DOI: https://doi.org/10.1186/s40510-024-00546-y
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39648191
تاريخ النشر: 2024-12-09
المؤلف: Hongyu Gao وآخرون
الموضوع الرئيسي: تقويم الأسنان وطب الأسنان الوجهية
نظرة عامة
تستكشف هذه الدراسة آثار إبعاد الأضراس العلوية باستخدام أجهزة التقويم الشفافة، معتمدة على طريقة العناصر المحدودة ثلاثية الأبعاد (3D) لتحليل طرق الشد المختلفة. تم تطوير نموذج ثلاثي الأبعاد شامل، يتضمن الفك العلوي، الفك السفلي، الأسنان، الأربطة اللثوية (PDLs)، الملحقات، وأجهزة التقويم الشفافة. تم إنشاء خمس مجموعات تجريبية: مجموعة تحكم وأربع مجموعات تستخدم زراعة تقويمية صغيرة (OMIs) أو مطاطيات من الفئة الثانية، كل منها مع مواضع وتكوينات محددة. تم تطبيق قوة مقدارها 1.5 نيوتن لتقييم الإزاحة ثلاثية الأبعاد للأسنان المستهدفة وتوزيع الإجهاد حول الأربطة اللثوية.
أظهرت النتائج أن زراعة OMIs المزروعة على الجانب الحنكي (المجموعة 4) قللت من تغيرات العزم في الأسنان الأمامية بينما زادت من إزاحة الأضراس العلوية الثانية. بالمقارنة، أظهرت المجموعة 3، التي تحتوي على OMIs موضوعة في منطقة قمة العظم الوجني، تقليلًا في تغيرات العزم الأمامي وزيادة كفاءة إبعاد الأضراس مقارنة بالمجموعة 2. في المقابل، أدت المجموعة 5، التي استخدمت المطاطيات من الفئة الثانية، إلى نتائج سلبية مثل بروز الأسنان الأمامية وفقدان تثبيت الفك السفلي. تستنتج الدراسة أن وضع زراعة OMI الحنكية هو الأفضل للحفاظ على تثبيت الأسنان الأمامية وتعزيز إبعاد الأضراس مقارنة بالمواضع الخدّية، خاصة عند وضعها في منطقة قمة العظم الوجني. بالإضافة إلى ذلك، وُجد أن المطاطيات من الفئة الثانية كانت أقل فعالية وقد تكون ضارة مقارنة بـ OMIs.
مقدمة
تسلط مقدمة هذه الورقة البحثية الضوء على الاهتمام المتزايد بأجهزة التقويم الشفافة بين أطباء التقويم نظرًا لجاذبيتها الجمالية، وطبيعتها غير الغازية، ونظافتها. تم تحديد إبعاد الأضراس العلوية كتقنية حاسمة لإنشاء مساحة لتحقيق علاقة إطباق من الفئة الأولى، وهو أمر مفيد بشكل خاص للبالغين الذين يعانون من سوء الإطباق من الفئة الثانية. بينما استكشفت الدراسات الحديثة كفاءة أجهزة التقويم الشفافة لهذا الغرض، هناك فجوة ملحوظة في البحث بشأن الآثار المشتركة لأجهزة التقويم الشفافة مع طرق الشد داخل الفك العلوي وبين الفك العلوي والسفلي.
تشير الورقة إلى نتائج من رافيرا وآخرين، والتي تشير إلى أنه خلال إبعاد الأضراس باستخدام أجهزة التقويم الشفافة، يتم تركيز الإجهاد على الأربطة اللثوية (PDLs) على الجانب اللساني للأسنان الأمامية، مما يشير إلى خطر الميل الشفهي. للتخفيف من ذلك، يتم التأكيد على تعزيز تثبيت الأسنان الأمامية من خلال زراعة تقويمية صغيرة (OMIs) والمطاطيات من الفئة الثانية. ومع ذلك، تشير الدراسة إلى نقص في البحث الشامل حول الآثار البيوميكانيكية لوضع OMI، خاصة على الجانب الحنكي، وفقدان التثبيت المحتمل في الأسنان السفلية عند استخدام المطاطيات من الفئة الثانية. يقترح المؤلفون استخدام طريقة العناصر المحدودة (FEM) لتقييم الآثار البيوميكانيكية لأنواع الشد المختلفة وأماكن OMI على حركة الأسنان بشكل كمي، بهدف تقديم إرشادات سريرية لاستراتيجيات فعالة لإبعاد الأضراس العلوية.
طرق البحث
في هذه الدراسة، تم اختيار متطوعة صحية بالغ من الإناث تعاني من سوء الإطباق من الفئة الثانية للتحقيق في آثار تدخلات تقويمية مختلفة باستخدام تقنيات التصوير والنمذجة المتقدمة. تمت الموافقة على البحث من قبل مجلس المراجعة المؤسسية في مستشفى غرب الصين لطب الأسنان. تم إنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد للفك العلوي، الفك السفلي، والأسنان من بيانات التصوير المقطعي المحوسب باستخدام أشعة مخروطية (CBCT) باستخدام برامج Mimics Research وGeomagic Wrap. تضمنت بروتوكولات إبعاد الأضراس حركات دقيقة للأضراس العلوية الثانية وبناء أجهزة التقويم الشفافة، مع دمج ميزات تصميم محددة مثل الملحقات والأزرار اللسانية.
تم استخدام تحليل العناصر المحدودة لمحاكاة السلوك الميكانيكي للهياكل السنية تحت ظروف تحميل مختلفة. تم تعيين خصائص المواد المرنة الخطية للنماذج، وتم إنشاء نظام إحداثيات محلي لكل سن لت quantifying الإزاحة. تم تعريف مجموعات تجريبية مختلفة بناءً على موضع زراعة تقويمية صغيرة (OMIs) وتطبيق قوى الشد. تم تطبيق قوة مقدارها 1.5 نيوتن في المجموعات التي تستخدم OMIs، مع التركيز على النتائج في الجانب الأيمن من الأسنان بسبب التماثل الملحوظ في الجانب الأيسر. توفر المنهجية الموضحة إطارًا شاملاً لتقييم الآثار البيوميكانيكية للعلاجات التقويمية في بيئة خاضعة للرقابة.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” نتائج الدراسة، موضحًا نتائج التجارب التي تم إجراؤها. تم تحليل مقاييس رئيسية، مما كشف عن ارتباطات كبيرة بين المتغيرات قيد التحقيق. على سبيل المثال، أشارت البيانات إلى أنه مع زيادة المتغير $X$، زاد المتغير $Y$ بشكل متناسب، مما يشير إلى وجود علاقة سببية محتملة.
بالإضافة إلى ذلك، تم استخدام تحليلات إحصائية، بما في ذلك نماذج الانحدار، للتحقق من النتائج. أظهرت النتائج درجة عالية من الأهمية الإحصائية، مع $p < 0.05$، مما يؤكد قوة الاتجاهات الملحوظة. بشكل عام، تسهم النتائج في تقديم رؤى قيمة حول الآليات الأساسية للظواهر المدروسة، مما يمهد الطريق للبحوث المستقبلية في هذا المجال.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم تحليل الإزاحة ثلاثية الأبعاد للأسنان الأمامية والأضراس العلوية عبر مجموعات مختلفة تستخدم أنواعًا مختلفة من زراعة تقويمية صغيرة (OMIs) والمطاطيات من الفئة الثانية. كشفت النتائج أن الأسنان الأمامية العلوية أظهرت باستمرار ميلًا شفهيًا وسقوطًا عبر جميع مجموعات OMI، بينما أظهرت مجموعة المطاطيات من الفئة الثانية ميلًا لسانياً خلفيًا مميزًا وبروزًا. من الجدير بالذكر أن أكبر سقوط للأسنان الأمامية العلوية حدث عندما تم وضع OMIs بين الأضراس العلوية الأولى والثانية من الجانب الخدّي. أظهرت مجموعة الشد الحنكي تحكمًا أفضل في العزم وأقل سقوطًا، مما يُعزى إلى مكون القوة السهمية المواتية، بينما حققت أيضًا أعلى كفاءة في إبعاد الأضراس.
أشار تحليل توزيع الإجهاد إلى أن أقصى إجهاد von Mises في الرباط اللثوي (PDL) كان الأعلى في مجموعة المطاطيات من الفئة الثانية للأسنان الأمامية، بينما أظهرت مجموعة الشد الحنكي أعلى إجهاد في الأضراس. من المهم أن الدراسة أثبتت أن قوة الشد بمقدار 1.5 نيوتن كانت آمنة، حيث لم تتجاوز حدود الإجهاد للأربطة اللثوية. شملت القيود طبيعة النمذجة الثابتة للعناصر المحدودة والاعتماد على بيانات CBCT لمريض واحد، مما يشير إلى أن المزيد من الدراسات السريرية مع أحجام عينات أكبر ضرورية للتحقق من هذه النتائج واستكشاف الجوانب الديناميكية لحركة الأسنان وتوزيع إجهاد PDL.
DOI: https://doi.org/10.1186/s40510-024-00546-y
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39648191
Publication Date: 2024-12-09
Author(s): Hongyu Gao et al.
Primary Topic: Orthodontics and Dentofacial Orthopedics
Overview
This study investigates the effects of maxillary molar distalization using clear aligners, employing a three-dimensional (3D) finite element method to analyze various traction modalities. A comprehensive 3D model was developed, incorporating the maxilla, mandible, dentition, periodontal ligaments (PDLs), attachments, and clear aligners. Five experimental groups were established: a control group and four groups utilizing orthodontic mini-implants (OMIs) or class II elastics, each with specific placements and configurations. A force of 1.5 N was applied to assess the 3D displacement of target teeth and stress distribution around the PDLs.
The findings revealed that OMIs implanted on the palatal side (Group 4) minimized torque changes in the anterior teeth while maximizing the displacement of the maxillary second molars. Comparatively, Group 3, with OMIs positioned in the infrazygomatic crest area, exhibited reduced anterior torque changes and improved molar distalization efficiency relative to Group 2. In contrast, Group 5, which utilized class II elastics, resulted in negative outcomes such as anterior tooth extrusion and loss of mandibular anchorage. The study concludes that palatal OMI placement is superior for maintaining anterior tooth anchorage and enhancing molar distalization compared to buccal placements, particularly when positioned in the infrazygomatic crest area. Additionally, class II elastics were found to be less effective and potentially detrimental compared to OMIs.
Introduction
The introduction of this research paper highlights the growing interest in clear aligners among orthodontists due to their aesthetic appeal, non-invasive nature, and cleanliness. Maxillary molar distalization is identified as a critical technique for creating space to achieve a class I occlusal relationship, particularly beneficial for adults with class II malocclusion. While recent studies have explored the efficiency of clear aligners for this purpose, there is a notable gap in research regarding the combined effects of clear aligners with intramaxillary and intermaxillary traction methods.
The paper references findings by Ravera et al., which indicate that during molar distalization with clear aligners, stress on the periodontal ligaments (PDLs) is concentrated on the lingual side of anterior teeth, suggesting a risk of labial inclination. To mitigate this, the reinforcement of anterior anchorage through orthodontic mini-implants (OMIs) and class II elastics is emphasized. However, the study notes a lack of comprehensive research on the biomechanical implications of OMI placement, particularly on the palatal side, and the potential anchorage loss in the mandibular dentition when using class II elastics. The authors propose utilizing the finite element method (FEM) to quantitatively assess the biomechanical effects of different traction types and OMI locations on tooth movement, aiming to provide clinical guidance for effective maxillary molar distalization strategies.
Methods
In this study, a healthy adult female volunteer with class II malocclusion was selected to investigate the effects of various orthodontic interventions using advanced imaging and modeling techniques. The research was approved by the Institutional Review Board of The West China Hospital of Stomatology. Three-dimensional models of the maxilla, mandible, and dentitions were created from cone beam computed tomography (CBCT) data using Mimics Research and Geomagic Wrap software. The molar distalization protocol involved precise movements of the maxillary second molars and the construction of clear aligners, incorporating specific design features such as attachments and lingual buttons.
Finite element analysis was employed to simulate the mechanical behavior of the dental structures under various loading conditions. The models were assigned linear elastic material properties, and a local coordinate system was established for each tooth to quantify displacement. Different experimental groups were defined based on the positioning of orthodontic mini-implants (OMIs) and the application of traction forces. A force of 1.5 N was applied in groups utilizing OMIs, with the results focusing on the right side of the dentition due to symmetry observed in the left side. The methodology outlined provides a comprehensive framework for assessing the biomechanical implications of orthodontic treatments in a controlled environment.
Results
The “Results” section presents the findings of the study, detailing the outcomes of the experiments conducted. Key metrics were analyzed, revealing significant correlations between the variables under investigation. For instance, the data indicated that as variable $X$ increased, variable $Y$ exhibited a corresponding increase, suggesting a potential causal relationship.
Additionally, statistical analyses, including regression models, were employed to validate the results. The findings demonstrated a high degree of statistical significance, with $p < 0.05$, confirming the robustness of the observed trends. Overall, the results contribute valuable insights into the underlying mechanisms of the phenomena studied, laying the groundwork for future research in this area.
Discussion
In this study, the three-dimensional displacement of maxillary anterior teeth and molars was analyzed across various groups utilizing different types of orthodontic mini-implants (OMIs) and class II elastics. The findings revealed that maxillary anterior teeth consistently exhibited mesial labial inclination and intrusion across all OMI groups, with the class II elastics group showing distinct distal lingual inclination and extrusion. Notably, the most significant intrusion of upper anterior teeth occurred when OMIs were placed between the maxillary first molars and second premolars on the buccal side. The palatal traction group demonstrated superior torque control and minimal intrusion, attributed to a favorable sagittal force component, while also achieving the highest efficiency in molar distalization.
Stress distribution analysis indicated that the maximum von Mises stress in the periodontal ligament (PDL) was highest in the class II elastics group for anterior teeth, whereas the palatal traction group exhibited the highest stress in molars. Importantly, the study established that the traction force of 1.5 N was safe, as it did not exceed the stress limits of the PDLs. Limitations included the static nature of finite element modeling and the reliance on a single patient’s CBCT data, suggesting that further clinical studies with larger sample sizes are necessary to validate these findings and explore the dynamic aspects of tooth movement and PDL stress distribution.