Clinical evaluation of teeth color alterations associated with fixed orthodontic tratment

AIM Two prospective clinical studies were conducted, aiming to asses the color alterations of natural teeth associated with fixed orthodontic treatment. MATERIALS & METHODS Twenty six started and 48 finished consecutively selected orthodontic patients comprised the two different samples of the studies, respectively. In the first group (26 patients), the fixed appliances were bonded with two different adhesives (a chemicallycured and a light-cured resin), and the spectrophotometric color data of teeth were recorded in vivo prior to and following active orthodontic treatment. In the second group (48 patients), the removal of residual adhesive was performed with two different rotary instruments (low and high rotation speed), and the color measurements were made during three time intervals: after debonding and cleaning procedures, three months later (prior to and following finishing with discs), and one year after debonding. In both studies, the split-mouth design technique was employed. The reflectance spectrophotometer SpectroShade™ (MHT Optic Research AG, Zurich, Switzerland) was used for objective tooth color assessment in vivo. The CIE color parameters (L*, a*, b*) were measured for each tooth, and the corresponding color differences between the interval groups were calculated according to the equation ΔΕ = [(ΔL*)2 + (Δa*)2 + (Δb*)2]1/2. The effect of adhesive material, removal method, finishing, type of teeth, and their interaction on color was assessed with 3-Way Mixed analysis of variance (ANOVA) and the comparisons of the main effects of the factors were performed with Bonferroni’s test (a<0.05). RESULTS The results indicate that orthodontic treatment influences CIE color parameters of natural teeth, since the L* values (lightness) decreased (p<0.001), while the a* and b* values (hue and chroma) increased (p<0.001) at the end of the active therapy as well as during the retention phase. Conversely, finishing restored temporarily the enamel appearance as indicated by the increase of L* and decrease of a* and b* color parameters. Following active orthodontic treatment, all measured types of teeth demonstrated significant color changes (ΔΕ), considering that their mean differences ranged from 2.12 to 3.61 ΔΕ-units. Additionally, the chemically-cured resin exhibited larger color changes than the light-cured composite (p<0.05), indicating different response to color stability. During the first retention year, the mean color differences ranged from 1.48 to 2.11 ΔΕ-units with minor variation among the types of teeth. The comparison between the resin removal methods and the time intervals with respect to ΔΕ, revealed that the larger color changes exhibited during the first three months with the high-speed rotary instrument. CONCLUSIONS It is concluded that, color of natural teeth during active and retention phase of orthodontic treatment changes in various ways. This outcome may be caused by the dental and pulp tissue alterations related to orthodontic tooth movement, the irreversible nature of microstructural enamel modifications associated with bonding, debonding and cleaning procedures, as well as the discoloration of the remaining adhesive material.ΣΚΟΠΟΣ Να προσδιοριστεί, με κλινικές προοπτικές μελέτες, η μεταβολή του χρώματος των φυσικών δοντιών σε ασθενείς στους οποίους πραγματοποιήθηκε ορθοδοντική θεραπεία με ακίνητες συσκευές. ΥΛΙΚΟ & ΜΕ ΘΟΔΟΣ Είκοσι έξι διαδοχικοί ασθενείς πριν από την έναρξη της ορθοδοντικής θεραπείας και 48 διαδοχικοί ασθενείς αμέσως μετά την αφαίρεση των ορθοδοντικών μηχανισμών, αποτέλεσαν το συνολικό υλικό της κλινικής ερευνητικής μελέτης. Στην 1η ομάδα ασθενών, η συγκόλληση των ορθοδοντικών αγκυλίων πραγματοποιήθηκε με δύο διαφορετικά υλικά (χημικά πολυμεριζόμενη και φωτοπολυμεριζόμενη ρητίνη) και οι καταγραφές του χρωματικού φάσματος των δοντιών, έγιναν σε 3 διαφορετικές χρονικές στιγμές: αμέσως μετά την αφαίρεση των αγκυλίων, 3 μήνες αργότερα (πριν και μετά τη λείανση των οδοντικών επιφανειών) και μετά την παρέλευση ενός έτους από το τέλος της ορθοδοντικής θεραπείας. Η μέθοδος της εναλλάξ χρήσης των δύο διαφορετικών υλικών/μεθόδων ανά τεταρτημόριο, χρησιμοποιήθηκε και στις δύο ομάδες ασθενών. Το φασματοφωτόμετρο ανάκλασης SpectroShade™ (MHT Optic Research AG, Zurich, Switzerland) χρησιμοποιήθηκε για τον αντικειμενικό προσδιορισμό του χρώματος των δοντιών σε κλινικό περιβάλλον. Οι χρωματικές παράμετροι L*, a*, b* του συστήματος ταξινόμησης CIELAB, καταγράφηκαν για κάθε δόντι ξεχωριστά και οι αντίστοιχες χρωματικές διαφορές μεταξύ δύο διαφορετικών καταγραφών, υπολογίστηκαν με βάση την ακόλουθη εξίσωση: ΔΕ = [(ΔL*)2 + (Δa*)2 + (Δb*)2]1/2. Η μελέτη της επίδρασης των ανεξάρτητων μεταβλητών στο χρώμα των δοντιών έγινε με την ανάλυση διασποράς 3-Way Mixed ANOVA και η σύγκριση μεταξύ τους πραγματοποιήθηκε με τη στατιστική δοκιμασία Bonferroni’s test (a<0,05). ΑΠΟΤΕΛΕΣΜ ΑΤΑ Η ορθοδοντική θεραπεία με ακίνητες συσκευές επηρεάζει σε κάποιο βαθμό τις χρωματικές παραμέτρους των φυσικών δοντιών. Μετά το τέλος της ενεργού θεραπείας, καταγράφηκε μείωση της μέσης τιμής της παραμέτρου L* (p<0.001) και αύξηση της μέσης τιμής των παραμέτρων a* και b* (p<0.001). Οι μεταβολές αυτές συνεχίστηκαν προς την ίδια κατεύθυνση, αλλά σε μικρότερο βαθμό και κατά τη διάρκεια του πρώτου έτους της περιόδου συγκράτησης. Η λείανση των δοντιών βελτιώνει, εν μέρει, τις οπτικές τους ιδιότητες, προκαλώντας αναστροφή της μεταβολής των χρωματικών παραμέτρων L*, a* και b*. Μετά το τέλος της ορθοδοντικής θεραπείας, οι χρωματικές διαφορές των δοντιών κυμάνθηκαν μεταξύ 2,12 και 3,61 μονάδων ΔΕ. Η χημικά πολυμεριζόμενη ρητίνη κατέγραψε μεγαλύτερες χρωματικές διαφορές, σε ορισμένους τύπους δοντιών, σε σχέση με τη φωτοπολυμεριζόμενη ρητίνη (p<0.05). Μετά την παρέλευση του πρώτου έτους της περιόδου συγκράτησης, παρατηρήθηκε περεταίρω μεταβολή του χρώματος των δοντιών, η οποία κυμάνθηκε μεταξύ 1,48 και 2,11 μονάδων ΔΕ. Οι μεγαλύτερες χρωματικές διαφορές καταγράφηκαν το πρώτο τρίμηνο μετά την αφαίρεση των ορθοδοντικών αγκυλίων, με τη χρήση της χειρολαβής υψηλών ταχυτήτων. ΣΥΜ ΠΕΡ ΑΣΜ ΑΤΑ Το χρώμα των φυσικών δοντιών επηρεάζεται σε κάποιο βαθμό, κατά τη διάρκεια της ορθοδοντικής θεραπείας με ακίνητες συσκευές. Οι χρωματικές διαφορές σχετίζονται, κυρίως, με τις πιθανές μεταβολές που υφίστανται οι οδοντικές ουσίες και ο πολφός κατά τη διάρκεια της ορθοδοντικής μετακίνησης, με τις μη αναστρέψιμες αλλαγές της επιφανειακής στιβάδας της αδαμαντίνης κατά τη συγκόλληση και αποκόλληση των ορθοδοντικών αγκυλίων και με τον ενδογενή και εξωγενή αποχρωματισμό του εναπομείναντος συγκολλητικού υλικού

Assessing the effect of multibracket appliance treatment on tooth color by using electronic measurement

Abstract Background The purpose of this study was to investigate how tooth color is affected by multibracket appliance (MBA) treatment. Methods The color of teeth #14 to #24 of 15 patients with MBA was measured on body and gingival tooth segments using the spectrophotometer Shade Inspector™. Colors of both segments were recorded before start of MBA treatment (baseline T0), end of MBA treatment (T1; 2 years ±0.3), and 3 months after T1 (T2). A 2D color system and a 3D system served as reference systems. Multilevel models were used to analyze color change within segments and to compare the difference in color change between segments (treatment effect). Results 2D system. Changes within tooth segments from T0 to T2 were at worst 2.0 units (ΔE in the gingival segment), which is less than the threshold of 2.7 units for a clinically meaningful difference. Confidence intervals for the treatment effect indicated no clinically important differences in color change between body and gingival segments. 3D system. Changes within tooth segments from T0 to T2 were at worst 2.3 units (ΔE in the body segment), which is less than the threshold of 2.7 units for a clinically meaningful difference. Confidence intervals for the treatment effect indicated no clinically important differences in color change between body and gingival segments. Thus, MBA treatment did not lead to clinically relevant changes in tooth color. Conclusion Within the limitation of this study the MBA treatment can be seen as a safe method with respect to tooth color