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.

Una Descripción General y Actualizada de Miniplacas y Minitornillos. Efectos Dentoalveolares y Esqueléticos / A General and Updated Description of Miniplates and Miniscrews. Dentoalveolar and Skeletal Effects

RESUMEN: En ortodoncia, las miniplacas se utilizan como dispositivo de anclaje temporal (TAD) para la realización de movimientos dentales que permiten el uso de fuerzas ortopédicas en ellos. En comparación con los mini tornillos, las miniplacas tienen la ventaja de una tasa de falla muy baja, pero la desventaja es que para la extracción se necesita el mismo acto quirúrgico que se realizó para la instalación. El objetivo de este estudio es realizar una revisión bibliográfica de las indicaciones de miniplacas en pacientes con mordidas abiertas, clase II y anomalías de clase III, y buscar cómo las miniplacas han mejorado los tratamientos de ortodoncia. La información principal se reunió buscando en PubMed con las palabras clave enumeradas a continuación. Afirmamos que las miniplacas están indicadas para la retracción en masa de la arcada, donde se observó que la fuerza de 150 g aplicada en los molares superiores es suficiente no solo para empujar los molares hacia atrás en una clase I corregida, sino también para iniciar la retracción de premolares, caninos e incisivos. En pacientes con mordida abierta, las miniplacas se definen como un método seguro, una alternativa rápida y menos costosa a la cirugía ortognática. Y en pacientes de las clases II y III se utilizan sin producir efectos dentoalveolares que sustituyan a los dispositivos extraorales como máscaras, con dispositivos intraorales y elásticos (BAMP).

ABSTRACT: In orthodontics, miniplates are used as a Temporary Anchoring Device (TAD) for the purpose dental movements, allowing the use of orthopedic forces. In comparison with mini-screws, miniplates have the advantage of a very low rate of failure. Nonetheless, their removal requires the same surgical procedure as during installation, which is an obvious disadvantage. The aim of this study is to review the indications of miniplates in patients with open bite, class II and class III anomalies, and review how miniplates improved orthodontics treatments. Information was obtained by a search in PubMed with the keywords listed below. Miniplates are indicated for retraction in mass of the arcade, where it was seen that the force of 150 g applied on maxillary molars, is sufficient not only to push the molars back into a corrected class I, but also to initiate retraction of premolars, canines, and incisors. In open-bite patients, mini plates, are achieved as a safe method, that is quick and a less expensive alternative to orthognathic surgery. Further, in class II and III patients they are used without producing dentoalveolar effects replacing extraoral devices as facemasks, with intraoral devices and elastics. (BAMP).

Miniplacas como dispositivos de anclaje temporal (DAT) en la verticalización del segundo molar inferior impactado / Miniplates as temporary anchorage devices (TAD) for uprighting the impacted second mandibular molar

La impactación de los segundos molares inferiores permanentes es una patología con una incidencia del 0.03 or ciento a 0.04 por ciento del total de dientes retenidos, que en la mayoría de los casos debido a una posición impredecible del tercer molar, el resultado final es la exodoncia de ambas piezas dentarias.Dentro de los dispositivos de anclaje temporal, existen dos tipos, los minimplantes y las miniplacas. A través de este caso clínico se demuestra la eficiencia de las miniplacas en la verticalización de los segundos molares inferiores impactados sobre otras medidas terapéuticas debido a que su uso es un método predecible, rápido y seguro que no genera efectos secundarios indeseables. Además, estas miniplacas son colocadas a distancia de las piezas dentarias, por lo que no interfiere en los movimientos dentales.

Mandibular second molar impaction is a pathology with an incidence of 0.03% - 0.04% of the total of the impacted teeth due to animpredictible position of the third molar in most cases. As a consequence, where the final result is dental extraction of both teethThere are two types of temporary skeletal anchorage devices minimplants and miniplates. This case shows the miniplate efficiency in thesecond molar verticalization which is a predictible, fast and safe method without any side effects when compared with other treatments.In addition, miniplantes do not interfere with dental movements because they are placed far enough from the teeth.

Avaliação ultra-estrutural, dimensional e mecânica de dois sistemas de fixação interna rígida de 2 mm / Ultra-structural dimensional and mechanical evaluation of two 2mm systems of internal rigid fixation

Introdução e objetivo: este trabalho teve como objetivo comparar dois materiais de fixação interna rígida utilizados em cirurgia maxilofacial, sob o ponto de vista ultra-estrutural, dimensional e mecânico. Materiais e Métodos: foram comparadas amostras de miniplacas de 2.0mm Neoortho® e Synthes®. As amostras foram avaliadas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Espectroscopia por Dispersão de Energia (EDS) para avaliação superficial e identificação de contaminantes. Avaliação macroscópica foi feita com paquímetros digitais e com micrômetro. Miniplacas foram submetidas a ensaio de acordo com as normas da American Society for Testing and Materials, Norma F382-99. Resultado: Como resultado do exame pelo MEV e EDS, observa-se a presença de contaminantes, manchamentos e rebarbas em ambas as amostras. Na análise dimensional, observou-se variabilidade nas medidas entre as marcas e maior variabilidade de dimensão nas miniplacas Neoortho®. Ao ensaio de flexão, observou-se discrepância entre as amostras, sendo a Synthes® com maior homogeneidade, mas ambas dentro do intervalo preconizado pela ASTM. Conclusão: a MEV demonstrou superfícies de titânio homogêneas e com debris de superfície oriundos da fabricação e manipulação dos materiais. Dimensionalmente as miniplacas apresentam variações quando comparadas, e estas podem influenciar diretamente os resultados do dos ensaios mecânicos, sendo que mesmo com as variações ambas estão de acordo com a norma da ASTM.

Introduction and objective: this study aimed to compare two rigid internal fixation materials used in maxillofacial surgery, from the ultra-structural, dimensional and mechanical points of view. Materials and Methods: we have compared samples of 2.0 mm miniplates produced by Neoortho® and Synthes®. The samples were analyzed by Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) for evaluation and identification of surface contaminants. Macroscopic evaluation was made with digital calipers and micrometer. The miniplates were subjected totesting in accordance with the F382-99 standards of the American Society for Testing and Materials Standard. Result: examination by SEM and EDS revealed the presence of contaminants, staining and burrs in both samples. In dimensional analysis, there was variability in measurements between brands and greater variability in size of Neoortho® miniplates. In the bending test, it was observed discrepancy between the samples, showing the Synthes® greater uniformity, but both within the range recommended by ASTM. Conclusion: the SEM showed homogeneous titanium surfaces and surface debris deriving from the manufacture and handling of materials. From the dimensional point of view, the miniplates showed variations when compared to each other, and this may directly influence the results of the mechanical tests. However, even with variations both are in agreement with the standard ASTM..

Osteossíntese de tibiotarso com miniplaca de titânio em Arara Canindé (Ara ararauna) / Tibiotarsus osteosynthesis' in blue-yellow-macaw (Ara ararauna) using titanium miniplate

Among the surgical problems of birds, fractures are the most prevalent, and the long bones of the wings and pelvic limbs are the most frequently affected. The success of orthopedic surgery in birds is directly related to the techniques used to undo the mechanical forces of a fracture. At the veterinary teaching hospital a psitacid from the Ara ararauna (blue-and-yellow-macaw) species with a clinical history of trauma in the cage was treated. Craniocaudal and lateral radiographs of the left limb demonstrated a mid-diaphyseal fracture of the tibiotarsus. The bird was sent to surgery. The patient was anesthetized with isufluorane and for the pre-anesthesic medicacion methadone was administrated. A medial surgical approach to the tibiotarsus was made and fracture reduction was performed. The fracture was stabilized through a titanium miniplate (system 2mm) fixed medially on the tibiotarsus with 6 cortical miniscrews, being 3 proximal and 3 distal to the fracture site. In this case, there was no complication in placing the miniplate and miniscrews, resulting in a satisfactory alignment of the fragments and causing an efficient reduction of the diaphyseal fracture of tibiotarsus with functional return of the limb and bone consolidation.

Miniplacas de ancoragem no tratamento da mordida aberta anterior / Anchorage miniplates on anterior open-bite treatment

INTRODUÇÃO: o relato de caso apresentado descreve um tratamento ortodôntico auxiliado por miniplacas, de uma paciente adulta que apresentava mordida aberta anterior acentuada, rotação horária da mandíbula, biprotrusão e ausência de selamento labial. Após a extração dos primeiros molares e retração dentária superior e inferior, associada ao controle vertical propiciado pelas placas, ocorreu uma pequena rotação anti-horária da mandíbula e a correção da mordida aberta anterior, com significativa melhora facial. OBJETIVO: o presente relato corrobora as evidências atuais quanto à eficiência do uso de miniplacas de titânio como ancoragem temporária, especialmente em situações de correções de grande amplitude, envolvendo um problema vertical.

INTRODUCTION: The case report presented describes an orthodontic treatment supported by miniplates of an adult female patient who presented severe anterior openbite, clockwise rotation of the mandible, biprotrusion and the absence of labial sealing. After extraction of first molars and maxillary and mandibulary dental retraction, associated with vertical control provided by the miniplates, the anterior openbite was corrected with a little anti-clockwise rotation, resulting in a significant improve on facial appearance. AIM: This case report confirms the efficiency of titanium miniplates as temporary anchorage, especially in situations where great corrections are needed, involving a vertical problem.