Esperienze cliniche con apparecchiature self-ligating: quale futuro?°

Relazione a convegno
Ortognatodonzia Italiana vol. 14, 1-2007
Esperienze cliniche con apparecchiature self-ligating:
quale futuro?°
Self-ligating clinical experiences: what’s the future?
Giampietro Farronato, Enzo Pasciuti
Università degli Studi di Milano, Istituto di Clinica Odontoiatrica e Stomatologica, Direttore: Prof. Franco Santoro
Insegnamento di Ortognatodonzia: Prof. Giampietro Farronato
PAROLE CHIAVE
Attacco auto-legante, frizione, espansione di arcata, risoluzione affollamento, allineamento, controllo rotazione,
recupero di spazio.
KEY WORDS
Self-ligating bracket, friction, arch expansion, crowding resolution, alignment, rotational control, space creation.
SUMMARY
The Authors describe self-ligating features and analyze technological innovations that can improve orthodontic
treatments.
Introduzione
Negli ultimi anni buona parte della letteratura internazionale
ortodontica si è concentrata sullo studio della frizione
nelle meccaniche straight-wire. Digitando infatti nel
sito www.pubmed.com termini come friction oppure
self-ligating vengono proposti più di 400 articoli pubblicati
su riviste indicizzate negli ultimi 5 anni. In verità il
problema della frizione nelle meccaniche di scorrimento
c’è sempre stato ed è sempre stato al centro dell’attenzione
degli ortodontisti. Nel corso degli anni sono stati proposti
diversi metodi per ridurre la frizione tra arco e slot:
ricordiamo per esempio come nelle meccaniche di scivo-
29
lamento durante la fase di chiusura degli spazi alcuni
autori hanno suggerito l’utilizzo di legature elastiche
sugli elementi del gruppo frontale e legature metalliche
lasse a livello degli elementi delle zone posteriori per
facilitare lo scivolamento dell’arco posteriormente ottenendo
così l’arretramento del gruppo frontale e la conseguente
chiusura degli spazi estrattivi.
A. Giannelly nei primi anni ‘80 ha persino messo a punto
una tecnica, definita tecnica bidimensionale, che prevede
l’utilizzo nella stessa arcata di bracket con slot .018
x .025 sugli incisivi centrali e laterali e bracket con slot
.022 x .028 su canini, premolari e molari. Utilizzando
come arco di lavoro uno .018 x .022 in acciaio posted, il
° Relazione presentata durante XVIII Convegno Internazionale, Firenze, 15-18 novembre 2006

filo riempie completamente la porzione verticale dei
bracket degli incisivi, permettendo una completa espressione
del loro torque, ma risulta sottodimensionato nei
bracket dei canini, premolari e nei tubi dei molari. In questo
modo il filo può scivolare attraverso gli attacchi degli
elementi posteriori, ottenendo un arretramento corporeo
degli incisivi.
Le apparecchiature self-ligating rispondono proprio
all’esigenza dell’ortodontista di ridurre al minimo la frizione
che si crea tra arco e slot.
In verità le prime apparecchiature self-ligating vennero
ideate per un altro scopo, ovvero quello di eliminare la
necessità di utilizzare legature metalliche, riducendo così
il tempo alla poltrona, garantendo simultaneamente un
maggior comfort del paziente e un miglior controllo
dell’igiene orale. La prima apparecchiatura self-ligating,
l’attacco Russell, venne ideata e sviluppata agli inizi
degli anni ’30 dal Dr. Jacob Stolzenberg (1), ma ebbe
poco successo, forse per il fatto che era in contrasto con
il tradizionale approccio che prevedeva l’utilizzo di sottili
legature metalliche.
Relazione a convegno
Ortognatodonzia Italiana vol. 14, 1-2007
30
Intorno agli anni ’70 vennero proposti nuovi attacchi
self-ligating, come il Mobil-Lock e l’Edgelok (2): anche
questi attacchi non ebbero grosso successo commerciale,
soprattutto per la contemporanea introduzione in campo
ortodontico delle legature elastiche che, rispetto a quelle
metalliche, erano molto più semplici e veloci da applicare.
La popolarità delle apparecchiature self-ligating si deve
invece all’introduzione sul mercato nei primi anni ’90 di
due attacchi, lo Speed (3, 4) (attacco self-ligating attivo)
e il Damon (5) (attacco self-ligating passivo). Entrambe
le apparecchiature permettevano infatti di risolvere casi
con severo affollamento senza ricorrere ad estrazioni e
riducevano il tempo totale di trattamento. Oggi vengono
proposti sul mercato più di 10 tipi di attacchi self-ligating
(tab. 1), come lo Speed, il Damon3 e il DamonMx, lo
Smartclip, il Quick, il Time2, l’In-Ovation, l’Opal,
l’Oyster, il Carriere LX e il Praxis Glide, oltre a sistemi
non autoleganti ma in grado comunque di ridurre notevolmente
la frizione, come il sistema Slide e l’attacco
Sinergy.
DAMON IN-OVATION OPAL OYSTER QUICK SMARTCLIP SPEED TIME2
Produttore Ormco Gac Ultradent Gestenco Forestadent 3M Speed American
System Orthodontics
Orthodontics Micerium
Tipo di passiva interattiva passiva passiva interattiva passiva attiva interattiva
interazione
tra attacco
e arco
Meccanismo Sportello a Sportellino Cerniera Cap con Sportello in Clip in Sportellino Clip
di ingaggio scorrimento in “Alloy” cerniera cromo- nichel- scorrevole in metallica
dell’attacco con memoria cobalto titanio nichel-titanio elastica
Prescrizioni Damon Roth Roth, Roth, Roth, MBT Hanson, Roth,
esistenti con diverse Edgewise Edgewise Andrews Roth, MBT, MBT
varianti standard standard biodi
torque progressiva
Slot attacco Slot Slot .022 Slot Slot Slot Slot Slot Slot,
.022 e .018 .022 e .018 principale .022 e .018 .022 e .018 .022 e .018 .022 e .018 .022 e .018
.022 x .028 Slot .018 ant
e ausiliario e .022 post
018 x .018
Tab. 1. Caratteristiche che differenziano tra loro i diversi attacchi self-ligating proposti oggi sul mercato.

Le apparecchiature self-ligating:
aspetti clinici e biomeccanici
Un attacco si definisce self-ligating quando è in grado di
assicurare l’arco nello slot senza l’ausilio di legature elastiche
o metalliche. Gli attacchi self-ligating infatti presentano
uno sportello che, chiudendosi, trasforma lo slot
in un tubo e ne assicura l’arco al suo interno.
Le apparecchiature self-ligating sono quindi anche apparecchiature
low-friction in quanto l’arco, non essendo
costretto da legature metalliche o elastiche, è in grado di
scorrere liberamente all’interno dello slot. Gli attacchi
self-ligating si dividono in:
◗ attacchi self-ligating passivi, provvisti di uno sportello
rigido passivo che, una volta inserito l’arco, chiude
semplicemente lo slot rendendolo un tubo senza interagire
con l’arco (fig. 1);
◗ attacchi self-ligating attivi, provvisti di uno sportello
flessibile che, oltre ad assicurare l’arco nello slot, interagisce
con questo fornendo le forze correttive (fig. 2);
◗ attacchi self-ligating interattivi, provvisti di uno sportello
flessibile che non interagisce con archi di sezione
ridotta (solitamente fino a fili di sezione .016 x .016),
ma diventa attivo con archi di sezione maggiore (fig. 3).
Nelle meccaniche frizionali l’attrito gioca un ruolo fondamentale
nelle varie fasi del trattamento e soprattutto
nella fase di chiusura degli spazi: esso è funzione delle
ruvidità delle superfici a contatto, cioè dello slot e
dell’arco. Quando per esempio si distalizza un canino, la
posizione del bracket rispetto al filo cambia proporzionalmente
allo spostamento che si sta realizzando. Una
volta applicata una forza di intensità tale da vincere
l’attrito statico comincia lo spostamento: il canino
Relazione a convegno
Ortognatodonzia Italiana vol. 14, 1-2007
31
comincia ad angolarsi distalmente fino a quando i margini
dello slot opposti in diagonale entrano in contatto con
l’arco. A questo punto il filo produce una coppia di forze
in grado di realizzare l’uprighting della radice e quindi di
realizzare uno spostamento corporeo. L’intensità del
momento che controlla la radice nelle meccaniche frizionali
è legato alle caratteristiche delle due superfici a contatto,
cioè bracket e filo, e dall’intensità dell’attrito generato
tra esse durante lo scorrimento. Infatti, diversi sono i
fattori che possono influenzare l’intensità dell’attrito tra
filo e bracket: le dimensioni dell’arco, del bracket, i
materiali con cui sono costruiti e il tipo di legatura utilizzata
per assicurare l’arco allo slot. Da qui si evince il ruolo
fondamentale rivestito sia dalla legatura sia dalla
dimensione del bracket nel determinare una riduzione dei
coefficienti di attrito statico e dinamico da contrastare nel
corso degli spostamenti dentari.
Proprio in questo contesto trovano maggior utilizzo le
apparecchiature self-ligating: diversi studi (6, 7, 8, 9, 10,
11, 12, 13) hanno evidenziato come questo tipo di apparecchiatura
abbassi il coefficiente di attrito allo scorrimento
riducendo il tempo necessario per i singoli spostamenti.
Questo significa un migliore controllo tridimensionale
gia nelle prime fasi di trattamento con archi non
particolarmente sottodimensionati rispetto allo slot, senza
che per questo si raggiungano frizioni tali da grippare
il sistema. Se nella primissima fase del trattamento vengono
inclusi denti con alterazioni considerevoli di tip,
torque o particolarmente ruotati, a carico di tali elementi
si genererà un’intensa forza di attrito. Ma dal momento
che queste apparecchiature sono state progettate per
ridurre al massimo le resistenze frizionali, la forza di
attrito risultante si tradurrà in una minima sollecitazione
Fig. 1. Rappresentazione grafica degli attacchi Damon2 a sinistra e Damon3 a destra:
si nota la rigidità dello sportellino tipica degli attacchi self-ligating passivi.
Fig. 2. Rappresentazione grafica dell’attacco Speed, che evidenzia come la clip sia attiva
sia con archi leggeri che con archi a pieno spessore.
Fig. 3. Rappresentazione grafica dell’attacco self-ligating inter-attivo Time2,
nella sua configurazione passiva con fili leggeri ed attiva con fili a pieno spessore.

dei tessuti di supporto verificabile negli esami radiografici
dopo il trattamento.
L’utilizzo delle apparecchiature self-ligating permette
quindi di ottenere più agevolmente l’allineamento e il
livellamento consentendo di bandare, già nelle primissime
fasi, anche elementi dentari particolarmente disallineati.
Infatti, vengono minimizzate le forze di attrito
generate tra slot e arco, prevenendo precocemente allo
stesso tempo effetti indesiderati sull’inclinazione e sulla
rotazione degli elementi adiacenti semmai non particolarmente
disallineati e slivellati.
Le apparecchiature self-ligating consentono un’espressione
continua della forza. Le legature elastiche sono
soggette ad usura e ad allentamento con una conseguente
progressiva disattivazione dell’apparecchiatura; anche le
legature metalliche, se pur meno, si allentano tra una
visita e l’altra. Sono quindi necessarie visite e controlli
più frequenti. Al contrario, la costante attivazione delle
apparecchiature self-ligating permette un minor numero
di visite, con risparmio di tempo sia per l’ortodontista
che per il paziente.
Diversi studi (14, 15) hanno inoltre evidenziato che le
apparecchiature self-ligating determinano un maggior
comfort del paziente, una riduzione del tempo alla poltrona,
minori visite, una riduzione del tempo totale del
trattamento e una maggiore precisione nel controllo dei
movimenti dentari, soprattutto di quelli corporei nelle
meccaniche di chiusura degli spazi.
Innovazioni merceologiche
che rivoluzionano la biomeccanica
Il successo clinico delle apparecchiature self-ligating non
può però essere dovuto solamente al nuovo design di
Relazione a convegno
Ortognatodonzia Italiana vol. 14, 1-2007
32
queste apparecchiature ma è sicuramente legato anche
all’introduzione di altre innovazioni merceologiche.
In particolare riteniamo che il successo clinico si fondi
sulla sinergia tra tre elementi: la riduzione della frizione
data dall’apparecchiatura, l’utilizzo di nuovi archi e
l’evoluzione delle prescrizioni.
Per esempio sono stati introdotti sul mercato nuovi archi
molto leggeri, come lo .012 introdotto nel mercato circa
un anno fa e lo .010 prodotto dalla Forestadent e commercializzato
solo da qualche settimana. Questi archi
sono utili nelle prime fasi del trattamento poiché esprimono
forze molto leggere che evitano fenomeni di ialinizzazione
e agiscono nel completo rispetto delle strutture
di supporto degli elementi dentari. Permettono inoltre
di ingaggiare già dall’inizio del trattamento elementi particolarmente
disallineati oppure ectopici (figg. 4A e 4B).
Questi archi sono ottimizzati per lavorare in sinergia con
le apparecchiature self-ligating: solo una notevole riduzione
della frizione permette l’utilizzo di archi così sottodimensionati
poiché non c’è dispersione di forza necessaria
a vincere l’attrito statico. Quasi tutta la forza espressa
dal filo viene utilizzata per ottenere il movimento dentario
dato che solo una minima parte viene dispersa per
vincere la frizione.
Gli archi .010 e .012 non mostrano invece la stessa efficacia
con le apparecchiature straight-wire standard: l’utilizzo
di legature elastiche o metalliche non permette
infatti di applicare forze così leggere in quanto queste
vengono completamente dissipate per vincere l’attrito
statico.
La quasi totale assenza di frizione con le apparecchiature
self-ligating permette al clinico di gestire le forze più
semplicemente in quanto egli è in grado in ogni momento
di determinarne la quantità applicata. In questo modo
l’ortodontista non rischia di applicare forze insufficienti
Figg. 4A e 4B. Correzione in 6 settimane della posizione ectopica di elemento 13 con arco .012 Niti.

a permettere il movimento dentario o, al contrario, forze
troppo pesanti che lo blocchino. Nelle metodiche convenzionali,
invece, il clinico non è in grado di stabilire
quanta della forza applicata verrà dissipata per vincere
l’attrito e quanta realmente agirà sull’elemento dentario e
quindi sul legamento parodontale. Applicando una forza
leggera non si ottiene il movimento dentale in quanto tutta
questa viene persa per vincere la frizione; applicando
forze pesanti si rischia di ottenere un riassorbimento sottominante
con ialinizzazione del legamento ed interruzione
del movimento dentale.
L’apparecchiatura self-ligating permette quindi al clinico
di gestire le forze più semplicemente e i nuovi archi permettono
al clinico l’utilizzo di forze leggerissime e biologicamente
compatibili.
Le forze leggere e biologiche che offrono questi archi
agiscono in sinergia anche con le forze funzionali muscolari
e dei tessuti molli: durante l’allineamento, infatti, le
componenti neuro-muscolari di lingua e labbra stimolano
gli elementi dentari a raggiungere la linea di minor resi-
Relazione a convegno
Ortognatodonzia Italiana vol. 14, 1-2007
33
stenza. Al contrario, con le meccaniche ortodontiche tradizionali
non si ottiene questo risultato in quanto le forze
pesanti usate escludono dal controllo della posizione
dentale le strutture muscolari: una volta completato il
trattamento le forze funzionali non saranno bilanciate e
tenderanno a ricreare il quadro disgnatico.
L’introduzione delle apparecchiature self-ligating è stata
inoltre accompagnata dall’introduzione di nuove prescrizioni.
Nelle tabelle 2 e 3 la prescrizione straight-wire
standard (Andrews) viene confrontata con le prescrizione
delle più recenti apparecchiature self-ligating.
L’espansione di arcata così importante che si ottiene con
queste nuove apparecchiature non è dovuta solo alle loro
caratteristiche biomeccaniche ma è anche in funzione
delle nuove prescrizioni. In particolare le modifiche di
torque e di tip introdotte con i nuovi sistemi self-ligating
permettono di recuperare spazio in arcata. Per esempio
Damon utilizza per i canini superiori valori di 6° di tip e
0° di torque rispetto ai valori di 11° di tip e -7° di torque
della prescrizione standard. Con la prescrizione Damon il
ANDREWS ROTH MBT DAMON
Tip Torque Tip Torque Tip Torque Tip Torque
centrale +5° +7° +5° +12° +4° +17° +5° +12°
laterale +9° +3° +9° +8° +8° +10° +9° +8°
canino +11° -7° +13° -2° +8° -7° +6° 0°
1 premolare +2° -7° 0° -7° 0° -7° +2° -7°
2 premolare +2° -7° 0° -7° 0° -7° +2° -7°
1 molare +5° -9° 0° -14° +10° -14° 0° -9°
2 molare +5° -9° 0° -14° +10° -14° 0° -9°
Tab. 2. Prescrizioni delle diverse apparecchiature self-ligating per l’arcata superiore.
ANDREWS ROTH MBT DAMON
Tip Torque Tip Torque Tip Torque Tip Torque
centrale +2° -1° +2° -1° 0° -6° +2° -1°
laterale +2° -1° +2° -1° 0° -6° +2° -1°
canino +5° -11° +7° -11° +3° -6° +5° 0°
1 premolare +2° -17° -1° -17° +2° -12° +2° -12°
2 premolare +2° -22° -1° -22° +2° -17° +2° -17°
1 molare +2° -30° -1° -30° 0° -20° +2° -30°
2 molare +2° -35° -1° -30° 0° -10° 0° -10°
Tab. 2. Prescrizioni delle diverse apparecchiature self-ligating per l’arcata inferiore.

canino assume una posizione più verticale a seguito della
riduzione di tip e di conseguenza il suo ingombro
mesio-distale si riduce. L’azzeramento del torque invece
aumenta la distanza inter-canina, favorendo la risoluzione
dell’affollamento.
Conclusioni
L’utilizzo ragionato di queste nuove apparecchiature in
combinazione con le altre innovazioni merceologiche
che il mercato ci propone, come archi più leggeri e prescrizioni
modificate, è in grado di migliorare l’efficacia e
l’efficienza di un trattamento ortodontico fisso. Le apparecchiature
self-ligating permettono infatti di ridurre il
tempo necessario a sostituire gli archi ma soprattutto
sono in grado di ridurre il tempo totale di trattamento
garantendo nel contempo un preciso controllo tridimensionale
della posizione degli elementi e favorendo la
risoluzione degli affollamenti. Tutto ciò avviene nel
completo rispetto delle strutture parodontali grazie
all’applicazione di forze leggere che evitano fenomeni di
ialinizzazione e agiscono in sinergia con le componenti
muscolari del sistema stomatognatico.
Riassunto
Gli Autori, dopo aver descritto brevemente le caratteristiche
delle apparecchiature self-ligating ed i loro vantaggi
clinici, analizzano come le innovazioni merceologiche
introdotte recentemente possano migliorare l’efficacia e
l’efficienza di un trattamento ortodontico fisso.
Bibliografia
1) Stolzenberg J. The Russell attachment and its improved advantages.
Int J Orthod Dent Child 1935;21:837-840.
2) Wildman AJ, Hice TL, Lang HM, Lee IF, Strauch ECJr. Round
Table: the Edgelok bracket. J. Clinic. Orthod. 1972; 6:613-623.
3) Hanson GH. The SPEED System: A report on the development of
a new edgewise appliance. Am. J. Orthod. Dentofacial. Orthop.
1980; 78:243-265
Relazione a convegno
Ortognatodonzia Italiana vol. 14, 1-2007
34
4) Farronato G, Esposito L, Parazzoli E. Verifica dell’efficacia
dell’apparecchio Speed nel contesto del trattamento ortognatodontico.
Attualità Dentale 1997; 8:37-53
5) Damon DH. The Damon low-friction bracket: A biologically compatible
Straight-Wire system. J. Clinic. Orthod. 1998; 32:670-680
6) Berger JL. The influence of Speed bracket’s self-ligating design
on force levels in tooth in movement. A comparative in vitro
study. Am. J. Orthod. Dentofacial. Orthop. 1990; 97:219-228
7) Read-Ward GE, Jones SP, Davies EH. A comparison of self-ligating
and conventional orthodontic bracket systems. Br J Orthod.
1997; 24(4):309-17
8) Shivapuja PK, Berger JL. A comparative study of conventional
ligation and self-ligation bracket systems. Am. J. Orthod. Dentofacial.
Orthop. 1994; 106:(5):472-80
9) Sims AP, Waters NE, Birnie DJ, Pethybridge RJ. A comparison of
the forces required to produce tooth movement in vitro using two
self-ligating brackets and a pre-adjusted bracket employing two
types of ligation. Eur J Orthod. 1993;15(5):377-85
10) Sims AP, Waters NE, Birnie DJ. A comparison of the forces required
to produce tooth movement ex vivo through three types of preadjusted
brackets when subjected to determined tip or torque
values. Br J Orthod. 1994;21(4):367-73
11) Thomas S, Sheriff M, Birnie D. A comparative in vitro study of the
frictional characteristics of two types of self-ligatign brackets and
two types of pre-adjusted edgewise brackets tied with elastomerico
ligatures. Eur. J. Orthod. 1998; 20:589-596
12) Thorstenson GA, Kusy RP. Comparison of resistance to sliding
between different self-ligating brackets with second-order angulation
in the dry and saliva states. Am J Orthod Dentofacial Orthop.
2002; 121(5):472-82
13) Pizzoni L, Ravnholt G, Melsen B. Frictional forces related to selfligating
brackets. Eur. J. Orthod. 1998; 20:283-291
14) Maijer R, Smith DC. Time savings with self-ligating brackets. J.
Clin. Orthod. 1990; 24:29-31
15) Berger JL, Byloff FK. The Clinical Efficiency of Self-Ligated
Brackets. J. Clin. Orthod. 2001; 35:(5):304-308
Indirizzo autore
Giampietro Farronato
Clinica Odontoiatria
Via Commenda, 10
20122 Milano
giampietro.farronato@unimi.it