el software Dataviewer (versión 1.5. 6.2, Bruker, MA, EE.UU.). Los cortes se obtuvieron utilizando un plano horizontal desde la base del modelo y perpendicular al centro de la línea que une los puntos de contacto más mesiales y distales del diente, y se salvaron aplicando el volumen de interés (VOI). Las imágenes se analizaron utilizando el software CTAn (versión 2.5, Bruker, MA, EE. UU.) con un aumento de 300 × (Fig. 4). A partir de entonces, se midió la distancia más corta de espesor y ancho del espacio proyectando una línea perpendicular desde cada punto de referencia tangente. Estos 5 a 7 puntos de referencia se basaron en un estudio piloto e incluyeron márgenes gingivales, puntos medios bucales y palatinos y puntos incisales/oclusales (borde incisal, puntas de las cúspides oclusales y fosa central) (Fig. 5)51. La superficie oclusal de los molares incluye tanto las puntas de las cúspides como las estructuras de la fosa central, pero clínicamente se consideran como un solo plano. Por lo tanto, en lugar de separar y analizar sus valores de medición individualmente (\({{Oc}_{1},{Oc}_{2},Oc}_{3}\)), los interpretamos a través de valores medios. En las mediciones se incluyeron un total de 960 puntos de la superficie de los dientes, que un investigador repitió dos veces con un intervalo de dos semanas.

El método de medición del espesor y el ancho del espacio mediante micro-CT. (A) Se colocó un alineador transparente en un modelo estandarizado; (B) y (C) la configuración del plano de corte del diente objetivo obtenido a partir de imágenes de micro-CT y la aplicación de VOI se realizaron utilizando el software Dataviewer; y (D) el espesor y el ancho del espacio del diente se midieron utilizando el software CTAn.

Microfotografías que muestran el grosor y el ancho del espacio entre los alineadores y los dientes en puntos de referencia (ubicación de los dientes). (A) dientes anteriores (p. ej., el incisivo central); (B) dientes posteriores (p. ej., el primer premolar). Las flechas amarillas muestran los puntos de referencia de los dientes; Pg, palatogingival; Pa, palatino; In/Oc, incisal u oclusal; Bu, bucal; Bg, bucogingival.

La translucidez es la diferencia de color de un material de espesor uniforme sobre fondos blancos y negros52. Se utilizó un espectrofotómetro (CM-3500d, Konica Minolta, Tokio, Japón) para calcular las coordenadas CIELab de las muestras colocadas sobre fondos blancos y negros. El tamaño de la ventana del espectrofotómetro fue de 3 mm y se prepararon 10 muestras con un diámetro de 3 mm de muestras termoformadas de 0,75 mm de espesor y muestras impresas en 3D de 0,5 mm de espesor. La siguiente ecuación. (1) se utilizó para determinar la translucidez:

El parámetro de translucidez varió de 0 (opacidad completa) a 100 (transparencia completa)53.

Utilizando el software 3D Slicer (versión 5.0.3, http://www.slicer.org), se analizaron los archivos micro-CT de imágenes digitales y comunicaciones en medicina (DICOM) de los incisivos centrales. Se realizó una segmentación manual para obtener la información 3D del espacio entre el diente y los alineadores. Las regiones de interés segmentadas manualmente se renderizaron en 3D y se exportaron como archivos STL. Los archivos STL que representan el ancho del espacio entre el diente y los alineadores se compararon morfométricamente utilizando el software Geomagic Control X (versión 2018.0.1, 3D Systems, SC, EE. UU.).

Se utilizó el software SPSS (versión 25.0, IBM, NY, EE. UU.) para el análisis estadístico de los datos. Se aplicó la prueba de normalidad de Shapiro-Wilk y se rechazó la normalidad de la distribución. Se realizaron una prueba no paramétrica U de Mann-Whitney y una prueba de Kruskal-Wallis para comparar la translucidez media, el grosor y el ancho del espacio de los alineadores según el tipo y la ubicación del diente, seguidas de la prueba de Mann-Whitney con la corrección de Bonferroni para comparaciones múltiples. El valor p de significación estadística (nivel convencional de 0,05) se dividió por el número de pruebas estadísticas realizadas.

Todos los datos que respaldan este trabajo estarán disponibles a través del autor correspondiente previa solicitud razonable.

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El estudio fue apoyado por una beca de investigación de la facultad de la Facultad de Odontología de la Universidad de Yonsei para el 6-2022-0009.

Departamento de Ortodoncia, Facultad de Odontología, Universidad Yonsei, Seúl, Corea del Sur

Parque So Yeon

Departamento de Ortodoncia, Instituto de Deformidad Craneofacial, Facultad de Odontología, Instituto para la Innovación en Atención Médica Digital, Universidad Yonsei, 50-1 Yonsei-ro, Seodaemun-gu, Seúl, 03722, Corea del Sur

Sung-Hwan Choi, Hyung-Seog Yu y Jung-Yul Cha

Departamento de Ortodoncia, Facultad de Odontología de la Universidad Kyung Hee, Seúl, Corea del Sur

Su-Jung Kim

Laboratorio de Adhesión y Biocompuestos, Silvicultura y Biorecursos, Universidad Nacional de Seúl, Seúl, Corea del Sur

hoon kim

Departamento de Ortodoncia, Universidad de Saint Louis, Saint Louis, MO, EE. UU.

Ki Beom Kim

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SYP y JYC diseñaron los experimentos y analizaron los datos. SYP realizó todos los experimentos y escribió el manuscrito. SHC, HSY, SJK, HK, KBK y JYC brindaron asistencia en la redacción del manuscrito y revisaron críticamente el manuscrito en busca de contenido intelectual importante. Todos los autores revisaron y aprobaron el manuscrito final.

Correspondencia a Jung-Yul Cha.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Reimpresiones y permisos

Park, SY, Choi, SH., Yu, HS. et al. Comparación de la translucidez, el grosor y el ancho del espacio de alineadores transparentes termoformados e impresos en 3D mediante micro-CT y espectrofotómetro. Informe científico 13, 10921 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-36851-5

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Recibido: 25 de enero de 2023

Aceptado: 11 de junio de 2023

Publicado: 05 de julio de 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-36851-5

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