Effects of different force directions of intra-oral skeletally anchored maxillary protraction on craniomaxillofacial complex, in Class III malocclusion: a 3D finite element analysis

ABSTRACT Introduction: The intra-oral skeletally anchored maxillary protraction (I-SAMP) has been found to be an effective treatment for skeletal Class III malocclusion. Objective: This in-silico study explored the influence of different force directions of intra-oral skeletally anchored Class III elastics on the changes in craniomaxillofacial complex, using finite element analysis. Methods: A 3-dimensional (3D) finite element model of the craniomaxillofacial bones including circummaxillary sutures was constructed with high biological resemblance. A 3D assembly of four miniplates was designed and fixed on the maxilla and mandible of the finite element model. The model was applied with 250g/force at the miniplates at three angulations (10°, 20°, and 30°) from the occlusal plane, to measure stress and displacement by using the ANSYS software. Results: The zygomaticotemporal, zygomaticomaxillary, and sphenozygomatic sutures played significant roles in the forward displacement and counterclockwise rotation of maxilla and zygoma, irrespective of the angulation of load application. The displacements and rotations of the zygomatico-maxillary complex decreased gradually with an increase in the angle of load application between miniplates from 10° to 30°. The mandible showed negligible displacement, with clockwise rotation. Conclusions: The treatment effects of I-SAMP were corroborated, with insight of displacement patterns and sutures involved, which were lacking in the previously conducted 2D and 3D imaging studies. The prescribed angulation of skeletally anchored Class III elastics should be as low as possible, since the displacement of zygomatico-maxillary complex increases with the decrease in angulation of the elastics.

RESUMO Introdução: A protração maxilar com ancoragem esquelética intrabucal (I-SAMP) tem sido considerada um tratamento efetivo para a má oclusão esquelética de Classe III. Objetivo: O presente estudo in silico avaliou, usando análise de elementos finitos, a influência de diferentes direções da força dos elásticos Classe III com ancoragem esquelética intrabucal nas mudanças no complexo craniomaxilofacial. Métodos: Um modelo de elementos finitos tridimensional (3D) dos ossos craniomaxilofaciais, incluindo as suturas circum-maxilares, foi construído, com alta semelhança biológica. Uma montagem 3D de quatro miniplacas foi projetada e fixada na maxila e na mandíbula do modelo de elementos finitos. O modelo foi aplicado com o uso de 250g/força nas miniplacas em três angulações (10°, 20° e 30°) em relação ao plano oclusal, para medir as tensões e os deslocamentos, usando o programa ANSYS. Resultados: As suturas zigomaticotemporal, zigomaticomaxilar e esfenozigomática desempenharam um papel significativo no deslocamento para anterior e na rotação anti-horária da maxila e do zigoma, independentemente da angulação na aplicação da força. Os deslocamentos e as rotações do complexo zigomático-maxilar diminuíram gradualmente com o aumento de 10° para 30° no ângulo de aplicação da força entre as miniplacas. A mandíbula apresentou deslocamento irrelevante, com rotação no sentido horário. Conclusões: Os efeitos do tratamento com I-SAMP foram corroborados, com um vislumbre dos padrões de deslocamento e das suturas envolvidas, que não existiam nos estudos com imagens 2D e 3D realizados anteriormente. A angulação dos elásticos Classe III ancorados esqueleticamente deve ser a menor possível, visto que o deslocamento do complexo zigomático-maxilar aumenta com a redução no ângulo dos elásticos.

Opções de tratamento ortodôntico compensatório da classe III sem exodontias de premolares / Treatment options of compensatory orthodontic treatment without premolar extractions

O tratamento ortodôntico, em pacientes adultos com padrão esquelético apresentando pequena discrepância, pode ser realizado com a camuflagem ortodôntica, por meio das compensações dentárias. Essas compensações, muitas vezes, são consideradas como fatores de risco para a saúde periodontal, principalmente, quando associadas à movimentos de inclinação dos incisivos, tanto para lingual como para vestibular. A finalidade do presente artigo foi apresentar, através de dois de casos clínicos, duas opções diferentes de tratamento compensatório para a Classe III. A primeira com o emprego de bráquetes autoligáveis do Sistema Damon, com prescrição individualizada para os arcos dentários superior e inferior, além dos elásticos intermaxilares de Classe III. Essa modalidade tem sua indicação na correção dos problemas dentários com suave discrepância esquelética entre as bases ósseas, corrigindo os problemas oclusais sem grandes sequelas para os dentes e tecidos de suporte, devido ao torque diferenciado dos bráquetes. A segunda opção é a movimentação sagital dos dentes inferiores para distal por meio de ancoragem esquelética com miniplacas de titânio. Esses dispositivos de ancoragem temporária (DATs) oferecem uma estável e efetiva ancoragem para a movimentação ortodôntica no tratamento da Classe III.(AU)

Orthodontic treatment, in adult patients with a skeletal pattern presenting a small discrepancy, can be performed with orthodontic camouflage by dental compensations. These compensations are many times considered as risk factors for periodontal health, especially when associated with incisor inclination, both lingual and buccal. The aim of this paper was to present, through two clinical cases, two different options for compensatory Class III treatment. The first one with the use of self-ligating brackets (Damon System), with individualized prescriptions for upper and lower dental arches, in addition to Class III intermaxillary elastics. This modality has its indication in the correction of dental problems with mild skeletal discrepancy between bone bases, correcting the occlusal problems without major sequelae for teeth and supporting tissues, due to brackets different torque. The second option is retracting the whole lower dentition through skeletal anchorage with titanium miniplates. These temporary anchoring devices (TADs) provide a stable and effective anchorage for orthodontic movement in Class III treatment.(AU)

Aparelho extrabucal como recurso auxiliar para alinhamento e nivelamento no tratamento orto-cirúrgico de má oclusão Classe III esquelética / Headgear as an aid of alignment and leveling for skeletal Class III orthodontic surgical approach

Quando bem indicado, o tratamento ortodôntico cirúrgico consiste na abordagem ideal para adultos portadores de má oclusão Classe III esquelética. Para potencializar os resultados estéticos decorrentes da cirurgia ortognática, a fase de alinhamento e nivelamento do arco superior deve ser realizada com o mínimo de inclinação e projeção, ou até mesmo, retroinclinação dos incisivos superiores. No período pré-cirúrgico, a força extrabucal bilateral de 150 gF foi aplicada por 12 meses aos primeiros molares superiores de um paciente colaborador, do gênero masculino, 22 anos de idade, portador de má oclusão Classe III esquelética, para promover controle da inclinação mesial e da projeção dos dentes superiores. Os parâmetros oclusais requeridos para a translação cirúrgica das bases ósseas foram obtidos sem a necessidade de extrações, permitindo que o tempo total de tratamento fosse de 37 meses, tendo o paciente mostrado estabilidade no acompanhamento por 3 anos após remoção do aparelho. Esses achados mostram que apesar de depender grandemente da colaboração dos pacientes, quando bem indicado, o aparelho extrabucal consiste em uma alternativa para promover as descompensações dentárias no período pré-cirúrgico, a fim de possibilitar a correção cirúrgica das más oclusões Classe III esqueléticas

When well indicated, the orthodontic surgical approach is the ideal treatment mean for Skeletal Class III adult patients. To improve facial esthetic results from orthognatic surgery, the leveling and alignment of maxillary dental arch must be achieved with minimal inclination and projection or even retro-inclination of anterior upper teeth. During a pre-surgical phase of 12 months, headgear bilateral force of 150 g/F was applied to the upper molars of a 22 years old male compliant patient with Class III skeletal malocclusion, to provide an upper teeth control of mesial tipping and projection during alignment and leveling. The ideal occlusal parameters required for surgical procedure were achieved without dental extractions permitting a total treatment period of 37 months. The outcomes remained stable over 3 years follow up after the removal of the appliance. The results indicate that, although headgear use depends greatly on patient compliance, when well indicated it is an interesting alternativetopromote dentaldecompensationon pre-surgical period, in order to allow surgical correction of skeletal Class III malocclusion

Tratamento precoce da maloclusão de classe III utilizando disjunção palatal e tração reversa da maxila: relato de caso clínico / Early treatment of a class III malocclusion with palatal disjunction and reverse traction of the maxilla: a clinical case

O tratamento precoce das maloclusões classe III esqueléticas é muito importante visto que se o tratamento for adiado além da adolescência, as probabilidades da necessidade de uma cirurgia ortognática, combinada com a terapia ortodôntica, são significativamente aumentadas. O objetivo deste artigo foi de relatar um caso de tratamento de uma maloclusão esquelética de classe III na fase inicial da dentição permanente. O tratamento foi realizado com expansão rápida da maxila associado à tração reversa. Com essas terapêuticas se conseguiu um equilíbrio facial e esquelético satisfatório.