Franz-Günter Sander

Root Resorptions in Upper First Premolars after Application of Continuous Torque Moment Intra-Individual Study

AbstractMaterial and Method: With the purpose of investigating the occurrence, localization and extension of possible root resorptions after fixed appliance treatment with a continuous torque force, 28 upper first premolars orthodontically indicated for extraction from 14 patients were analyzed by scanning electron microscopy. Tooth movement was carried out with continuous moments of different magnitudes (300 cNmm, and 600 cNmm), using a biomechanical model with superelastic wires (stainless steel-NiTi-SE), which was specially designed and individually calibrated. The teeth were divided into one control group with four premolars (non-moved) from two patients, and two experimental groups (300 cNmm and 600 cNmm respectively) with six patients each. Each group was distributed intra-individually as follows: the right first premolar of six patients was extracted after 1 week of movement, the left first premolars were removed after 2, 3 and 4 weeks. After extraction, teeth were fixed, treated with 2% sodium hypochlorite solution for 6 hours in order to remove the organic tissue components, dehydrated, and metalcoated in a Balzers SCD 050 apparatus. Results: The analysis in a scanning electron microscope (Jeol 6100, at 10–15 kV) revealed many resorption lacunae in the root surface, mainly on the lingual side in the apical third of the roots. Resorption processes were also observed on the buccal root surface in the cervical third. All experimental teeth showed resorption areas. Teeth which had been moved for a longer time period and with a higher magnitude of applied moments showed a higher degree of root resorption in width as well as in depth. Higher magnitude of moments produced exposure of root dentine, evidencing pronounced root resorption.ZusammenfassungMaterial und Methode: 28 erste obere Prämolaren von 14 Patienten, die aus kieferorthopädischen Gründen zur Extraktion vorgesehen waren, wurden rasterelektronenmikroskopisch untersucht, um die Präsenz, die Lage und die Ausdehnung möglicher Wurzelresorptionen während kontinuierlichem Torque zu untersuchen. Das kontinuierliche Moment unterschiedlicher Größe (300 cNmm und 600 cNmm) wurde durchgeführt mit Hilfe einer biomechanischen Apparatur mit superelastischen Drähten (NiTi-SE-Stahl), die individuell entwickelt und kalibriert war. Es erfolgte eine Einteilung der Zähne in eine Kontrollgruppe mit vier Prämolaren (nicht bewegt) von zwei Patienten und zwei experimentelle Gruppen (300 cNmm und 600 cNmm) von jeweils sechs Patienten. Jede Gruppe wurde intraindividuell wie folgt eingeteilt: Die ersten rechten Prämolaren von sechs Patienten wurden, nachdem sie 1 Woche bewegt wurden, extrahiert, die ersten linken Prämolaren wurde jeweils nach 2, 3 und 4 Wochen extrahiert. Nach der Extraktion wurden die Zähne für 6 Stunden in 2% Natriumhypochloritlösung gelegt, um die organischen Teile zu entfernen. Es erfolgte die Trocknung und Metallbeschichtung im Balzers-SCD-050-Gerät. Ergebnisse: Die Untersuchung mit dem Rasterelektronenmikroskop zeigte viele Konkavitäten (Resortionslakunen), die sich hauptsächlich auf der lingualen Fläche des apikalen Wurzeldrittels befanden. Diese fanden sich auch auf der bukkalen Fläche des zervikalen Drittels. Alle bewegten Zähne wiesen resorptive Bereiche auf. Zähne, die über einen längeren Zeitraum mit größeren Momenten bewegt worden waren, zeigten stärkere Resorptionen in Breite und Tiefe. Größere Momente erzeugten eine Freilegung des Dentins und ausgeprägte Wurzelresorptionen.

Determination of the Mechanical Properties of the Periodontal Ligament in a Uniaxial Tensional Experiment

Abstract.Background: The periodontal ligament is a soft connective tissue which joins the tooth root to the alveolus and thus provides for anchorage of the tooth in the alveolar bone. Due to its composition of elastic and viscous components, this tissue displays viscoelastic material properties.In a previous study [4], in vitro experiments revealed typical viscoelastic material properties of the periodontal ligament in samples from pig mandibles. These properties included force relaxation, hysteresis, and dependence on loading history. Material and Methods: Based on those experiments, a dependence of tooth displacement on loading velocity was registered in the present study and the stress-strain behavior of the periodontal ligament was examined until the tissue ruptured. For this purpose, segments of the periodontal ligament taken from anterior teeth from the pig mandible were tested in a purpose-developed clamping fixture in a uniaxial tensional experiment. Result: It was found that the initial phase of the stress-strain curve in particular was dependent on loading velocity and that the shape of the hysteresis curve was subject to a variation in loading velocity. The stress-strain behavior of the periodontal ligament was characterized, divided into several phases, and the elastic modulus of the initial and the linear phase of the curve was determined at different loading velocities. Conclusion: Knowledge of the material properties of the periodontal ligament is fundamental to an understanding of orthodontic tooth movement and thus to selection of an optimal force system for orthodontic treatment.Zusammenfassung.Hintergrund: Das Parodontalligament ist ein weiches Bindegewebe, das die Zahnwurzel mit der Alveole verbindet und somit für die Verankerung des Zahnes im Alveolarknochen sorgt. Aufgrund seiner Zusammensetzung aus elastischen und viskosen Komponenten zeigt dieses Gewebe ein viskoelastisches Materialverhalten.In einer vorangehenden Studie [4] wurden anhand von “In-vitro”-Experimenten an Messproben aus dem Schweinekiefer bereits typische Eigenschaften des viskoelastischen Materialverhaltens des Parodontalligaments nachgewiesen. Dazu gehörten die Kraftrelaxation, die Hysterese und die Abhängigkeit von der Belastungsgeschichte. Material und Methoden: Aufbauend auf den vorangehenden Experimenten wurde in dieser Studie die Abhängigkeit der Zahnauslenkung von der Belastungsgeschwindigkeit nachgewiesen sowie das Spannungs-Dehnungs-Verhalten des Parodontalligaments bis zum Bruch untersucht. Dazu wurden Segmente aus dem Parodontalligament von Frontzähnen des Schweinekiefers in einem speziell entwickelten Zangenaufbau im einachsigen Zugversuch getestet. Ergebnis: Es stellte sich heraus, dass vor allem die initiale Phase der Spannungs-Dehnungs-Kurve von der Belastungsgeschwindigkeit abhing und auch die Form der Hysteresekurve einer Variation der Belastungsgeschwindigkeit unterlag. Das Spannungs-Dehnungs-Verhalten des Parodontalligaments wurde charakterisiert, in mehrere Phasen eingeteilt und der Elastizitätsmodul der initialen und linearen Phase unter verschiedenen Belastungsgeschwindigkeiten bestimmt. Schlussfolgerung: Eine Kenntnis der Materialeigenschaften des Parodontalligaments ist wesentlich für das Verständnis der orthodontischen Zahnbewegung und damit für die Auswahl eines optimalen Kraftsystems zur kieferorthopädischen Behandlung.

Experiments to Determine the Material Properties of the Periodontal Ligament

AbstractPhysiology of the Periodontal Ligament: The periodontal ligament is a soft biological tissue that controls tooth movement under physiological loads by joining tooth and alveolar bone. Its various components differ in their material properties. Their spatial configuration and interaction are responsible for the reaction of the tissue in a loading situation. Due to the combination of fluid and elastic elements the periodontal ligament shows a viscoelastic behavior typical of soft biological tissues. It is characterized by non-linearity and time dependency, and additonally depends on loading history. Behavior under External Loads: In orthodontics, external loads are applied to the tooth crowns using orthodontic appliances. Since stresses and strains in the periodontal tissue, caused by the initial tooth movement, stimulate alveolar bone remodeling and thus orthodontic tooth movement, knowledge of the material properties of the periodontal ligament is fundamental to selection of an optimal force system for targeted tooth movement. Own Experiments: For this reason, typical properties of the viscoelastic material behavior of the periodontal ligament were tested experimentally in the present study, using samples from pig mandibles. This enabled the properties of force relaxation and hysteresis of this tissue, both of which depend on loading history, to be verified. Conclusion: The experimental results allow charcterization of the tissue and thus contribute to an understanding of the biomechanics of tooth displacement under externally applied loads.ZusammenfassungPhysiologie des Parodontalligaments: Das Parodontalligament ist ein biologisches Gewebe, das als Verbindungselement zwischen Zahn und Kieferknochen die Bewegung eines Zahnes unter einer phsiologischen Belastung kontrolliert. Es setzt sich aus mehreren, in Bezug auf die Materialeigenschaften sehr verschiedenen Komponenten zusammen. Dabei sind die räumliche Anordnung und das Zusammenspiel der einzelnen Komponenten verantwortlich für die Reaktion des Gewebes auf eine äußere Belastung. Aufgrund der Kombination von flüssigen und elastischen Elementen hat das Parodontalligament ein viskoelastisches Materialverhalten, wie es für weiche biologische Gewebe typisch ist. Dieses ist gekennzeichnet durch Nichtlinearität und Zeitabhängigkeit und zeigt zudem eine Abhängigkeit von der Belastungsgeschichte. Belastungsverhalten: Eine äußere Belastung wird auch in der Kieferorthpädie in Form von kieferorthopädischen Behandlungselementen auf die Zahnkronen aufgebracht. Da die durch die initiale Zahnbewegung verursachten Spannungs- und Dehnungsverteilungen im Parodontalgewebe einen Anreiz zum Umbau des Alveolarknochens und damit zur orthodontischen Zahnbewegung geben, ist für die Wahl eines optimalen Kraftsystems für eine gezielte Zahnbewegung die Kenntnis der Materialeigenschaften des Parodontalligaments grundlegend. Eigene Untersuchungen: Es wurden deshalb in dieser Arbeit experimentell an Messproben aus dem Schweinekiefer in vitro typische Eigenschaften des viskoelastischen Materialverhaltens des Parodontalligaments untersucht. Für dieses Gewebe konnten die Eigenschaften der Kraftrelaxation und der Hysterese nachgewiesen werden, die beide zusätzlich eine Abhängigkeit von der Belastungsgeschichte zeigten. Schlussfolgerung: Die experimentellen Ergebnisse dienen zur Charaktersierung des Gewebes und damit zum Verständnis der Biomechanik der initialen Zahnauslenkung unter einer äußeren Belastung.

Development of a model for the simulation of orthodontic load on lower first premolars using the finite element method.

Aim:This study was undertaken to calculate the stress in the tooth, surrounding periodontal ligament, and in the alveolar bone when a lower first premolar is subjected to intrusion or torque movement using a constant moment. Root resorptions occur even when very low forces and moments are used in orthodontic therapy. It is therefore of great interest to determine and measure the stress that occurs under particular treatment conditions in the periodontal ligament.Material and Methods:In this study, three finite element calculations were carried out with a realistic 3D model developed by CT data that consisted of a lower premolar, the surrounding periodontal ligament and alveolar bone. In close reference to the in-vivo experiments carried out by Faltin et al. [3, 5, 6] in São Paulo, Brazil, our model was subjected to an intrusive force on the premolar of 0.5 N and a lingual root torque of 3 Nmm.Results:The three main stress directions and hydrostatic stress were quantified in all the surrounding tissues, revealing that the hydrostatic stress profile in the periodontal ligament correlated closely with resorption findings in Faltin et al.’s patients. Resorption occurred in the experimental study in Brazil when the hydrostatic stress exceeded capillary blood pressure in the periodontal ligament.Conclusion:We maintain that hydrostatic stress represents a suitable indicator for potential root resorptions caused by higher forces and moments, making it a helpful tool in the development of new orthodontic appliances. We must of course mention that there are many factors other than forces that are responsible for resorptions. But at the moment, only the force can be influenced by the orthodontist.ZusammenfassungZiel:Das Ziel dieser Studie war die Untersuchung der Spannungen, die im Zahn und im umgebenden Parodontalligament und Alveolarknochen auftreten, wenn ein Prämolar einer Intrusion oder einem Torque ausgesetzt ist. Da Wurzelresorptionen selbst bei kleinen externen Kräften und Momenten als Nebenwirkungen einer kieferorthopädischen Therapie auftreten können, ist es von großem Interesse, die Spannungen, die bei einer bestimmten Behandlungssituation im Zahnhalteapparat auftreten, im Hinblick auf die Entstehung von Resorptionserscheinungen zu bestimmen und zu beurteilen.Material und Methoden:In dieser Studie wurde ein realitätsgetreues dreidimensionales Finite-Elemente-Modell eines unteren Prämolaren sowie des umgebenden Parodontalligamentes und Alveolarknochens aus Computertomographie-Daten generiert. In Anlehnung an In-vivo-Experimente, die in São Paulo, Brasilien von Faltin et al. [3, 5, 6] durchgeführt wurden, wurde das Modell mit einer intrusiven Kraft von 0,5 N bzw. einem lingualen Wurzeltorque von 3 Nmm belastet.Ergebnisse:In allen beteiligten Geweben wurden die drei Hauptspannungen sowie der hydrostatische Spannungsanteil ausgewertet. Es zeigte sich, dass das Profil des hydrostatischen Spannungsanteils im Parodontalligament sehr gut mit den in vivo gefundenen Resorptionen der Zahnwurzel korrelierte. Resorptionserscheinungen traten außerdem gerade an denjenigen Stellen der Zahnwurzel auf, wo der hydrostatische Spannungsanteil den kapillären Blutdruck im Parodontalligament überschritt.Schlussfolgerung:Der hydrostatische Spannungsanteil kann als geeigneter Indikator für das Auftreten von Wurzelresorptionen aufgefasst und für die Entwicklung neuer Behandlungselemente zur Vermeidung solcher Resorptionen verwendet werden. Es muss allerdings darauf hingewiesen werden, dass es neben den Kräften auch noch viele andere Faktoren für die Entstehung von Resorptionen gibt.

Root resorptions in upper first premolars after application of continuous intrusive forces

A scanning electron microscopy study of possible root resorptions and their localization after application of continuous forces of different magnitudes was conducted. Twelve upper first premolars, indicated for extraction, were previously intruded with constant forces. The teeth were divided into 3 groups: 1. non-moved control teeth, 2. continuous force application of 50 cN for 4 weeks, 3. continuous force application of 100 cN for 4 weeks. Specially designed NiTi-SE-stainless steel springs were utilized to exert the actual forces. After experimental tooth movement, the extracted teeth were dehydrated, metal-coated and examined by scanning electron microscopy. The intruded teeth showed resorptive areas consisting of lacunae (concavities) in the mineralized root surface. The teeth moved with 50 cN showed in the apical third several, in the medial third few, and in the cervical third no resorptive areas. In the case of the teeth moved with 100 cN, we observed resorptive areas in most of the apical third—including the apex contour—, several in the medial third, and none in the cervical third. In the control group no resorptions were observed. Thus, our results suggest that intrusion of human teeth with continuous forces induces root resorption, depending on the magnitude of force applied.ZusammenfassungEine histologische Studie der möglichen Wurzelresorptionen und ihre Lokalisation bei der Anwendung kontinuierlicher Kräfte unterschiedlicher Größe wurde durchgeführt. Zwölf erste obere Prämolaren, die im Rahmen einer Extraktionstherapie entfernt werden sollten, wurden vorher mit konstanten Kräften intrudiert. Es erfolgte eine Einteilung in drei Gruppen: 1. nichtbewegte Kontrollzähne, 2. kontinuierliche Kraftapplikation mit 50 cN für vier Wochen, 3. kontinuierliche Kraftapplikation von 100 cN für vier Wochen. Zur Anwendung kamen speziell gefertigte NiTi-SE-Stahl-Federn, die die jeweiligen Kräfte ausübten. Die entfernten Zähne wurden nach entsprechender Aufarbeitung metallbeschichtet und in einem Rasterelektronenmikroskop untersucht. Die resorptiven Bereiche zeigten sich in Form von Lakunen (Konkavitäten) im Bereich der mineralisierten Wurzeloberfläche der intrudierten Zähne. Die mit 50 cN bewegten Zähne zeigten im apikalen Drittel mehrere, im medialen Drittel selten und im zervikalen Drittel keine resorptiven Bereiche. Bei den mit 100 cN bewegten Zähnen konnten resorptive Bereiche im überwiegenden Teil des apikalen Drittels-einschließlich der Wurzelspitzenkontur-, im mittleren Drittel nur gelegentlich und im zervikalen Drittel keine resorptiven Bereiche beobachtet werden. Bei der Kontrollgruppe traten keine Resorptionen auf. Eine Intrusion menschlicher Zähne mit kontinuierlichen Kräften verursacht Wurzelresorptionen, die von der angewandten Kraftgröße abhängig sind.

Contactless measurement of canine retraction by digital macrophotogrammetry during hybrid retractor application.

Abstract.A new contactless method for measuring tooth movements is presented. Digital macrophotogrammetry (DMP) enables the orthodontist to obtain information on the three-dimensional movement of a tooth at each session. Analysis of the DMP images provides information on the translation and toration of a tooth during treatment. It is conceivable that the introduction of DMP will make an important contribution to quality assurance.DMP application during canine retraction with the Hybrid Retractor® has pave the way for the orthodontic appliance to be correctly adjusted at each session.Despite intra- and interindividual differences during canine movement, for which the anisotropy of the bone seems to be basically responsible, a movement velocity of ca 1.2 mm is to be expected over the entire treatment period.The preconditions for the three-dimensional orientation and description of canine movement are:1. The markers on the brackets and attachments must be clearly visible throughout the treatment.2. The teeth to which the scaling frame is fixed should not move during treatment.3. Four measuring points should be visible on each bracket.4. The control points on the frame must be positioned three-dimensionally, and it must be possible to determine their position with sufficient accuracy in advance.In vitro calibration of the photogrammetry presented here yielded a resolution of 1 μm for translation and of better than 1/10° for rotation around the three spatial axes under optimal conditions.Zusammenfassung.Ein neues berührungsloses Verfahren zur Vermessung der Zahnbewegung wird vorgestellt. Die digitale Makrophotogrammetrie (DMP) ermöglicht dem Anwender, bei jeder Sitzung eine Information über die dreidimensionale Bewegung eines Zahnes zu gewinnen. Durch die Auswertung der DMP-Bilder entstehen somit Informationen über die Translation und Rotation eines Zahnes während der Behandlung. Es ist denkbar, dass durch Einführung der DMP ein wichtiger Beitrag zur Qualitätskontrolle geliefert wird.Die Anwendung der DMP bei der Retraktion des Eckzahnes mittels des Hybrid-Retraktors® eröffnete die Möglichkeit zur Korrektur der Behandlungsapparatur bei jeder Behandlungssitzung.Trotz intra- und interindividueller Unterschiede bei der Bewegung des Eckzahnes, für die im Wesentlichen die Anisotropie des Knochens verantwortlich zu sein scheint, kann über den gesamten Behandlungszeitraum mit einer Bewegungsgeschwindigkeit von ca. 1,2 mm pro Monat gerechnet werden.Die Voraussetzungen für die dreidimensionale Orientierung und Beschreibung der Eckzahnbewegung sind folgende:1. Die Markierungspunkte auf den Brackets und Attachments müssen während der gesamten Behandlung deutlich sichtbar sein.2. Die Zähne, auf denen der Passrahmen befestigt wird, sollten sich während der Behandlung nicht bewegen.3. Auf jedem Bracket sollten vier Messpunkte sichtbar sein.4. Die Passpunkte auf dem Rahmen müssen dreidimensional angeordnet sein, ihre Lage muss mit ausreichender Genauigkeit vorherbestimmt werden können.Eine in vitro durchgeführte Eichung der hier dargestellten Photogrammetrie ergab eine Auflösung von 1 μm bei der Translation und eine Auflösung von besser als 1/10° bei der Rotation um die drei Raumachsen unter optimalsten Bedingungen.

Biomechanical Investigation of the Hybrid Retraction Spring

Abstract: We succeeded in developing a retraction spring that shows virtually constant retracting forces up to an activation of about 4.5 mm through the use of various non-linear materials. Compared to all other known retraction springs, an actual bodily retraction is possible over a large range for the first time. The clinical application requires no more than one reactivation. The anti-tipping moment is 10 Nmm and is to be considered constant over the entire activation range. This anti-tipping moment produces an extrusive force for the canine and an intrusive force for the molar. This side-effect can be avoided by bending a sweep into the steel portion or compensated by bending a step into the steel portion of this retraction spring. The anti-rotational moment is about 3 to 5 Nmm measured over the entire activation range.In contrast to many other springs, the favorable M/F ratio for the anti-tipping movement allows an actual bodily retraction of canines. Even when the retracting force is no longer active, the moment that moves the root of the canine distally is still acting, so that the spring can also be used for the root movement. The M/F ratio for the anti-rotational movement is between 3 and 5 mm and therefore allows retraction of the canine without causing major distorotations. Customary brackets with a .018” or .022” horizontal slot can be used, as the spring is designed for a .018”× .018” vertical slot. Each spring can be used for both the left and the right canines. The steel portion allows second-order and if desired, third-order bends to be made. The additionally necessary bends have already been described. The hybrid retraction spring can also be applied for en masse retraction of incisors if a cross-tube is used for the anterior area.Zusammenfassung: Durch die Anwendung verschiedener nicht linearer Materialien ist es gelungen, eine Retraktionsfeder zu entwickeln, die bis zu einer Aktivierung von ca. 4,5 mm nahezu konstante retrahierende Kräfte aufweist. Gegenüber allen anderen bisher bekannten Retraktionsfedern wird hier erstmalig eine tatsächliche, körperliche Retraktion über eine größere Wegstrecke ermöglicht. Die klinische Anwendung benötigt nur maximal eine Nachaktivierung. Das Antikippmoment liegt bei 10 Nmm und ist über den gesamten Aktivierungsbereich als konstant zu betrachten. Dieses Antikippmoment erzeugt für den Eckzahn eine extrudierende und für den Molaren eine intrudierende Kraft. Dieser Nebeneffekt kann durch Einbiegen eines Sweeps in den Stahlteil dieser Retraktionsfeder aufgehoben bzw. durch Stufenbiegungen im Stahlteil kompensiert werden. Das Antirotationsmoment beträgt auch über den gesamten Aktivierungsbereich gemessen ca. 3 bis 5 Nmm.Das günstige M/F-Verhältnis für die Antikippbewegung ermöglicht im Gegensatz zu vielen anderen Federn eine tatsächliche körperliche Retraktion der Eckzähne. Auch wenn die retrahierende Kraft nicht mehr aktiv ist, so wirkt noch das Moment, das die Wurzel des Eckzahnes nach distal bewegt. Somit kann die Feder auch für die Wurzelbewegung genutzt werden. Das M/F-Verhältnis für die Antirotationsbewegung liegt zwischen 3 und 5 mm und erlaubt damit eine Retraktion es Eckzahnes, ohne dass es zu größeren Distalrotationen kommt. Durch die Ausführung der Feder für den Vertikalslot der Größe .018”× .018” können handelsübliche Brackets mit einem Horizontalslot .018” oder .022” genutzt werden. Jede Feder kann sowohl für linke als auch für rechte Eckzähne verwendet werden. Das vorhandene Stahlteil ermöglicht das Einbiegen von Biegungen zweiter oder, wenn gewünscht, auch dritter Ordnung. Die zusätzlich notwendigen Biegungen wurden beschrieben. Die Hybridretraktionsfeder kann auch für die En-Masse-Retraktion der Schneidezähne genutzt werden, wenn ein Kreuzröhrchen für die Front verwendet wird.

Intrusion mechanics according to Burstone with the NiTi-SE-Steel uprighting spring

ZusammenfassungDie Intrusionsmechanik nach Burstone kann als eine brauchbare Methode für die Intrusion der Schneidezähne angesehen werden. 1. Durch die Anwendung der NiTi-SE-Stahl-Aufrichtefedern können auf beiden Seiten des Frontzahnbogens relativ konstante Kräfte über einen großen Intrusionsbereich ausgeübt werden. 2. Durch die Einbiegung einer Tipback-Biegung im Stahlteil von 150‡ bzw. einer entsprechenden Kurvatur wird die hier vorgestellte Aufrichtefeder in den plastischen Bereich der Kraftkennlinie gebracht. 3. Die Anwendung von Gleithäkchen auf der Intrusionsfeder ermöglicht die Nachjustage für die Kraftübertragung auf den Frontzahnbogen. 4. Die Koppelung des Frontzahnbogens mit den Seitenzahnelementen durch eine Stahlligatur kann nur bedingt empfohlen werden, da sagittale Kräfte entstehen können. 5. Bei den vorgestellten erwachsenen Patienten kam es im Unterkiefer im Mittel zu einer Intrusion von 0,6 mm/Monat, wenn ein linearer Zusammenhang vorausgesetzt wird. 6. Eine Intrusionswirkung bei den Schneidezähnen ließ sich klinisch erst nach sechs bis acht Wochen feststellen. 7. Zur Kontrolle der Schneidezahnstellung während der Intrusion erweist sich die Anwendung des Torqueschlüssels als besonders sinnvoll, da unnötige Röntgenbilder dadurch vermieden werden. 8. Die tatsächliche Voraussage des Widerstandszentrums mit Hilfe von Fernröntgenbildern erwies sich als unbrauchbar. 9. Die maximale Intrusion der Unterkieferschneidezähne lag rechnerisch bei 7 mm. 10. Für die Retrusion und Intrusion der Oberkieferschneidezähne erwies sich der Torquesegmentbogen mit aufgekrimpten Häkchen und pseudoelastischen Federn zwischen den Molaren und den Krimphäkchen als sehr effektiv. Ohne Nachjustage kann die Oberkieferfront um insgesamt 7 mm retrudiert werden. 11. Durch die Anwendung vorgeformter Bögen und Teilbögen konnten konstante Kräfte und Momente übertragen werden.SummaryIntrusion mechanics according to Burstone can be regarded as a practicable method for the intrusion of incisors. 1. By applying the NiTi-SE-steel uprighting spring, relatively constant forces can be exerted over a large range of intrusion on both sides of the anterior tooth archwire. 2. By bending a 150‡ tipback bend or a curvature into the steel portion, the uprighting spring presented here is brought into the plastic range of the characteristic curve of force. 3. Application of sliding hooks on the intrusion spring permits readjustment for force transfer onto the anterior archwire. 4. Connecting the anterior archwire with the posterior elements by means of a steel ligature can be recommended only in some cases, because sagittally directed forces may be produced. 5. The adult patients presented showed an average intrusion of 0.6 mm/month, if a linear connection was presupposed. 6. An intrusive effect on the incisors could first be detected clinically after 6 to 8 weeks. 7. Application of a torque-key proves especially useful in controlling the incisor position during intrusion in order to avoid unnecessary radiography. 8. Actual prediction of the centre of resistance with the help of a cephalometric radiograph proved not to be feasible. 9. The calculated maximal intrusion of the mandibular incisors was 7 mm. 10. The torque-segmented archwire with crimped hooks and pseudoelastic springs between the molars and the crimped hooks proved very effective for retrusion and intrusion of maxillary incisors. The maxillary anterior teeth can be retruded by a total of 7 mm without readjustment. 11. Constant moments and forces could be transferred by applying preformed archwires and segmented archwires.Intrusion mechanics according to Burstone can be regarded as a practicable method for the intrusion of incisors. 1. By applying the NiTi-SE-steel uprighting spring, relatively constant forces can be exerted over a large range of intrusion on both sides of the anterior tooth archwire. 2. By bending a 150 degrees tip-back bend or a curvature into the steel portion, the uprighting spring presented here is brought into the plastic range of the characteristic curve of force. 3. Application of sliding hooks on the intrusion spring permits readjustment for force transfer onto the anterior archwire. 4. Connecting the anterior archwire with the posterior elements by means of a steel ligature can be recommended only in some cases, because sagittally directed forces may be produced. 5. The adult patients presented showed an average intrusion of 0.6 mm/month, if a linear connection was presupposed. 6. An intrusive effect on the incisors could first be detected clinically after 6 to 8 weeks. 7. Application of a torque-key proves especially useful in controlling the incisor position during intrusion in order to avoid unnecessary radiography. 8. Actual prediction of the centre of resistance with the help of a cephalometric radiograph proved not to be feasible. 9. The calculated maximal intrusion of the mandibular incisors was 7 mm. 10. The torque-segmented archwire with crimped hooks and pseudoelastic springs between the molars and the crimped hooks proved very effective for retrusion and intrusion of maxillary incisors. The maxillary anterior teeth can be retruded by a total of 7 mm without readjustment. 11. Constant moments and forces could be transferred by applying preformed arch wires and segmented arch wires.

Dynamic functional force measurements on an anterior bite plane during the night.

Abstract.Background:Anterior bite planes are used in removable and fixed appliance treatment. In removable appliance treatment the question arising is whether the delivered forces can achieve active intrusion in terms of their amplitude and duration. In fixed appliance treatment, the force effect on the incisors and associated pathologic side effects, in particular under the application of intrusion mechanics, have to be considered.Subjects and Method:The aim of the present study was to investigate the effects of an anterior bite plane during the night. For this purpose ten subjects underwent nocturnal sleep investigations by means of a telemetric system. A silicon force sensor was integrated into an anterior bite plane for continuous measurement of bite forces and of the frequency of occlusal contact with the plate.Results:The occlusal forces exerted on the anterior bite planes ranged between 3 and 80 N. The average forces were 5.5–24 N. The number of occlusal contacts varied between 39 and 558, with forces of between 7 and 9 N being registered in most cases. Major interindividual differences were detected in the magnitude of the force as well as in bite frequency. The intraindividual pattern of arising occlusal forces showed an intermittent force effect. No significant differences were found with regard to gender or growth pattern.Conclusions:In subjects with removable appliances, no active intrusion of teeth is possible during the night owing to the small number of occlusal contacts. Due to the partially very high forces in fixed appliance therapy, the integration of an anterior bite plane has to be assessed as critical in patients with unfavorable root geometry or bruxism.Zusammenfassung.Hintergrund:Frontale Aufbisse werden in der herausnehmbaren und festsitzenden Behandlung angewendet. In der herausnehmbaren Behandlung stellt sich die Frage, ob die entstehenden Kräfte bezogen auf Kraftgröße und Kraftdauer aktive Intrusionseffekte erzielen können. In der festsitzenden Behandlung sind der Krafteffekt auf die Inzisiven und damit verbundene pathologische Effekte, insbesondere bei applizierten Intrusionsmechaniken, zu hinterfragen.Probanden und Methode:Ziel der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung der Effekte eines frontalen Aufbisses während der Nacht. Dazu wurden an zehn Probanden Nachtschlafuntersuchungen mit einer Telemetrieanlage durchgeführt. An einer eingegliederten Platte mit frontalem Aufbiss wurden mittels Siliziumkraftsensor Kaukräfte, Kraftverlauf und Zubisshäufigkeit gemessen.Ergebnisse:Die okklusalen Kräfte bei frontalen Aufbissen lagen zwischen 3 und 80 N. Die durchschnittlichen Kräfte betrugen 5,5–24 N. Die Anzahl der Zubisse schwankte zwischen 39 und 558; am häufigsten wurden Kräfte zwischen 7 und 9 N registriert. Interindividuell konnten große Unterschiede sowohl bezogen auf Kraftgröße als auch Zubisshäufigkeit festgestellt werden. Der intraindividuelle Verlauf der auftretenden okklusalen Kräfte bei den einzelnen Probanden zeigte eine intermittierende Krafteinwirkung. Bezüglich Wachstumstyp und Geschlecht wurde kein signifikanter Unterschied gefunden.Schlussfolgerungen:Mit herausnehmbaren Apparaturen ist aufgrund der geringen Anzahl von Zubissen während der Nacht keine aktive Intrusion von Zähnen möglich. Aufgrund der teilweise sehr großen Kräfte ist ein frontaler Aufbiss in der festsitzenden Behandlung, bei Patienten mit ungünstigen Wurzelgeometrien oder Bruxismus als kritisch einzustufen.

Functional Processes when Wearing a SII Appliance during the Day

In 20 subjects the neuromuscular activity during the day was divided into six different activities and recorded. In the case of typical application of the SII appliance for 4 hours in the afternoon and the free organization of this time by the patient himself, most of the time fell into the area “intellectual activity” followed by the area “manual activity”. Since the term “functional orthodontics” naturally describes the function, this should be realized most impressively when wearing such an appliance during the day.During the day there are mouth opening and closing movements of varying frequency with quite different amplitudes. Conversation as well as reading a text aloud can be considered favorable in terms of neuromuscular adaptation. Obviously, the relatively short habituation period soon results in the patient not needing the bars as guiding bars any more (this is in contrast to investigations during nocturnal sleep). In other words, the patient needs them only for a brief time to influence the muscles in such a way that the neuromuscular masticatory pattern is virtually independent of the bars. Only during intellectual and practical activity does the patient rest on the inclined plane with the help of the bars and execute small movements.Consequently, wearing the SII appliance during the day can be regarded as extremely inportant to the success of treatment. Important neuromuscular influences occur while doing homework as well as during intellectual activity. Wearing the appliance during the day corresponds to neurmuscular programming, so that the term “functional orthodontic appliance” is completely correct. Since there are only about 600 biting actions during the night, a functional orthodontic appliance should definitely be worn for a certain time during the day too, in order not to jeopardize the neuromuscular adaptation.ZusammenfassungBei 20 Probanden wurden die neuromuskulären Aktivitäten während des Tages in sechs verschiedenen Tätigkeiten aufgeteilt und registriert. Bei einer typischen Anwendungsdauer des SII-Gerätes von 4 Stunden am Nachmittag und der freien Gestaltung dieser Zeit durch den Patienten selbst entfiel der größte zeitliche Anteil auf den Bereich “geistig tätig” und dann auf den Bereich “praktisch tätig”. Weil der Begriff “Funktionskieferorthopädie” natürlich die Funktion beschreibt, dürfte dieses besonders eindrucksvoll beim Tragen einer solchen Apparatur am Tage verwirklicht sein.Während des Tages kommt es bei den verschiedenen Tätigkeiten zu unterschiedlich häufigen Mundöffnungs- und Mundschlußbewegungen mit den unterschiedlichsten Amplituden. Als günstig im Sinne einer neuromuskulären Adaptation kann sowohl die Konversation als auch das Laut-Lesen eines Textes betrachtet werden. Die relativ kurze Eingewöhnungszeit führt offensichtlich dazu, dass der Patient nach kurzer Zeit die Stege als Führungsstege nicht mehr benötigt (dies steht im Gegensatz zu den Untersucchungen während des Nachtschlafes). Er benötigt sie also nur kurze Zeit, um die Muskeln so weit zu beeinflussen, dass das neuromuskuläre Kaumuster nahezu ohne Hilfe der Stege auskommmt. Lediglich während der geistigen und während der praktischen Tätigkeit stützt sich der Patient mit Hilfe der Stege an der schiefen Ebene ab und führt kleine Bewegungen aus.Insgesamt kann also das Tragen der SII-Apparatur während des Tages als außerordentlich wichtig für den Behandlungserfolg betrachtet werden. Sowohl bei den Schularbeiten als auch bei den geistigen Aktivitäten kommt es zu wichtigen neuromuskulären Beeinflussungen. Das Tragen des Gerätes am Tage entspricht der neuromuskulären Programmierung, sodass hier der Begriff “funktionskieferorthopädisches Gerät” voll zutrifft. Da während des nächtlichen Tragens nur ca. 600 Zubisse erfolgen, sollte ein funktionskieferorthopädisches Gerät unbedingt auch für eine gewisse Zeit getragen werden, da sonst die neuromuskuläre Adaptation gefährdet ist.