Journal of Oral Rehabilitation 20 August 2018 https://doi.org/10.1111/joor.12709
Biomechanical effect of mandibular advancement device with different protrusion positions for treatment of obstructive sleep apnoea on tooth and facial bone: A finite element study
Ji-Soo Lee1,Hye-In Choi2 , Hyeonjong Lee3, Su-Jin Ahn4 , and Gunwoo Noh5
1Department of Dentistry, Graduate School, Kyung Hee University, Seoul, Korea
2Center for Bionics, Korea Institute of Science and Technology (KIST), Seoul, Korea
3Division of Fixed Prosthodontics and Biomaterials, Clinique of Universitaire Medicine Dentaire, University of Geneva, Geneva, Switzerland
4Department of Biomaterials & Prosthodontics, Kyung Hee University Hospital at Gangdong, School of Dentistry, Kyung Hee University, Seoul, Korea
5School of Mechanical Engineering, Kyungpook National University, Daegu, Korea
Une équipe de chirurgiens-dentistes et de chercheurs en biomécanique Coréens ont étudié les effets indésirables dentaires et squelettiques liés au port d’une orthèse d’avancée mandibulaire.
L’objectif de l’étude a été d’étudier les effets biomécaniques de l’orthèse à différents degrés de protrusion mandibulaire.
Les forces musculaires créées par l’avancée mandibulaire ont été mesurées par des capteurs de pression fixés sur l’orthèse. Les mesures ont été effectuées pour des propulsions de 10 à 70% de la protrusion maximale du patient. Un modèle biomécanique 3D a été modélisé à partir de coupes de scanner en utilisant la méthode des éléments finis.
Les principales mesures recueillies correspondaient aux forces appliquées au ligament dentaire et à l’os spongieux. Cette analyse a permis d’évaluer les risques de déplacement dentaire, résorption radiculaire et résorption osseuse.
La mesure des forces était le plus faible à 40% de la propulsion mandibulaire active et le plus élevé à 70%. Le risque le plus important de déplacement dentaire a été retrouvé pour les molaires mandibulaires. La résorption radiculaire et osseuse est plus importante pour les secondes molaires.
Les risques de déplacement occlusaux sont fréquents, et seraient présents à long terme dans plus de 26% selon Clark. Cette étude confirme les données cliniques de l’étude d’Anitua qui retrouve une corrélation entre l’importance de l’avancée et la survenue d’un décalage occlusal.
Ces données incitent à sélectionner les patients dont la correction du SAOS est obtenue avec une avancée modérée afin de limiter le risque d’effets secondaires occlusaux.
Table 1 - Material properties and the number of elements. Young's modulus
PDL: periodontal ligament
MAD: mandibular advancement device
Figure 1—Protrusion components and experimental MAD.
(a) Experimental MAD with protrusion components and sensor. (b) 3D CAD model of the protrusion components. The upper component is named top protrusion component and lower is ground protrusion component. (c) Top protrusion component in height 1-7 mm. MAD, mandibular advancement device.
Figure 2—3D FE model, load, and boundary conditions.
(a) Front view of a 3D FE model. (b) Detail of a 3D FE model. (c) Load conditions. (d) Boundary conditions (green region). FE, finite element; MAD, mandibular advancement device; PDL, periodontal ligament.
Figure 3—Relationship between posterior restorative force on the mandible and mandibular protrusion (%). Stars (black) represent statistical significance.
Figure 4—Principal stress on the PDL leading to tooth movement.
(a) Principal stress on the PDL due to mandibular protrusion, summarized by FDI dental number. Minimum principal stress distribution on the PDL at (b) 40 % and (c) 70 % of maximum protrusion. Maximum principal stress distribution on the PDL at (d) 40 % and (e) 70 % protrusion. PDL, periodontal ligament; FDI, Fédération Dentaire Internationale.
Figure 5—Pressure on the PDL leading to root resorption.
(a) Pressure on the PDL due to mandibular protrusion, summarized by FDI dental number. Pressure distribution on the PDL at (b) 40 % and (c) 70 % of maximum protrusion. PDL, periodontal ligament; FDI, Fédération Dentaire Internationale.
Figure 6—Minimum principal stress on cancellous bone for bone resorption.
(a) Minimum principal stress on cancellous bone according to mandibular protrusion, summarized by FDI dental number. Minimum principal stress distribution in cancellous bone at (b) 40 % and (c) 70 % of maximum protrusion. FDI, Fédération Dentaire Internationale.
Figure 7—Changes in the mandibular arch due to MAD therapy.
View from (a) top and (b) left of the mandible at 70 % of maximum protrusion. The gray is the original form; the red is the deformed mandible (scale factor of 5000). MAD, mandibular advancement device.
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