Comparative analysis of conventional and non-conventional approaches for maxillary molar distalization protocols: a finite element study

Abstract

INTRODUCTION Maxillary molar distalization is a key orthodontic technique for managing Class II malocclusions by moving the upper molars posteriorly. While traditional methods like Cervical Headgear have been widely used, they depend significantly on patient compliance, which may compromise effectiveness. To address this limitation, skeletal anchorage systems have introduced non-compliance protocols that offer greater predictability and control.METHODSThis study combines a narrative review of the literature with a finite element analysis (FEA) to compare the biomechanics of six maxillary molar distalization appliances. The evaluated appliances include: (1) Cervical Headgear, (2) Pendulum appliance (Pend-X), (3) Infrazygomatic mini-screws with fixed appliances, (4) the Advanced Maxillary Distalization Appliance (AMDA), (5) Miniplate-supported distalization (Bollard Appliance), and (6) the Beneslider appliance. Displacements were analyzed in the sagittal, vertical, and transverse dimensions.RESULTSThe analysis revealed that Cervical Headgear resulted in the highest degree of molar tipping. In contrast, the mini-screw and miniplate-supported systems provided superior control, exhibiting minimal tipping and effective intrusion mechanics. The AMDA appliance demonstrated unique capacity in managing transverse arch width, while the Pendulum and Beneslider allowed for controlled extrusion and distal movement.DISCUSSIONThe findings emphasize the importance of appliance selection based on individual treatment goals. Conventional methods may be effective but are limited by compliance, while non-compliance systems offer more consistent biomechanics, especially in cases requiring bodily movement and vertical control. Each appliance carries specific advantages and limitations that should guide clinical decision-making.CONCLUSIONBy integrating insights from literature and finite element modeling, this study offers a comparative biomechanical framework to support orthodontists in choosing appropriate maxillary molar distalization protocols. The results underscore the clinical benefits of skeletal anchorage systems in delivering more controlled and efficient tooth movement.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η άπω μετακίνηση των άνω γομφίων αποτελεί βασική ορθοδοντική τεχνική για τη διαχείριση των τάξεων II με τη μετακίνηση των άνω γομφίων προς τα πίσω. Παρόλο που οι παραδοσιακές μέθοδοι, όπως το αυχενικό headgear, έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως, βασίζονται σημαντικά στη συνεργασία του ασθενούς, γεγονός που μπορεί να μειώσει την αποτελεσματικότητά τους. Για την αντιμετώπιση αυτού του περιορισμού, τα συστήματα σκελετικής αγκύρωσης έχουν εισαγάγει πρωτόκολλα χωρίς συνεργασία, προσφέροντας μεγαλύτερη προβλεψιμότητα και έλεγχο.ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑΗ παρούσα μελέτη συνδυάζει μία αφηγηματική ανασκόπηση της βιβλιογραφίας με ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων (FEA), προκειμένου να συγκρίνει τη βιομηχανική έξι συσκευών άπω μετακίνησης των άνω γομφίων. Οι αξιολογούμενες συσκευές περιλαμβάνουν: (1) αυχενικό headgear, (2) την εκκρεμή συσκευή Pendulum (Pend-X), (3) ενδοζυγωματικές μίνι-βίδες με σταθερές συσκευές, (4) τη συσκευή AMDA (Advanced Molar Distalization Appliance), (5) την άπω μετακίνηση με υποστήριξη από μινιπλάκες (πρωτόκολλο Hugo Declerck) και (6) τη συσκευή Beneslider. Οι μετατοπίσεις αναλύθηκαν στα τρία επίπεδα: οβελιαίο, κάθετο και εγκάρσιο.ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑΗ ανάλυση έδειξε ότι το αυχενικό headgear οδήγησε στον μεγαλύτερο βαθμό κλίσης των γομφίων. Αντίθετα, τα συστήματα με μίνι-βίδες και μινιπλάκες προσέφεραν καλύτερο έλεγχο, με ελάχιστη κλίση και αποτελεσματική κατακόρυφη έσωθηση. Η συσκευή AMDA παρουσίασε μοναδική ικανότητα στη διαχείριση του εγκάρσιου εύρους του φραγμού, ενώ οι συσκευές Pendulum και Beneslider επέτρεψαν ελεγχόμενη εξώθηση και άπω μετακίνηση.ΣΥΖΗΤΗΣΗΤα ευρήματα υπογραμμίζουν τη σημασία της επιλογής της κατάλληλης συσκευής με βάση τους επιμέρους θεραπευτικούς στόχους. Οι παραδοσιακές μέθοδοι μπορεί να είναι αποτελεσματικές, αλλά περιορίζονται από την απαίτηση για συνεργασία του ασθενούς, ενώ τα συστήματα χωρίς συνεργασία προσφέρουν πιο σταθερή βιομηχανική, ιδίως σε περιπτώσεις που απαιτείται σωματική μετακίνηση και κατακόρυφος έλεγχος. Κάθε συσκευή φέρει συγκεκριμένα πλεονεκτήματα και περιορισμούς που πρέπει να καθοδηγούν την κλινική λήψη αποφάσεων.ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΕνσωματώνοντας ευρήματα από τη βιβλιογραφία και την ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων, η μελέτη αυτή προσφέρει ένα συγκριτικό βιομηχανικό πλαίσιο που στηρίζει τους ορθοδοντικούς στην επιλογή κατάλληλων πρωτοκόλλων άπω μετακίνησης των άνω γομφίων. Τα αποτελέσματα αναδεικνύουν τα κλινικά οφέλη των συστημάτων σκελετικής αγκύρωσης στην επίτευξη ελεγχόμενης και πιο αποτελεσματικής μετακίνησης των δοντιών.