Force distribution is more important than its intensity!

A common question about root resorption is raised in orthodontic practice: What is more important, the intensity of force or its distribution along the root, periodontal and alveolar structures? Diffuse distribution of forces applied to periodontal tissues during tooth movement tends not to promote neither extensive areas of cell matrix hyalinization nor significant death of cementoblasts that lead to root resorption. However, focal distribution or concentration of forces within a restricted area - as it occurs in tipping movements, even with forces of lower intensity - tend to induce extensive areas of hyalinization and focal death of cementoblasts, which is commonly associated with root resorption. In tipping movements, the apical regions tend to concentrate more forces in addition to wounding the cementoblasts due to the smaller dimension of their root structure as well as their cone shape. For this reason, there is an increase in root resorption. In the cervical region, on the other hand, the large area resulting from a large diameter and bone crown deflection tends to reduce the effects of forces, even when they are more concentrated, thus rarely inducing death of cementoblasts and root resorption.

Um questionamento comum sobre as reabsorções radiculares na prática ortodôntica: "O que é mais importante? A intensidade das forças aplicadas ou sua distribuição ao longo das estruturas radiculares, periodontais e alveolares?" A distribuição difusa das forças aplicadas sobre os tecidos periodontais durante o movimento dentário de corpo tende a não promover extensas áreas de hialinização da matriz extracelular, nem morte significativa de cementoblastos que levariam à reabsorção radicular. Porém, a distribuição focal ou concentração de forças - como nas inclinações, mesmo nas de menor intensidade - em uma área restrita tende a induzir áreas extensas de hialinização e morte focal de cementoblastos, associando-se mais comumente à reabsorção radicular. Nos movimentos de inclinação, as áreas apicais, por sua menor dimensão da estrutura radicular e sua forma cônica, tendem a concentrar mais ainda as forças e lesar cementoblastos, aumentando a frequência das reabsorções radiculares. Na região cervical, a maior área decorrente do maior diâmetro e a deflexão óssea da crista óssea tendem a reduzir os efeitos das forças, mesmo quando mais concentradas, muito raramente induzindo a morte de cementoblastos e reabsorções radiculares.

Simulação 3D de movimento ortodôntico / 3D simulation of orthodontic tooth movement

OBJETIVO: desenvolver e validar, através do Método dos Elementos Finitos (MEF), um modelo numérico tridimensional (3D) de um incisivo central superior para simular o movimento dentário. MÉTODOS: esse modelo contempla a unidade dentária, o osso alveolar e o ligamento periodontal. Permite a simulação dos diferentes movimentos dentários e a determinação dos centros de rotação e de resistência. Limita o movimento ao espaço periodontal, registrando a direção, quantificando o deslocamento dentário e as tensões iniciais no ligamento periodontal. RESULTADOS: a análise dos deslocamentos dentários e das áreas que recebem tensões iniciais possibilita determinar os tipos de movimentos dentários. Com base nas forças ortodônticas, é possível quantificar a intensidade das tensões em cada região do dente, do ligamento periodontal ou do osso alveolar. Com base nas tensões axiais ao longo do ligamento periodontal e da tensão capilar, é possível predizer, teoricamente, as regiões em que deve ocorrer a remodelação óssea. CONCLUSÃO: o modelo foi validado pela determinação do módulo de elasticidade do ligamento periodontal de forma compatível com dados experimentais existentes na literatura. Os métodos utilizados na construção do modelo permitiram a criação de um modelo completo para uma arcada dentária, o qual possibilita realizar variadas simulações que envolvem a mecânica ortodôntica.

OBJECTIVE: To develop and validate a three-dimensional (3D) numerical model of a maxillary central incisor to simulate tooth movement using the Finite Element Method (FEM). METHODS: This model encompasses the tooth, alveolar bone and periodontal ligament. It allows the simulation of different tooth movements and the establishment of centers of rotation and resistance. It limits the movement into the periodontal space, recording the direction, quantifying tooth displacement and initial stress in the periodontal ligament. RESULTS: By assessing tooth displacements and the areas that receive initial stress it is possible to determine the different types of tooth movement. Orthodontic forces make it possible to quantify stress magnitude in each tooth area, in the periodontal ligament and in the alveolar bone. Based on the axial stress along the periodontal ligament and the stress in the capillary blood vessel (capillary blood stress) it is theoretically possible to predict the areas where bone remodeling is likely to occur. CONCLUSIONS: The model was validated by determining the modulus of elasticity of the periodontal ligament in a manner consistent with experimental data in the literature. The methods used in building the model enabled the creation of a complete model for a dental arch, which allows a number of simulations involving orthodontic mechanics.