Comparison of six different CAD/CAM retainers vs. the stainless steel twistflex retainer: an in vitro investigation of survival rate and stability

To compare failure rates and maximum load capacity (Fmax) of six different computer-aided design/computer-aided manufacturing (CAD/CAM) retainers with those of the hand-bent five-stranded stainless steel twistflex retainer.Six groups (n = 8 per group) of commercially available CAD/CAM retainers (cobalt-chromium [CoCr], titanium grade 5 [Ti5], nickel-titanium [NiTi], zirconia [ZrO2], polyetheretherketone [PEEK], and gold) and twistflex retainers were tested for long-term sufficiency and for Fmax using a self-developed in vitro model. All retainer models underwent a simulated ageing process of about 15 years (1,200,000 chewing cycles with a force magnitude of 65 N at 45° followed by storage in water at 37 °C for 30 days). If retainers did not debond or break during ageing, their Fmax was determined in a universal testing machine. Data were statistically analysed using Kruskal-Wallis and Mann-Whitney U‑tests.Twistflex retainers did not fail (0/8) during ageing and had the highest Fmax (445 N ± 51 N). Ti5 retainers were the only CAD/CAM retainers that also did not fail (0/8) and had similar Fmax values (374 N ± 62 N). All other CAD/CAM retainers had higher failure rates during ageing and significantly lower Fmax values (p < 0.01; ZrO2: 1/8, 168 N ± 52 N; gold: 3/8, 130 N ± 52 N; NiTi: 5/8, 162 N ± 132 N; CoCr: 6/8, 122 N ± 100 N; PEEK: 8/8, 65 ± 0 N). Failure was due to breakage in the NiTi retainers and debonding in all other retainers.Twistflex retainers remain the gold standard regarding biomechanical properties and long-term sufficiency. Of the CAD/CAM retainers tested, Ti5 retainers seem to be the most suitable alternative. In contrast, all other CAD/CAM retainers investigated in this study showed high failure rates and had significantly lower Fmax values.ZIELSETZUNG: Vergleich der Versagensraten und der maximalen Belastbarkeit (Fmax) von 6 unterschiedlichen CAD/CAM(„computer-aided design/computer-aided manufacturing“)-Retainern mit denen eines handgebogenen 5‑strängigen Twistflex-Retainers aus Edelstahl.Sechs Gruppen (n = 8 pro Gruppe) kommerziell verfügbarer CAD/CAM-Retainer (Kobalt-Chrom [CoCr], Titan Grade 5 [Ti5], Nickel-Titan [NiTi], Zirkoniumdioxid [ZrO2], Polyetheretherketon [PEEK] und Gold) und Twistflex-Retainer wurden anhand eines selbst entwickelten In-vitro-Modells auf ihre Langzeitstabilität und auf Fmax getestet. Alle Retainermodelle wurden einem simulierten Alterungsprozess von etwa 15 Jahren unterzogen (1.200.000 Kauzyklen mit einer Kraft von 65 N bei 45 °, gefolgt von einer 30-tägigen Lagerung in Wasser bei 37 °C). Wenn sich die Retainer während der Alterung nicht ablösten oder brachen, wurde ihre Fmax in einer Universalprüfmaschine bestimmt. Die Daten wurden mit Kruskal-Wallis- und Mann-Whitney-U-Tests statistisch ausgewertet.Twistflex-Retainer versagten während der Alterung nicht (0/8) und hatten die höchste Fmax (445 N ± 51 N). Ti5-Retainer waren die einzigen CAD/CAM-Retainer, die ebenfalls nicht versagten (0/8) und ähnliche Fmax-Werte aufwiesen (374 N ± 62 N). Alle anderen CAD/CAM-Retainer hatten höhere Versagensquoten während der Alterung und signifikant niedrigere Fmax-Werte (p < 0,01; ZrO2: 1/8, 168 N ± 52 N; Gold: 3/8, 130 N ± 52 N; NiTi: 5/8, 162 N ± 132 N; CoCr: 6/8, 122 N ± 100 N; PEEK: 8/8, 65 ± 0 N). Das Versagen war bei den NiTi-Retainern auf Brechen, bei allen anderen Retainern auf Debonding zurückzuführen.Twistflex-Retainer sind nach wie vor der Goldstandard im Hinblick auf biomechanische Eigenschaften und Langzeitstabilität. Von den getesteten CAD/CAM-Retainern scheinen Ti5-Retainer die am besten geeignete Alternative. Im Gegensatz dazu wiesen alle anderen untersuchten CAD/CAM-Retainer hohe Versagensquoten und deutlich niedrigere Fmax-Werte auf.