Effect of cyclical forces on the periodontal ligament and alveolar bone remodeling during orthodontic tooth movement

Svrha provedenog istraživanja bila je ispitati kako vibracijski podražaji, kao neinvazivne i relativno jednostavne fizikalne metode, djeluju na ortodontski postupak. Ortodontski model primjenjen je na štakorima kojima su prvi maksilarni kutnjaci bili pomicani prema sjekutićima, mizijalno, u trajanju od 2 tjedna. Vibracijski podražaji primijenjivani su 2 puta tjedno u trajanju od 10 minuta okomito na okluzijsku površinu kutnjaka. Koristili smo dvije vibracijske frekvencije, 30 i 60Hz, jednake sile djelovanja od 0,4N. Obje korištene frekvencije pokazale su usporenje ortodontskog pomaka. To usporenje najvjerojatnije je bilo izazvano djelovanjem vibracijskiih podražaja na aktivnost osteoklasta i kočenje resorpcije alveolarne kosti. Resorpcija je vrlo važna i neizbježna pojava tijekom ortodontskog pomaka. Kao nuspojava zabilježena su značajna ostećenja stanica i dezorganizacija kolagenskih vlakana unutar parodontnog ligamenta najvjerojatnije izazvana prevelikom silom vibracijskih frekvencija (0,4N). Sve navedene promjene bile su jače izražene kod frekvencije od 30Hz nego od 60Hz. U budućnosti su potrebne dodatne studije koje bi detaljnije istražile utjecaj čitavog raspona vibracijskih sila i frekvecija na alveolarnu kost i koštanu pregradnju koja se javlja tijekom ortodontskog postupka. Rezultati ove studije upućuju na zaključak da vibracijski stimulusi, zbog potencijalnog kočenja aktivnosti osteoklasta i resorpcije kosti, mogu imati korisnu primjenu pri prevenciji ortodontskog relapsa koji se javlja neposredno nakon završetka ortodontskog tretmana i predstavlja veliki klinički problem u ortodonciji.In this study we wanted to investigate how cyclical (vibratory forces), as noninvasive and relatively simple and nonexpensive psysical methods, could affect orthodontic tooth movement in rats. Two different vibrational frequences, 30 and 60Hz, at the force of 0.4Newton were applied oclusally twice a week for 10 minutes in experimantal rats where the first left maxillary molars were moved mesially for 2 weeks. Both vibrational frequencies inhibited the amount of tooth movement. That effect was probably caused by the inhibition of osteoclastic activity and alveolar bone resorption that is important and necessary event during the orthodontic tooth movement. We also found that vibratory forces caused increased number of apoptotic cells and marked disorganization of the collagen fibril structure within the periodontal ligament, probably due to the excessive force levels used in these experiments. All changes were more prominent with 30Hz vibrational frequencies. Future studies should include additional analysis that would evaluate the effect of the whole range of vibrational forces and frequencies on the alveolar bone and resorption during the ortodontic tooth movement. Those studies should also evaluate more carefully the frequency and the point of their application (vibrating the alveolar bone directly insead of the tooth crown). Based on the results from this study, vibratory forces, because of their inhibitory effect on osteoclastic activity and bone resorption and decceleration of tooth movement, could have a significant impact and clinical use in the prevention of the orthodontic relapse, unwanted orthodontic event that occurs immediately after the termination of treatment and present an enormous problem in orthodontics