Bettina Glasl

Application of a new viscoelastic finite element method model and analysis of miniscrew-supported hybrid hyrax treatment

INTRODUCTION In this study, we aimed to assess the ability of a new viscoelastic finite element method model to accurately simulate rapid palatal expansion with a miniscrew-supported hybrid hyrax appliance. METHODS A female patient received 3-dimensional craniofacial imaging with computed tomography at 2 times: before expansion and immediately after expansion, with the latter serving as a reference model for the analysis. A novel approach was applied to the finite element method model to improve simulation of the viscoelastic properties of osseous tissue. RESULTS The resulting finite element method model was a suitable approximation of the clinical situation and adequately simulated the forced expansion of the midpalatal suture. Specifically, it demonstrated that the hybrid hyrax appliance delivered a force via the 2 mini-implants at the center of resistance of the nasomaxillary complex. CONCLUSIONS The newly developed model provided a suitable simulation of the clinical effects of the hybrid hyrax appliance, which proved to be a suitable device for rapid palatal expansion.

Radiological location monitoring in skeletal anchorage: introduction of a positioning guide.

Background and Objective:As the insertion of miniscrews necessarily involves the risk of damaging the hard and soft tissues, particular attention must be paid to the diagnostics carried out prior to surgery, which include checking the insertion site radiologically by applying positioning devices. The placement of many common radiological positioning guides is difficult and timeconsuming, and some varieties must be specially constructed at great cost, which led us to develop in this study a simple and easily applicable X-ray aid offering the mandatory safety features in terms of reliability and forensics. We aimed to design a device as small as possible to avoid as many falsely-positive and falselynegative findings as possible with not-100% orthoradial dental films. We also wanted the device to be applicable in all potential insertion areas.Materials and Methods:We initially performed a thorough literature research for suggestions for radiological positioning guides in pre-operative diagnostics. Based on those descriptions, we fabricated two common positioning devices, which we then applied and tested clinically regarding their handling, general applicability, and quality.To meet the stringent demands made of pre-operative radiological diagnostics, we developed a positioning guide with probing function (“X-ray pin”). Its applicability and diagnostic value were examined in a clinical study of prospective design.Results and Conclusions:Our radiological positioning device has a total length of 3.5 mm and has a ball on its end, thus resembling conventional pins in principle. Due to its conical form, the device can be easily placed in the mucosa at the designated insertion site. The X-ray pin is reliably stable in position, guaranteeing an accurate assessment of the designated miniscrew position. There is no need for advance bending; or for later adjustment and attachment attempts. The pin can be inserted in all regions, including the palatal area. Our X-ray pin proved to be an easily affordable, clinically simple, and safe-to-apply alternative.ZusammenfassungHintergrund und Zielsetzung:Da bei der Insertion einer Minischraube die potentielle Gefahr einer Hart- bzw. Weichgewebeschädigung gegeben ist, sollte der Behandelnde besondere Sorgfalt auf die präoperative Diagnostik verwenden. Dazu trägt eine röntgenologische Lagekontrolle an der geplanten Insertionsregion unter Nutzung von Positionierungsvorrichtungen bei. Da viele bekannte Röntgenhilfen schwer und aufwendig zu platzieren sind und einige Varianten kostenintensiv laborgefertigt werden müssen, war es Ziel der Studie, eine einfach und schnell anzuwendende Röntgenhilfe zu entwickeln, die die nötige Sicherheit im Hinblick auf Aussagewert und Forensik bietet. Dabei sollte ein möglichst kleiner Behelf entstehen, der auch bei nicht absolut orthoradialen Zahnfilmen kaum falsch positive bzw. falsch negative Ergebnisse liefert. Des Weiteren sollte ein Einsatz in allen möglichen Planungsregionen möglich sein.Material und Methode:Vorab erfolgte eine gründliche Literaturrecherche nach Vorschlägen für Röntgenhilfsmittel zur präoperativen Diagnostik. Basierend auf diesen Beschreibungen wurden zwei gängige Modelle angefertigt, klinisch eingesetzt und in Bezug auf Handhabung, universelle Einsetzbarkeit und Ergebnisqualität getestet.Um einen Großteil der Anforderungen im Bereich der präoperativen Röntgendiagnostik zu erfüllen, wurde eine Orientierungshilfe mit Sondierungsfunktion („Röntgen-Pin“) entwickelt. Der Einsatz und diagnostische Wert wurden in einem klinisch prospektiven Studiendesign überprüft.Ergebnisse und Schlussfolgerung:Der entstandene Röntgenbehelf hat eine Gesamtlänge von 3,5 mm, trägt an seinem Ende eine Kugel und gleicht prinzipiell einer herkömmlichen Stecknadel. Durch die konische Form lässt er sich an der geplanten Insertionsstelle leicht in die Schleimhaut einbringen. Er ist zuverlässig lagestabil und gewährleistet eine gute Beurteilung der späteren Schraubenposition. Vorbiegungen, Justierungs- und Befestigungsversuche entfallen. Er kann in allen Regionen, so auch palatinal, eingesetzt werden. Klinisch zeigte er eine einfache und sichere Anwendbarkeit und erwies sich als eine kostengünstige Alternative.

Shear Bond Strength of Orthodontic Brackets Bonded with Self-etching Primer to Intact and Pre-conditioned Human Enamel

Objective:The purpose of this study was to evaluate the shear bond strength of orthodontic bracket when bonded to pre-conditioned and intact enamel using a self-etching primer within 6 hours and after thermal cycling.Material and Methods:One hundred and twenty freshly-extracted human teeth were divided into four groups according to how the buccal surface to be bonded had been pre-conditioned: 1) acid-etched with 37% phosphoric acid, 2) sand-blasted with 50 microns aluminum-oxide, 3) matted with diamond burr, and 4) intact enamel used as control. Orthodontic metal brackets were bonded to the teeth using the same composite resin (Transbond™ XT) and self-etching primer (Transbond™ Plus Self-Etching Primer). Brackets were debonded within 6 hours or after thermal cycling for 2500 times (5 °C – 37 °C – 55 °C). Shear bond strength was measured on a testing machine at a crosshead speed of 3 mm/min. The bracket-failure interface was quantified according to the modified adhesive remnant index score (ARI). Data were analyzed using the two-way ANOVA test, Scheffé confidence interval of differences of means, and the chi-square test (p < 0.05).Results:All the pre-conditioned groups showed significantly higher shear bond strength before and after thermal cycling than the control group. There was no significant correlation between thermal cycling and shear bond strength. The ARI scores revealed that the bond failed primarily on the adhesive-enamel interface in all groups before and after thermal cycling, with the exception of the acid-etched group, whose bonds failed mainly on the adhesive-bracket interface after thermal cycling.Conclusion:The authors recommend that the enamel be preconditioned before applying the self-etching primer when greater shear bond strength is desired.ZusammenfassungZiel:Ziel der Studie war die Ermittlung der Scherhaftfestigkeit von auf vor- und unbehandelten Schmelzoberflächen adhäsiv befestigten Brackets unter Verwendung eines selbstkonditionierenden Primers. Dabei waren die Versuche nach 6-stündiger Lagerung im Wasser bzw. nach Temperaturwechsel-Belastung der Proben angesetzt.Material und Methodik:Anhand der Konditionierung ihrer Bukkalflächen wurden 120 frisch extrahierte humane Zähne in vier Gruppen unterteilt: 1. konventionelle Ätzung der Schmelzoberfläche mit 37%iger Phosphorsäure, 2. gestrahlte Schmelzoberfläche mit 50 μm Aluminiumoxid-Partikeln, 3. Oberflächenbearbeitung mit diamantiertem Schleifkörper und 4. intakter Schmelz als Referenzgruppe. Unter Verwendung desselben Komposit klebers (Transbond™ XT) und selbstkonditionierenden Primers (Transbond™ Plus Self-Etching Primer) wurden Metallbrackets auf die Bukkalflächen der Zähne geklebt. Die Brackets wurden entweder nach 6 Stunden Wasserlagerung oder nach 2500 Zyklen einer Temperaturwechsel-Belastung (5 °C − 37 °C − 55 °C) wieder von den Zähnen abgelöst. Die Scherhaftung wurde in einer Materialprüfapparatur unter einer Vorschubgeschwindigkeit von 3 mm/min getestet. Das Versagen des Adhäsivverbundes am Schmelz-Bracket-Übergang wurde über eine modifizierte ARI-Skala (Adhesive remnant index score) erfasst. Die Ergebnisse wurden durch zweifaktorielle Varianzanalyse (ANOVA), den Signifikanztest nach Scheffé und den χ2-Test (p < 0,05) statistisch bewertet.Ergebnisse:Unabhängig von der beschriebenen Lagerung der Proben zeigten die Zähne aus den vorbehandelten Gruppen eine signifikant höhere Scherhaftfestigkeit als die Kontrollgruppe. Es war kein signifikanter Einfluss der Temperaturwechsel-Belastung auf die Scherhaftung nachweisbar. Die ARI-Bewertung zur Frakturanalyse belegte, dass in beiden Testreihen hauptsächlich die Adhäsiv-Schmelz-Verbindung versagte, mit Ausnahme der zusätzlich vorgeätzten Proben, bei denen der Frakturbereich nach Thermocycling meist an der Grenzfläche Bracket-Adhäsiv lag.Schlussfolgerung:Nach den vorliegenden Ergebnissen befürworten die Autoren zur Steigerung der Scherhaftung eine zusätzliche Schmelzkonditionierung vor dem Auftragen von selbstätzenden Primern.

Conservative Orthodontic Primary Care of Four Newborns with the Pierre-Robin Sequence Triad

Newborns with Pierre-Robin sequence often suffer from serious or even life-threatening obstructions in the respiratory tract resulting from anatomic malformations (micrognathia, glossoptosis and potentially a median cleft palate). Such babies require immediate effective therapeutic measures. Our case descriptions of four babies with the typical triad illustrate the application of a modified upper plate with an individually-adjustable pharyngeal spur. Precise and individually-modifiable adaptation of the plates pharyngeal parts – depending on the developmental stage – permit the narrow airway to be opened, which then affects the tongues position and the sagittal position of the mandible.ZusammenfassungNeugeborene mit Pierre-Robin-Sequenz haben durch die direkten Folgen ihrer anatomischen Fehlbildungen (Mikrogenie, Glossoptose und fakultativ mediane Gaumenspalte) häufig schwere bis lebensbedrohliche Atemwegsobstruktionen, die eine sofortige und effektive Einleitung therapeutischer Maßnahmen notwendig machen. Unsere Fallschilderungen von vier Säuglingen mit typischer Ausprägung der Trias beschreiben die Anwendung einer modifizierten Gaumenplatte mit individuell einstellbarem pharyngealem Sporn. Eine exakte und entwicklungsbedingt individuell modifizierbare Anpassung der pharyngealen Plattenanteile ermöglicht die Öffnung der verengten Atemwegspassage bei gleichzeitiger sukzessiver Beeinflussung der Zungenlage und der sagittalen Unterkieferposition.

Prevalence and development of KIG-relevant symptoms in primary school students from Frankfurt am Main.

Objective:To determine the actual need for orthodontic treatment in the late mixed dentition according to the German KIG system (Kieferorthopädische Indikationsgruppen = Orthodontic Indication Groups). By comparing the findings with those of the early mixed dentition, we aimed to evaluate whether a change in the spectrum of malocclusions would occur.Subjects and Methods:Dental check-ups took place in schools in Frankfurt am Main, during which the orthodontically-relevant symptoms of 1251 schoolchildren (female 49.5%, male 50.5%) in grades 4 and 5 were recorded and compared with findings documented 4 years earlier in the same classes at the same schools.Results:Of those orthodontic malocclusions in need of therapy and covered by the statutory health insurance, lateral crossbite and enlarged overjet (more than 6 mm) dominated by 9.2% and 8.7%, respectively, among the 9- to 11-year-old children. Of all the malocclusions recorded within the KIG-group showing a treatment need degree ≥ 3, category D4 (overjet greater than 6 mm) at 17.4% was the most frequent, followed by K4 (unilateral crossbite) at 15.3%, and M4 (negative overjet up to −3 mm) at 14.9%. 41.4% of all the children examined presented a treatment indication according to statutory health insurance directives (KIG ≥3). The 10% reduction in treatment cases financed by statutory health insurance has been achieved in any case [1], as mandated by health policy.Conclusions:Our comparison of results gathered from 2000 and 2004 showed that as the children grew older, the prevalence of already-enlarged overjets increased, as did the frequency of deep bite. We observed fewer frontal open bites and crossbites in late mixed dentition. Treatment need according to current statutory health insurance directives was clearly higher in the late mixed dentition (41.4%) than in the early mixed dentition (8%).ZusammenfassungZiel:Unter Berücksichtigung der Kieferorthopädischen Indikationsgruppen-(KIG-)Klassifikation sollte der aktuelle kieferorthopädische Behandlungsbedarf bei Kindern in der späten Wechselgebissphase bestimmt werden. Durch Gegenüberstellung der Daten mit den Befunden aus dem frühen Wechselgebiss ist eine mögliche Veränderung im Anomaliespektrum festzustellen.Probanden und Methodik:Im Rahmen der schulzahnärztlichen Untersuchung in Frankfurt am Main wurden bei 1251 Schülern (weiblich 49,5%, männlich 50,5%) der vierten und fünften Jahrgangsstufe kieferorthopädisch relevante Befunde erfasst und mit vor 4 Jahren an denselben Schulen und Klassen erhobenen Daten verglichen.Ergebnisse:Unter den festgestellten Zahnstellungs- und Kieferanomalien mit großer Therapiebedürftigkeit im Sinne einer von den Krankenkassen finanzierten Behandlung dominierten in der Gruppe der 9- bis 11-Jährigen der laterale Kreuzbiss mit 9,2% und die vergrößerte sagittale Frontzahnstufe (über 6 mm) mit 8,7%. Unter allen registrierten Anomalien der KIG-Gruppe ≥3 waren die Kategorien D4 (sagittale Stufe über 6 mm) mit 17,4%, K4 (einseitiger Kreuzbiss) mit 15,3% und M4 (mesiale Stufe bis −3 mm) mit 14,9% am häufigsten vertreten. Eine Behandlungsindikation im Sinne der gesetzlichen Krankenversicherung (KIG ≥3) fand sich in 41,4% aller untersuchten Fälle. Die gesundheitspolitisch gewollte Reduzierung der vertragszahnärztlichen Behandlungsfälle um 10% [1] ist somit in jedem Fall gelungen.Schlussfolgerungen:Der Vergleich der Ergebnisse aus den Jahren 2000 und 2004 zeigte, dass mit zunehmendem Alter die Prävalenz einer bereits vergrößerten Frontzahnstufe anstieg und die Häufigkeit eines tiefen Bisses zunahm. Im späten Wechselgebiss wurde eine geringere Anzahl an frontal offenen Bissen und generell an Kreuzbissen festgestellt. Die Behandlungsbedürftigkeit entsprechend den jeweils gültigen GKV-Richtlinien im späten Wechselgebiss war mit 41,4% deutlich höher als im frühen Wechselgebiss mit 8,0%.

Tooth autotransplantation in a free iliac crest graft for prosthetic reconstruction.

This report documents successful tooth autotransplantation to a free iliac crest graft in an exemplar case. A 14-year-old male patient was operated thrice with increasing amounts of resection for recurrent odontogenic myxoma. When mandibular continuity resection finally was performed, a free iliac crest block autotransplant was used for reconstruction. Upon metal removal 5 months later, 3 wisdom teeth with two-thirds complete root development were transplanted to the free graft and retained by fixed orthodontic appliances including skeletal anchorage with orthodontic microscrews. Tooth graft taking was awaited for 8 weeks with retention. Following undisturbed healing without occlusal forces, 6 months of orthodontic treatment intentionally extruded the autotransplanted teeth to antagonist contact. The third and most dorsal tooth became mobile after 3 months and was lost. The surviving 2 teeth were fitted by a prosthetic bridge as extrusion into the occlusal plane was not completely successful. This exemplar case shows benefit of tooth autotransplants in selected cases of jaw reconstruction with distal bone autotransplants as alternative to dental titanium implants and suprastructures. Orthodontic microscrews can moreover support tooth movement and positioning as anchorage device in altered anatomy.

Effects of Conventional Anchorage on Premolar Root Development during Treatment with a Pendulum Appliance

Objective:By metrically analyzing orthopantomograms, we aimed in this study to retrospectively investigate whether maxillary premolars used as anchoring teeth during molar distalization with pendulum appliances would reveal inhibited root development.Patients and Methods:The upper molars were distalized with a modified pendulum appliance (Pendulum K) in 36 adolescents (14 males, 22 females, mean age 12.3 years). Mean treatment period was 19.5 weeks. Orthopantomograms of each patient were taken at the start (time point T1) and after completion of molar distalization (time point T2). The enlargement of the posterior region was ascertained individually quadrant by quadrant for each radiograph, followed by measurement of the vestibular tooth lengths of the premolars whose root development was for the most part not yet complete. To assess further root development in the premolar region, the differences were calculated between tooth lengths at the start and end of treatment.Results:During treatment with the pendulum appliance a general increase in tooth lengths in the anchorage region was observed (1.37 ± 1.70 mm, p<0.0001). Differentiated by dental age, we noted increases in tooth lengths of patients with second molars in the budding stage (patient group PG 1: 0.93 ± 1.37 mm, p<0.0001) as well as of patients with fully-erupted second molars (patient group PG 2: 1.81 ± 1.88 mm, p<0.0001). Both groups demonstrated greater increases in the second premolars than the first premolars; the increases group-wise were larger in PG 2 than PG 1. However, both the group comparison (PG 1 versus PG 2) and the side comparison (right versus left) (differen- tiated into first and second molars) showed no statistically relevant differences. Visual assessment of the radiographs revealed no evidence of treatment-related root deviations.Conclusion:A highly complex system of forces acts on the anchoring teeth during molar distalization with the conventionallyanchored Pendulum K. However, the Pendulum K appliance’s specific biomechanics make it possible to transfer the reactive forces and moments to the anchorage unit so that they remain within the physiological range, allowing uninhibited premolar root development. This also applies after completed eruption of the second molars, when the treatment period and hence duration of exposure to the active and reactive forces and moments arising during molar distalization are comparatively increased.ZusammenfassungZiel:Ziel der Studie war es, retrospektiv durch metrische Auswertung von Panoramaschichtaufnahmen die Prämolaren des Oberkiefers, die während der Molarendistalisation mit Pendelapparaturen als Verankerungszähne herangezogen wurden, auf das Vorkommen von Entwicklungshemmungen der Wurzeln zu untersuchen.Patienten und Methodik:Bei 36 Jugendlichen (14 männlich, 22 weiblich, Durchschnittsalter 12,3 Jahre) wurden mit einer modifizierten Pendelapparatur (Pendulum K) die Molaren des Oberkiefers distalisiert. Die durchschnittliche Behandlungsdauer betrug 19,5 Wochen. Von jedem Patienten wurden Panoramaschichtaufnahmen zu Beginn (Zeitpunkt T1) und nach Abschluss der Molarendistalisation (Zeitpunkt T2) angefertigt. Für jedes Röntgenbild wurde quadrantenweise die Vergrößerung des Seitenzahnbereichs individuell ermittelt. Danach erfolgte die Vermessung der vestibulären Zahnlängen der Prämolaren, deren Wurzelentwicklung zum größten Teil noch nicht abgeschlossen war. Zur Beurteilung der weiteren Wurzelentwicklung im Prämolarenbereich wurden die Differenzen aus den Zahnlängen zu Beginn und zum Abschluss der Behandlung gebildet.Ergebnisse:Unter der Pendelapparaturbehandlung kam es allgemein zu einer Zunahme der Zahnlängen im Verankerungsbereich (1,37 ± 1,70 mm, p<0,0001). Differenziert nach Dentitionsstadien kam es zu Zunahmen der Zahnlängen sowohl bei Patienten mit zweiten Molaren im Keimstadium (Patientengruppe PG 1: 0,93 ± 1,37 mm, p<0,0001) einerseits als auch bei Patienten mit vollständig durchgebrochenen zweiten Molaren (Patientengruppe PG 2: 1,81 ± 1,88 mm, p<0,0001) andererseits. Dabei waren in den Gruppen die Zunahmen bei den zweiten Prämolaren jeweils größer als bei den ersten Prämolaren, zwischen den Patientengruppen die Zunahmen in der PG 2 jeweils größer als in der PG 1. Sowohl der Gruppenvergleich (PG 1 versus PG 2) als auch der Seitenvergleich (rechts versus links) zeigten jedoch, differenziert nach ersten und zweiten Molaren, keine statistisch relevanten Unterschiede. Die visuelle Befundung der Röntgenbilder ergab keine Hinweise auf therapeutisch bedingte Wurzeldeviationen.Schlussfolgerung:Bei der Molarendistalisation mit dem konventionell verankerten Pendulum K wirkt ein hochkomplexes Kräftesystem auf die Verankerungszähne. Die spezielle Biomechanik der Pendulum-K-Apparatur ermöglicht es jedoch, die reaktiven Kräfte und Momente so auf die Verankerungseinheit zu übertragen, dass diese im physiologischen Bereich bleiben und Entwicklungshemmungen der Prämolarenwurzeln ausbleiben. Dies gilt auch nach vollständigem Durchbruch der zweiten Molaren, wenn sich die Behandlungsdauer und somit die Expositionsdauer der bei der Molarendistalisation auftretenden aktiven und reaktiven Kräfte und Momente vergleichsweise erhöhen.

Interdisciplinary Cooperation Exemplified by Two Complex Cases of Enamel Erosion

Objective:Students of the Frankfurt am Main University Hospital participate in an interdisciplinary instructional unit in which they are presented with complex interdisciplinary findings and previous diagnostic records that are discussed in the patient’s presence.We have recently observed a growing number of patients presenting defects of dental hard tissue in the form of erosions, defined as a loss of dental hard tissue due to the frequent and direct effect of acids not involving micro-organisms. These patients also presented marked malocclusions. For the most part, the diagnoses involve operative dentistry, dental prosthetics, orthodontics, oral, maxillofacial and plastic surgery. The clinicians discuss causes and therapeutic alternatives, at which point the therapeutic course is determined in consultation with the patient.Case Histories:We present herein two exemplary cases complex in etiology, as well as in treatment planning and realization. The case descriptions illustrate the importance of interdisciplinary agreement and cooperation in difficult courses of therapy, illustrating that, in the interest of the patient, it makes sense to establish interdisciplinary networks.ZusammenfassungHintergrund:Den Studierenden der Universitätsklinik Frankfurt am Main werden in einer interdisziplinär angelegten Unterrichtsveranstaltung komplexe, fachübergreifende Befunde vorgestellt, die unter persönlicher Anwesenheit des Patienten und mit allen erforderlichen, vorab erstellten diagnostischen Unterlagen erörtert werden.In letzter Zeit stellten sich gehäuft Patienten mit Zahnhartsubstanzdefekten in Form von Erosionen vor. Erosionen sind als Zahnhartsubstanzverlust durch häufige direkte Säureeinwirkung ohne Beteiligung von Mikroorganismen definiert. Gleichzeitig wiesen diese Patienten eine ausgeprägte Dysgnathie auf. Grundsätzlich stellen die Disziplinen Zahnerhaltungskunde, Zahnärztliche Prothetik, Kieferorthopädie, Oralchirurgie und Mund-, Kiefer- und Plastische Chirurgie gemeinsam die Diagnose, diskutieren Ursache und therapeutische Alternativen und legen im Anschluss den genauen Therapieweg in Absprache mit dem Patienten fest.Fallberichte:An zwei Behandlungsberichten wird die Komplexität der Ätiologie sowie der Therapieplanung und Durchführung beispielhaft veranschaulicht. Die kasuistischen Darstellungen verdeutlichen die Bedeutung der interdisziplinären Absprache und Kooperation bei schwierigen Behandlungen. Sie zeigen, dass es im Interesse der Patienten sinnvoll ist, fachüberbergreifende Netzwerke zu etablieren.