International Journal of Computerized Dentistry
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Int J Comput Dent 20 (2017), No. 4     15. Dec. 2017
Int J Comput Dent 19 (2016), No. 4  (26.12.2016)

Page 351-362, PubMed:28008431, Language: English/German


3D-printed orthodontic brackets - proof of concept
Dreidimensional gedruckte kieferorthopädische Brackets - eine Machbarkeitsstudie

Krey, Karl-Friedrich / Darkazanly, Nawras / Kühnert, Rolf / Ruge, Sebastian
Today, orthodontic treatment with fixed appliances is usually carried out using preprogrammed straight-wire brackets made of metal or ceramics.
Objective: The goal of this study was to determine the possibility of clinically implementing a fully digital workflow with individually designed and three-dimensionally printed (3D-printed) brackets.
Materials and methods: Edgewise brackets were designed using computer-aided design (CAD) software for demonstration purposes. After segmentation of the malocclusion model generated based on intraoral scan data, the brackets were digitally positioned on the teeth and a target occlusion model created. The thus-defined tooth position was used to generate a template for an individualized arch form in the horizontal plane. The base contours of the brackets were modified to match the shape of the tooth surfaces, and a positioning guide (fabricated beforehand) was used to ensure that the brackets were bonded at the correct angle and position. The brackets, positioning guide, and retainer splint, digitally designed on the target occlusion model, were 3D printed using a Digital Light Processing (DLP) 3D printer. The archwires were individually pre-bent using the template.
Results: In the treatment sequence, it was shown for the first time that, in principle, it is possible to perform treatment with an individualized 3D-printed brackets system by using the proposed fully digital workflow. Technical aspects of the system, problems encountered in treatment, and possible future developments are discussed in this article.

Die kieferorthopädische Behandlung mit festsitzenden Apparaturen wird heute in aller Regel mit vorprogrammierten Straight-Wire-Brackets aus Metall oder Keramik vorgenommen.
Ziel: Das Ziel der Untersuchung war es, zu eruieren, ob es möglich ist, einen vollständig digitalen Workflow mit individuell konstruierten und 3-D-gedruckten Brackets klinisch umzusetzen.
Material und Methoden: Für die Demonstration wurde ein Edgewise-Bracket mittels CAD-Software konstruiert. Auf der Grundlage eines Intraoralscans wurden nach der Segmentierung des Malokklusionsmodells diese Brackets virtuell auf den Zähnen positioniert und ein Set-up zur Zielokklusion erstellt. Anhand der nun vorgegebenen Zahnposition wurde die Vorlage für eine in der Horizontalebene individualisierte Bogenform generiert. Die Brackets wurden in der Basis kongruent zur Form der Zahnoberfläche modifiziert und eine Positionierungsschablone zur korrekten Anbringung der Brackets hinsichtlich Angulation und Position konstruiert. Brackets, Positionierungsschablone und eine auf der virtuellen Zielokklusion konstruierte Retentionsschiene wurden mittels eines DLP-Druckers dreidimensional gedruckt. Anschließend wurden die Bögen anhand der Vorlage individuell vorgebogen.
Ergebnis: In der Behandlungssequenz konnte erstmalig gezeigt werden, dass mit dem vorliegenden vollständig digitalen Workflow die Therapie mit einem individualisierten, 3-D-gedruckten Bracketsystem grundsätzlich möglich ist. Neben den technischen Aspekten werden auch in der Behandlung aufgetretene Probleme diskutiert und mögliche zukünftige Entwicklungen skizziert.

Keywords: orthodontic treatment, digital workflow, 3D-printed brackets
kieferorthopädische Behandlung, digitaler Workflow, 3-D-gedruckte Brackets

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