Efectos a corto plazo de la expansión ortopédica del maxilar tratada con un láser de baja intensidad en dentición mixta

Abstract

OBJETIVOS: Establecer un patrón de tensión acumulada en diferentes partes de un disyuntor tras realizar una expansión rápida del maxilar (ERM) y relacionarlo con los diferentes patrones de crecimiento vertical. El estudio clínico fue realizado con 40 pacientes que presentabanmordida cruzada posterior y requerían una ERM. A continuación, se desarrolló un modelo de elementos finitos (MEF) de las fuerzas que se soportan tras una ERM, validando los datos con un test mecánico y posteriormente calculando las fuerzas que habían soportado los aparatos ERM de los pacientes. Finalmente, se evaluó la eficacia de laterapia láser de baja intensidad (LLLT) en la reparación de la sutura maxilar mediopalatina tras una ERM. Para profundizar sobre el remodelado óseo, se realizó una revisión bibliográfica con el fin de organizar la literatura existente publicada sobre el movimiento dentario durante el tratamiento de ortodoncia tratada con LLLT.

EMPLAZAMIENTO: Área de ortodoncia del Hospital Odontològic de Bellvitge, Universitatde Barcelona, L’Hospitalet de Llobregat (Barcelona).

APROBACIÓN ÉTICA: El Comité Êtic de Recerca Clinica del Hospital Odontològic de Bellvitge, L’Hospitalet de Llobregat, asignándole al ensayo el número de referencia 11/2011 y seguro de Responsabilidad Civil para ensayos núm. CE000343677.

MATERIAL Y MÉTODOS: Las galgas extensiométricas fueron colocadas en los brazos del tornillo Hyrax del aparato RME para registrar la deformación (tensión) durante la fase de expansión (T0-T1) y la fase de retención durante 75 días (T2-T7) de 40 pacientes (edad media de 8,48 años). Se realizó un MEF para emplazar la galga en el punto del disyuntor que mejor expresaba la tensión. El coeficiente de variación de VERT se utilizó para clasificar a los pacientes por su patrón de crecimiento vertical. Posteriormente, se modeló y se realizó el discretizado del diseño asistido de los modelos computarizados del tornillo metálico y de la placa polímera. Se generaron dos fuerzas que oscilaban entre 2,5 N y 55 Ny fueron consideradas independientemente, F1 en los molares temporales y F2 en los molares permanentes. Los resultados de análisis de elementos finitos (AEF) fue utilizado para definir los valores de deformación de las galgas A y B como una función lineal de las fuerzas F1 y F2, por el cálculo del coeficiente de tensión-fuerza δij. Las dos galgas extensiométricas fueron adheridas al aparato ERM el cual fue colocado en una placa motorizada 531.PD para reproducir las mismas fuerzas utilizadas en el AEF.Una vez validado el sistema, se invirtió la matriz para determinar las F1 y F2 utilizando los valores de tensión de los pacientes. Antes de iniciar la aplicación laser en el ensayo se realizó una revisión bibliográfica en estudios sobre animales y humanos para estudiar la eficacia de la aplicación LLLT como acelerador del movimiento dentario y remodelado óseo. Se seleccionaron a tres revisores para cribar y los artículos. Los estudios seleccionados fueron analizados de acuerdo a los parámetros de aplicación láser y a los cambios clínicos e histopatológicos hallados. Finalmente, a 39 individuos del ensayo (rango de edad 6,2-12,4) quienes completaron la ERM, se les realizó el análisis radiológico, 20 fueron irradiados y 19 actuaron como placebo. Al finalizar la fase activa de la expansión (T0-T1) se les realizó un escáner CBCT. Se trataron con un láser diodo, según el siguiente protocolo: 660 nm, 200 mW, CW, InGaAlP laser, una área iluminada de 0.26cm2, 665 mW/cm2, 60 segundos para 4 puntos a lo largo de la sutura medio palatina y 30 segundos por punto a cada lado de la sutura, 6.0 J, 40 J/cm2 and 3.0 J, 20 J/cm2 respectivamente. Un total de 7 aplicaciones fueron realizadas en los días 1, 7, 14, 28, 42, 56 y 70 durante la fase de retención (T2-T7). Un segundo escáner CBCT se realizó el día 75. Dos radiólogos calibrados analizaron los cortes axiales de los escáneres. Una P-valor=0,05 se consideró estadísticamente significativa.

RESULTADOS: Durante la fase de expansión, los valores más altos de tensión fueron acumulados en la zona posterior de los aparatos RME para todos los biotipos faciales, trasladándose a la zona anterior al finalizar la fase de retención en los pacientes braquicefálicos y mesocefálicos. Existió diferencias estadísticamente significativas en la tensión acumulada de los brazos posteriores según el patrón de crecimiento vertical (P=0,05) entre la diferencia de tensión en los tiempos T7-T2. A los 75 días de retencíón, el 61,25% de los brazos ya habían iniciado la disipación de tensión. El AEF muestra que los efectos de las fuerzas sobre el estrés en la localización de los brazos fueron notablemente diferentes. Había una correlación satisfactoria entre las predicciones AEF y los valores experimentales del test mecánico. La disipación de F1 y F2 de los pacientes fue predicha en un 62,5% y 80%, respectivamente, tras 75 días de retención. En cuanto a la revisión, se analizaron 84 estudios, seleccionando 5 en humanos, en los que se traccionaba el canino tras la extracción del premolar, y 11 en ratas, en los que se realizaba la tracción del primer premolar. Existieron diferencias estadísticamente significativas en los resultados para 4 estudios humanos y 8 estudios animales. En el análisis radiológico, a los 75 días la sutura se describió que había habido cambios en la aproximación de los márgenes significativamente en ambos grupos. Los pacientes irradiados presentaban aproximación en la zona antero-superior (p=0,008) y supero-posterior (p=0,001) y menos distancia en la sutura postero-superior (p=0,040) que el grupo placebo.

LIMITACIONES: No se valoró el espacio entre los márgenes de la sutura de los huesos palatinos.

CONCLUSIONES: Los patrones de tensión acumulada en los aparatos ERM pueden variar dependiendo del biotipo facial. Los resultados respaldan el modelo del AEF para la predicción de fuerza a través de los valores experimentales. De acuerdo con la revisión, variando la longitud de onda con una dosis razonable en la zona diana se puede obtener los efectos biológicos deseados y alcanzar una reducción en el tiempo de tratamiento ortodóncico, aunque algunos estudios no demuestren que existe beneficio según sus resultados. Sin embargo, de acuerdo a nuestros resultados, LLLT parece estimular la reparación del proceso durante la fase de retención tras una ERM.

CONFLICTO DE INTERÉS: Los autores declaran que no han tenido conflicto de interés.

FINANCIACIÓN: No ha habido ningún tipo de financiación.

REGISTRO: No se ha realizado ningún registro del ensayo clínico.

OBJECTIVE: The aim of this study is to establish an accumulated strain pattern in different parts of rapid maxillary expansion (RME) appliances and relate them to different vertical growth patterns. A clinical study was conducted on 40 patients with posterior crossbite who required RME. Then, a finite element model (FEM) of the forces that patients with RME bear is developed, validating the aforementioned with an in vitro mechanical test and calculating the forces to which the RME appliances of a group of patients were exposed. Finally, to evaluate the effectiveness Low Level Laser Therapy (LLLT) on the repair of the midpalatal suture, after RME. To understand a remodeling bone a review was performed to organize the existing published literature regarding tooth movement in orthodontic treatment when low-level laser therapy (LLLT).

SETTING: The Orthodontic Department atthe Dental Hospital of Bellvitge.Barcelona University, Hospitalet de Llobregat, Spain.

ETHICAL APPROVAL: The Ethics Committee for Clinical Research of the Dental Hospital of Bellvitge, Hospitalet de Llobregat, adopted the trial under reference number 11/2011 and an insurance liability policy numbered CE000343677 was contracted.

PROTOCOL: The protocol was not published prior to trial commencement.

MATERIAL AND METHODS: Strain gauges were placed on the arms of the RME Hyrax screw appliance to record deformation (strain) during the expansion (T0-T1) and the retention phases for 75 days (T2-T7) of 40 patients (mean age of 8.48 years). A FEM was used to place the gauge at the point where the strain was most expressed. The VERT coefficient of variation was used to classify patients by their vertical growth pattern. Posteriorly, computer-aided design models of the metallic screw and polymeric splint were modelled and discretized. Two forces were generated and considered independently, F1 at the temporary molar (2.5N to 55N), and F2 at the permanent molar (2.5N to 55N). The results of the finite element analysis (FEA) were used to define the strain values which the anterior and posterior arms of the RME appliance bore as a linear function of F1-F2, by calculating the strain-force coefficient δij. Two strain gauge rosettes were attached to a RME appliance which was placed in an XY motorized stage 531.PD to reproduce the same forces used in the FEA. Once the system was validated, the matrix was inverted to determine forces F1 and F2 using strain values of patients. Before to start with the laser application, studies in humans and animals in which LLLT was applied to increase the dental movement were reviewed. Three reviewers selected the articles. The resulting studies were analyzed according to the parameters used in the application of laser and existing changes clinically and histopathologically. Finally, 39 children (range 6-12 years old), completed RME and were randomized to received active LLLT (n=20) or placebo (n=19). After RME a CBCT-scan was carried out. The laser parameters and dose were: 660nm, 200mW, CW, InGaAlP laser, illuminated area 0.26cm2, 665mW/cm2, 60 seconds to four points along mid-palatal suture and 30 seconds to a point each side of the suture, 6.0 J, 40 J/cm2 and 3.0 J, 20 J/cm2 respectively. A total of 7 applications were made on days 1, 7, 14, 28, 42, 56 and 70 of the retention phase RME a CBCT-scan was carried out on the day of the first laser treatment and at. At day 75, a second CBCT-scan was performed. Two radiologists synchronized the slices of two scans to be assessed. P=0.05 was considered to be statistically significant.

RESULTS: During the expansion phase, the highest values of accumulated strain were measured in the posterior part of the appliance for all facial biotypes, but said values passed to the anterior area at the end of the retention phase on mesocephalic and brachycephalic patients. There were statistically significant differences in the strain of the posterior arms in accordance with the vertical growth pattern (P = 0.05) between the T7 -T2 times. At 75 days’ retention, 61.25% of the arms had already begun strain dissipation. FEA showed that the effects of the forces on stress at the location of the arms were notably different. There was a satisfactory correlation between FEA predictions and in vitro values. Dissipation of F1 and F2 in patients was predicted to be 62.5% and 80%, respectively, after 75 days of retention. 84 studies were analized. 5 human studies were selected in which canine traction had been performed after removing a premolar and 11 studies in rats were selected in which firstpremolar traction was realized. There were statistically significant changes in four human studies and eight animal studies. In our study, at day 75 the suture was described as significantly approximate change in both groups. Irradiated patients presented approximation in the anterior (p=0.008) and posterior (p=0.001) superior suture and less distance in the posterior superior suture (p=0.040) that placebo group.

LIMITATIONS: Gaps between suture margins of the palatine bones were not assessed.

CONCLUSIONS: The accumulated strain pattern in the RME appliance can vary depending on the facial biotype.These results back the FEA model for force prediction from experimental strain values.According the review, varying the wavelength with a reasonable dose in the target zone leads to obtaining the desired biological effect and achieving a reduction of the orthodontic treatment time, althoughthere are studies that do not demonstrate any benefit according to their values.However, according the results of our study, LLLT appears to stimulate the repair process during retention phase after RME.

CONFLICT OF INTEREST: The authors declare that they have no conflict of interest.

FUNDING: No funding sources were used.

REGISTRATION: No registration was carried out.