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Effects of a hinged expansion screw for median mandibular distraction treatment on the lower first molars regarding tooth inclination and intermolar transverse distance

  • A.P. MuchitschEmail author
  • H. Winsauer
  • B. Wendl
  • M. Pichelmayer
  • E. Kuljuh
  • M.T. Navysany
  • M. Muchitsch
Original article
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Abstract

Objectives

The goal of this study was to assess the extent to which median mandibular distraction via a cemented and screw-retained full-coverage splint appliance employing a hinged expansion screw causes inclination changes in the lower first molars and widens the dental arch.

Methods

Our study included 17 patients (12 females and 5 males; average age 16 years and 3 months) who presented with transverse space deficits and pronounced dental crowding. Baseline and final mandibular casts reflecting the situations before and after 6 weeks of median distraction therapy were created, scanned, and matched via their coordinate systems. Perpendiculars were drawn at the geometric centers between the cusp tips of teeth 36 and 46 and projected against the frontal plane. The intersection angles yielded single-tooth and total inclination values for both molars, and the difference between the intermolar distances measured at the geometric centers of both teeth provided the amount of transverse expansion.

Results

An intraclass correlation coefficient (ICC) of >0.99 was obtained in a series of three measurements. After distraction treatment, the total inclination values between teeth 36 and 46 changed by +2.93±9.14°. The corresponding single-tooth inclinations changed by +0.68±6.32° and −2.25±4.33°, respectively. Both molars underwent similar degrees of buccal or lingual tipping. Compared to a mean expansion of +6.9±1.83 mm at the distraction screw, a distance increase of only +3.77±1.27 mm along the transversal connecting teeth 36 and 46 was recorded. Pearson’s correlation coefficient was 0.336 between total tipping and intermolar expansion (p=0.187) and −0.426 between total tipping and patient age (p=0.088).

Conclusion

Expansion amounts were approximately twice as long at the expansion screw as between the first molars. This V-shaped expansion pattern was due to the hinged connections between each expansion screw and the full-coverage splints. The buccal and lingual tipping of molars measured may be due to varying heights of the posterior alveolar ridge during mixed dentition or to anatomy-related differences in the expansion-screw position. In all cases we observed a mainly parallel opening of the distraction gap on the vertical plane.

Keywords

Median mandibular distraction Inclination of mandibular first molars Expansion of mandibular first molars 

Auswirkungen der medianen mandibulären Distraktion mittels gelenkartiger Expanderschraube auf Inklination und Horizontaldistanz der unteren Sechsjahresmolaren

Zusammenfassung

Ziel

Ziel der Untersuchung war es festzustellen, inwieweit bei medianer Unterkieferdistraktion mit zementierten und schraubenfixierten Kappenschienengeräten unter Verwendung einer scharnierartigen Expanderschraube Molareninklinationsänderungen und Zahnbogenverbreiterungen an den unteren Sechsjahresmolaren auftreten.

Material und Methode

Unterkiefer Anfangs- und Endmodelle von 17 Patienten (m:w=12:5, mittleres Alter 16 Jahre 3 Monate) mit transversalem Defizit und ausgeprägtem Engstand wurden vor und 6 Wochen nach medianer Distraktion angefertigt, eingescannt und ihre Koordinatensysteme angeglichen. Auf dem geometrischen Mittelpunkt der Ebene der Molarenhöckerspitzen 36 und 46 wurde jeweils eine Senkrechte errichtet und gegen die Frontalebene projiziert. Die Schnittwinkel ergaben Einzel- und Gesamtinklinationswerte, der Distanzunterschied der geometrischen Mittelpunkte das Expansionsausmaß.

Ergebnisse

Der Intraklassen-Korrelationskoeffizient (ICC) der 3 Messserien lag über 0,99. Post distractionem betrug die mittlere Änderung der Gesamtinklination zwischen 36 und 46+2,93° (SD=9,14), die der Einzelinklinationen bei 36 +0,68° (SD=6,32) und bei 46–2,25° (SD=4,33). Während der Expansion kam es etwa im gleichen Ausmaß zu bukkalen und lingualen Kippungen der Molaren. Die mittlere Zunahme der Transversalen zwischen 36 und 46 war +3,77 mm (SD=1,27) während die mittlere Erweiterung an der Distraktionsschraube +6,9 mm (SD=1,83) betrug. Der Pearson-Korrelationskoeffizient zwischen Gesamtkippung und Expansion der Sechsjahrmolaren betrug 0,336 (p=0,187), der zwischen Gesamtkippung und Patientenalter −0,426 (p=0,088).

Schlussfolgerung

Die Expansionsdistanz im Bereich der Expanderschraube war etwa doppelt so groß wie im Bereich der ersten Molaren. Diese V-förmige Expansion ist durch die scharniergelenkartige Verbindung der Expanderschraube mit den Kappenschienen bedingt. Die Bukkal- und Lingualkippungen der Molaren könnten einerseits durch variable Alveolarkammhöhen während des Zahnwechsels im Seitenzahnbereich, andererseits durch anatomisch bedingte Positionsunterschiede der Dehnschraube erklärbar sein. In allen Fällen kam es vertikal zu einer überwiegend parallelen Öffnung des Distraktionsspaltes.

Schlüsselwörter

Mediane Unterkieferdistraktion Inklination unterer Sechsjahresmolaren Expansion unterer Sechsjahresmolaren 

Notes

Acknowledgments

We wish to thank Ms. Irene Mischak and Mr. Erich Häupl for the excellent support they provided in creating the graphics and processing the data for this study.

Compliance with ethical guidelines

Conflict of interest. A.P. Muchitsch, H. Winsauer, B. Wendl, M. Pichelmayer, E. Kuljuh, M.T. Navysany, and M. Muchitsch state that there are no conflicts of interest.

Danksagung

Wir danken Frau DI Irene Mischak und Herrn Erich Häupl für ihre exzellente Unterstützung bei Grafikerstellung und Datenverarbeitung.

Einhaltung ethischer Richtlinien

Interessenkonflikt. A.P. Muchitsch, H. Winsauer, B. Wendl, M. Pichelmayer, E. Kuljuh, M.T. Navysany und M. Muchitsch geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

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Copyright information

© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2014

Authors and Affiliations

  • A.P. Muchitsch
    • 1
  • H. Winsauer
    • 2
  • B. Wendl
    • 1
  • M. Pichelmayer
    • 1
  • E. Kuljuh
    • 1
  • M.T. Navysany
    • 3
  • M. Muchitsch
    • 4
  1. 1.Department of Orthodontics, University Clinic of DentistryMedical University GrazGrazAustria
  2. 2.Private Orthodontic PracticeBregenzAustria
  3. 3.Private Dental PracticeGrazAustria
  4. 4.Technical University GrazGrazAustria

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