RESUMEN
ABSTRACT Introduction: Surgically assisted rapid palatal expansion (SARPE) has been the treatment of choice in subjects presenting skeletally mature sutures. Objective: The purpose of this study was to analyze stress distribution and displacement of the craniofacial and dentoalveolar structures resulting from three types of palatal expanders with surgical assistance using a non-linear finite element analysis. Material and Methods: Three different palatal expanders were designed: Model-I (tooth-bone-borne type containing four miniscrews), Model-II (tooth-bone-borne type containing two miniscrews), and Model-III (bone-borne type containing four miniscrews). A Le Fort I osteotomy was performed, and a total of 5.0 mm palatal expansion was simulated. Nonlinear analysis (three theory) method (geometric nonlinear theory, nonlinear contact theory, and nonlinear material methods) was used to evaluate stress and displacement of several craniofacial and dentoalveolar structures. Results: Regardless of the maxillary expander device type, surgically assisted rapid palatal expansion produces greater anterior maxillary expansion than posterior (ANS ranged from 2.675 mm to 3.444 mm, and PNS ranged from 0.522 mm to 1.721 mm); Model-I showed more parallel midpalatal suture opening pattern - PNS/ANS equal to 54%. In regards to ANS, Model-II (1.159 mm) and Model-III (1.000 mm) presented larger downward displacement than Model-I (0.343 mm). PNS displaced anteriorly more than ANS for all devices; Model-III presented the largest amount of forward displacement for PNS (1.147 mm) and ANS (1.064 mm). All three type of expanders showed similar dental displacement, and minimal craniofacial sutures separation. As expected, different maxillary expander designs produce different primary areas and levels of stresses (the bone-borne expander presented minimal stress at the teeth and the tooth-bone-borne expander with two miniscrews presented the highest). Conclusions: Based on this finite element method/finite element analysis, the results showed that different maxillary expander designs produce different primary areas and levels of stresses, minimal displacement of the craniofacial sutures, and different skeletal V-shape expansion.
RESUMO Introdução: A expansão rápida da maxila assistida cirurgicamente (ERMAC) tem sido o tratamento de escolha em indivíduos que apresentam suturas esqueleticamente maduras. Objetivo: O objetivo deste estudo foi avaliar, utilizando uma análise não linear com elementos finitos, a distribuição de tensões e os deslocamentos das estruturas craniofaciais e dentoalveolares gerados por três tipos de expansores palatinos usados na ERMAC. Material e Métodos: Três tipos de expansores palatinos foram projetados: Modelo I (dento-osseossuportado com quatro mini-implantes), Modelo II (dento-osseossuportado com dois mini-implantes) e Modelo III (osseossuportado com quatro mini-implantes). Uma osteotomia Le Fort I foi realizada e foi simulada uma expansão palatina total de 5,0 mm. Um método de análise não linear (três teorias - teoria da não-linearidade geométrica, teoria do contato não linear e métodos para materiais não lineares) foi utilizado para avaliar a tensão e o deslocamento de diversas estruturas craniofaciais e dentoalveolares. Resultados: Independentemente do tipo de aparelho expansor palatino, a ERMAC produziu maior expansão anterior da maxila do que posterior (ENA variou de 2,675 mm a 3,444 mm e ENP variou de 0,522 mm a 1,721 mm); o Modelo I apresentou padrão de abertura mais paralela da sutura palatina mediana, com ENP/ENA igual a 54%. Com relação à ENA, o Modelo II (1,159 mm) e o Modelo III (1,000 mm) apresentaram maior deslocamento para baixo do que o Modelo I (0,343 mm). A ENP deslocou-se mais para anterior do que a ENA com todos os aparelhos; o Modelo III apresentou o maior deslocamento para anterior da ENP (1,147 mm) e da ENA (1,064 mm). Os três tipos de expansores apresentaram deslocamento dentário semelhante e separação mínima das suturas craniofaciais. Como esperado, diferentes designs de expansores palatinos produzem diferentes áreas primárias e níveis de tensões (o expansor osseossuportado apresentou tensão mínima nos dentes, e o expansor dento-osseossuportado com dois mini-implantes apresentou o maior). Conclusões: Com base nesse estudo de elementos finitos, os resultados mostraram que diferentes designs de expansores palatinos produzem diferentes áreas primárias e níveis de tensão, com deslocamento mínimo das suturas craniofaciais e diferentes expansões esqueléticas em forma de V.
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ABSTRACT Introduction: Surgically Assisted Rapid Palatal Expansion (SARPE) promote maxillary expansion in skeletally mature patients. This technique is effective; however, some side effects are still unknown. Objectives: evaluate the presence of alveolar defects (dehiscences and fenestrations) in patients submitted to the SARPE. The null hypothesis tested was: SARPE does not influence the number of dehiscences and fenestrationss. Methods: A retrospective quasi-experiment study of a convenience sample of 279 maxillary teeth, in 29 patients evaluated with Cone Beam Computed Tomography (CBCT) at T1 (before SARPE), T2 (after expansion) and T3 (after retention), was performed. The examined teeth were: canines, first and second premolars, first and second molars. in axial, coronal, and cross-sectional views. The evaluations involved viewing slices from mesial to distal of the buccal roots. Results: All statistical analyses were performed using SAS 9.3 and SUDAAN softwares. Alpha used in the study was 0.05. Alveolar defects increased statistically from T1 (69.0%) to T2 (96.5%) and T3 (100%). Dehiscences increased 195% (Relative Risk 2.95) at the end of expansion (T2). After retention (T3), individuals were on average 4.34 times more likely to develop dehiscences (334% increase). Fenestrations did not increase from T1 to T2 (p = 0.0162, 7.9%) and decreased from T2 to T3 (p = 0.0259, 4.3%). Presence of fenestrations at T1 was a significant predictor for the development of dehiscences in T2 and T3. Dehiscences increased significantly in all teeth, except second molars. Conclusion: The null hypothesis was rejected. After SARPE the number of dehiscences increased and fenestrations decreased. Previous alveolar defects were predictor for dehiscences after SARPE.
RESUMO Introdução: A expansão rápida da maxila assistida cirurgicamente (ERMAC) promove expansão em pacientes esqueleticamente maduros. Essa técnica é efetiva; entretanto, alguns efeitos colaterais ainda são desconhecidos. Objetivos: Avaliar a presença de defeitos alveolares (deiscência e fenestração) em pacientes submetidos à ERMAC. A hipótese nula testada foi que a ERMAC não influenciaria o número de deiscências e fenestrações. Métodos: Foi realizado um estudo quase-experimental de uma amostra de conveniência de 279 dentes superiores, de 29 pacientes que foram avaliados por meio de tomografia computadorizada de feixe cônico (TCFC) em T1 (antes da ERMAC), T2 (após expansão) e T3 (após contenção). Caninos, primeiros e segundos pré-molares, primeiros e segundos molares foram examinados em cortes axiais, coronais e sagitais. As raízes vestibulares desses dentes foram avaliadas da face mesial até a distal. Resultados: Todas as análises estatísticas foram realizadas usando os softwares SAS 9.3 e SUDAAN. O alfa usado no estudo foi de 0,05. Os defeitos alveolares aumentaram significativamente de T1 (69,0%) para T2 (96,5%) e T3 (100%). Deiscências aumentaram 195% (risco relativo de 2,95%) no final da expansão (T2). Após contenção (T3), os pacientes tiveram, em média, 4,34 vezes mais chance de desenvolver deiscência (334% de aumento). As fenestrações não aumentaram de T1 para T2 (p= 0.0162, 7.9%) e diminuíram de T2 para T3 (p = 0.0259, 4,3%). A presença de fenestrações em T1 foi um preditor significativo para o desenvolvimento de deiscências em T2 e T3. Deiscências aumentaram significativamente em todos os dentes, exceto nos segundos molares. Conclusão: A hipótese nula foi rejeitada. Após a ERMAC, o número de deiscências aumentou e o de fenestrações diminuiu. Defeitos alveolares prévios foram preditores de deiscências após a ERMAC.