Orthodontic intrusion of maxillary incisors: a 3D finite element method study

ABSTRACT

Objective: In orthodontic treatment, intrusion movement of maxillary incisors is often necessary. Therefore, the objective of this investigation is to evaluate the initial distribution patterns and magnitude of compressive stress in the periodontal ligament (PDL) in a simulation of orthodontic intrusion of maxillary incisors, considering the points of force application. Methods: Anatomic 3D models reconstructed from cone-beam computed tomography scans were used to simulate maxillary incisors intrusion loading. The points of force application selected were: centered between central incisors brackets (LOAD 1); bilaterally between the brackets of central and lateral incisors (LOAD 2); bilaterally distal to the brackets of lateral incisors (LOAD 3); bilaterally 7 mm distal to the center of brackets of lateral incisors (LOAD 4). Results and Conclusions: Stress concentrated at the PDL apex region, irrespective of the point of orthodontic force application. The four load models showed distinct contour plots and compressive stress values over the midsagittal reference line. The contour plots of central and lateral incisors were not similar in the same load model. LOAD 3 resulted in more balanced compressive stress distribution.

RESUMO

Objetivo: frequentemente, no tratamento ortodôntico, é necessário o movimento de intrusão dos incisivos superiores. Assim, o objetivo deste estudo é avaliar o padrão de distribuição inicial e magnitude das tensões compressivas no ligamento periodontal (LPD) na simulação da intrusão ortodôntica dos incisivos superiores, considerando os pontos de aplicação da força. Métodos: modelos anatômicos 3D reconstruídos a partir de tomografias computadorizadas de feixe cônico foram utilizados para simular os carregamentos da intrusão dos incisivos superiores. Os pontos eleitos para a aplicação das forças foram: centralizado entre os braquetes dos incisivos centrais (LOAD 1); bilateralmente, entre os braquetes dos incisivos centrais e laterais (LOAD 2); bilateralmente, distal aos braquetes dos incisivos laterais (LOAD 3); bilateralmente, 7mm distal ao centro dos braquetes dos incisivos laterais (LOAD 4). Resultados e Conclusões: as tensões concentraram-se na região apical do LPD, independentemente do ponto de aplicação da força ortodôntica; os quatro modelos de carregamento mostraram distribuição e valores de tensão compressiva distintos na linha mediana sagital de referência; os gráficos de distribuição das tensões não foram similares para os incisivos central e lateral no mesmo modelo de carregamento; o LOAD 3 resultou em uma distribuição mais equilibrada das tensões compressivas.