j Dent Res 1991 Proffit 15 8

8/6/2019 j Dent Res 1991 Proffit 15 8

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1991 70: 15J DENT RESW.R. Proffit, J.R. Prewitt, H.S. Baik and C.F. Lee

Video Microscope Observations of Human Premolar Eruption

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V i d e o M i c r o s c o p e O b s e r v a t i o n s o f Human P r e m o l a r E r u p t i o nW . R . P R O F F I T , J . R . P R E W I T T , H . S . B A I K 1 , a n d C . F . LEED e p a r t m e n t o f O r t h o d o n t i c s , S c h o o l o f D e n t i s t r y , U n i v e r s i t y o f N o r t h C a r o l i n a , C h a p e l H i l l , N o r t h C a r o l i n a 2 7 5 9 9 - 7 4 5 0I t i s n o w p o s s i b l e t o o b s e r v e w i t h a n a c c u r a c y o f 1 - 2 A r m t h ep a t t e r n o f e r u p t i v e m o v e m e n t s o f a h u m a n p r e m o l a r a s i t m o v e sf r o m g i n g i v a l e m e r g e n c e t o t h e o c c l u s a l p l a n e . T h i s w a s a c -c o m p l i s h e d b y u s e o f a v i d e o m i c r o s c o p e t o t r a c k t h e p o s i t i o no f a n o p t i c a l r u l i n g o n t h e e r u p t i n g t o o t h r e l a t i v e t o a r e f e r e n c er u l i n g m o u n t e d o n a d j a c e n t t e e t h t h a t w e r e i n o c c l u s i o n . N e te r u p t i v e m o v e m e n t s a v e r a g i n g 2 5 - 7 5 p L m o c c u r r e d f r o m o n ed a y t o t h e n e x t u n t i l t h e t o o t h w a s a l m o s t i n o c c l u s i o n ; t h e nt h e e r u p t i v e r a t e s l o w e d . E r u p t i o n o c c u r r e d a l m o s t e n t i r e l y a tn i g h t . D u r i n g t h e d a y , t h e r e w a s a m a r k e d s l o w i n g o r c e s s a t i o no f e r u p t i o n a n d o f t e n i n t r u s i o n , w h i c h a p p e a r e d t o b e r e l a t e dt o m a s t i c a t o r y a c t i v i t y .J D e n t R e s 7 0 ( 1 ) : 1 5 - 1 8 , J a n u a r y , 1 9 9 1I n t r o d u c t i o n .B e c a u s e h u m a n a n d s i m i l a r a n i m a l t e e t h e r u p t s o s l o w l y , i th a s b e e n v e r y d i f f i c u l t t o m e a s u r e t h e i r m o v e m e n t s p r e c i s e l ye n o u g h t o e v a l u a t e t h e d e t a i l s o f t h e e r u p t i v e p r o c e s s . E r u p t i o nc a n b e d i v i d e d i n t o s i x s t a g e s - t w o p r i o r t o g i n g i v a l e m e r -g e n c e ( f o l l i c u l a r g r o w t h , i n t r a b o n y m i g r a t i o n ) a n d f o u r a f t e rt h e t o o t h e m e r g e s i n t o t h e o r a l c a v i t y ( p r e - f u n c t i o n a l e r u p t i v es p u r t , j u v e n i l e e q u i l i b r i u m , a d o l e s c e n t a c c e l e r a t i o n , a n d a d u l te q u i l i b r i u m ) ( S t e e d l e a n d P r o f f i t , 1 9 8 5 ) . P r i o r t o e m e r g e n c e ,t h e e r u p t i v e m o v e m e n t s a r e s u b j e c t o n l y t o t h e i n t e r n a l e n v i -r o n m e n t , a n d i t a p p e a r s f r o m a n i m a l e x p e r i m e n t s t h a t r e s o r p -t i o n o f t h e o v e r l y i n g b o n e i s t h e u s u a l r a t e - l i m i t i n g f a c t o r ( M a r k sa n d C a h i l l , 1 9 8 4 ) . A f t e r e m e r g e n c e , t h e t o o t h e r u p t s a t i t sm a x i m u m r a t e u n t i l i t c o m e s i n t o o c c l u s a l f u n c t i o n , t h e n c o n -t i n u e s t o e r u p t i n c o n c e r t w i t h f a c i a l g r o w t h . T h e n e t a m o u n to f e r u p t i o n w o u l d b e e x p e c t e d t o b e d e t e r m i n e d b y t h e b a l a n c eb e t w e e n t h e f o r c e ( s ) p r o d u c i n g e r u p t i o n a n d t h o s e o p p o s i n g i t( P r o f f i t , 1 9 8 9 ) .U n t i l t h e l a s t d e c a d e , t h e f o r c e o f e r u p t i o n w a s t h o u g h t t ob e a b o u t 5 - 1 0 g , b a s e d o n e a r l y w o r k w i t h r o d e n t i n c i s o r s( T a y l o r a n d B u t c h e r , 1 9 5 1 ) a n d o n e h u m a n p a t i e n t s t u d i e d b yS m e d l e y ( 1 9 7 5 ) . T h e s t r a i g h t f o r w a r d w a y t o d e t e r m i n e e r u p -t i v e f o r c e i s t o m o n i t o r t h e p o s i t i o n o f a t o o t h a n d a p p l y k n o w nl o a d s t o i t u n t i l i t s e r u p t i o n i s j u s t s t o p p e d . A t t h a t p o i n t ,p r e s u m a b l y t h e f o r c e o p p o s i n g e r u p t i o n j u s t e q u a l s t h e e r u p t i o nf o r c e . T h e d i f f i c u l t y c o m e s i n m e a s u r i n g p r e c i s e l y e n o u g h t ok n o w w h e n e r u p t i o n h a s s t o p p e d a n d , s e c o n d a r i l y , i n q u a n t i -f y i n g t h e a p p l i e d f o r c e . N e i t h e r t h e t o o t h p o s i t i o n n o r t h e f o r c ew a s k n o w n w i t h g o o d p r e c i s i o n i n t h e o l d e r w o r k . P r e c i s em e a s u r e m e n t s h a v e p r e v i o u s l y r e q u i r e d i n v a s i v e i n s t r u m e n t a -t i o n , a n d t h e r e f o r e a n a n i m a l m o d e l . I n a l m o s t a l l s t u d i e s , t h i sh a s b e e n t h e r o d e n t i n c i s o r , w h i c h i s b o t h e a s i l y a c c e s s i b l ea n d r a p i d l y e r u p t i n g . U s i n g t h i s m o d e l a n d m o d e r n i n s t r u m e n -t a t i o n , b o t h B u r n - M u r d o c h a n d P i c t o n ( 1 9 8 1 ) ( w i t h l i n e a r d i s -

R e c e i v e d f o r p u b l i c a t i o n May 4 , 1 9 9 0A c c e p t e d f o r p u b l i c a t i o n A u g u s t 2 8 , 1 9 9 0' P r e s e n t a d d r e s s : D e p a r t m e n t o f O r t h o d o n t i c s , Y o n s e i U n i v e r s i t yC o l l e g e o f D e n t i s t r y , S e o u l , K o r e aT h i s w o r k was s u p p o r t e d b y t h e O r t h o d o n t i c F u n d , D e n t a l F o u n -d a t i o n o f N o r t h C a r o l i n a .

p l a c e m e n t t r a n s d u c e r s ) a n d o u r l a b o r a t o r y ( S t e e d l e e t a l . , 1 9 8 3 )( w i t h v a r i a b l e c a p a c i t a n c e d i s p l a c e m e n t t r a n s d u c e r s ) h a v e s h o w nt h a t e r u p t i o n c a n b e s t o p p e d b y o p p o s i n g f o r c e s o f o n e g r a mo r l e s s . I f t h e s e r e s u l t s c a n b e e x t r a p o l a t e d t o h u m a n s , t h e i re r u p t i o n f o r c e m a y a l s o b e s m a l l e r t h a n p r e v i o u s l y t h o u g h t .T h e d i s a d v a n t a g e o f t h e r o d e n t i n c i s o r i s t h a t i t i s r a t h e r d i s -s i m i l a r t o s l o w l y e r u p t i n g t e e t h - w h e t h e r t h e e r u p t i o n m e c h -a n i s m i s t h e s a m e i s n o t k n o w n . T h e f e r r e t c a n i n e i s a t o o t ho f l i m i t e d g r o w t h a n d t h e r e f o r e s t r u c t u r a l l y s i m i l a r t o h u m a nt e e t h , b u t e r u p t s r a p i d l y e n o u g h t o b e s t u d i e d w i t h c a p a c i t a n c et r a n s d u c e r s . M o x h a m a n d B e r k o v i t z ( 1 9 8 3 ) h a v e r e p o r t e d t h a tt h i s t o o t h a n d t h e r o d e n t i n c i s o r r e s p o n d s i m i l a r l y t o b e i n gl o a d e d , w h i c h a t l e a s t s l i g h t l y s t r e n g t h e n s t h e c a s e f o r t h er o d e n t m o d e l .

How t h e b a l a n c e o f f o r c e s c o n t r o l s e r u p t i o n i s n o t u n d e r -s t o o d . I n p r o d u c i n g o r t h o d o n t i c t o o t h m o v e m e n t , t h e d u r a t i o no f f o r c e i s m o r e i m p o r t a n t t h a n i t s m a g n i t u d e ( Q u i n n a n dY o s h i k a w a , 1 9 8 5 ; P r o f f i t , 1 9 8 6 ) . T h i s e x p l a i n s w h y t e e t h d on o t r e s p o n d t o t r a u m a t i c o c c l u s i o n b y m o v i n g t o a n o t h e r p o -s i t i o n , o r w h y t o n g u e p r e s s u r e i n s w a l l o w i n g o r s p e a k i n g h a sl i t t l e e f f e c t o n t o o t h p o s i t i o n - t h e d u r a t i o n i s t o o s h o r t , e v e nt h o u g h t h e f o r c e o r p r e s s u r e i s l a r g e e n o u g h ( P r o f f i t , 1 9 7 8 ) .B e c a u s e o f t h e i r d u r a t i o n , t h e l i g h t b u t p r o l o n g e d p r e s s u r e sf r o m t h e l i p s , c h e e k s , a n d t o n g u e a t r e s t d o i n f l u e n c e d e n t a la r c h f o r m a n d c a n c a u s e t o o t h m o v e m e n t .E r u p t i v e m o v e m e n t s a r e p h y s i o l o g i c a l l y s i m i l a r t o l a t e r a lo r a n t e r o - p o s t e r i o r t o o t h m o v e m e n t s i n r e s p o n s e t o s o f t t i s s u e so r o r t h o d o n t i c f o r c e . O n t h e o t h e r h a n d , m u c h o f t h e f o r c eo p p o s i n g e r u p t i o n , t h e p a r t t h a t o c c u r s d u r i n g c h e w i n g , i s o fq u i t e s h o r t d u r a t i o n . T h e r e a r e n o d a t a f o r t h e t o t a l t i m e o ft o o t h c o n t a c t s p e r d a y ( w h i c h w o u l d n e e d t o i n c l u d e n o c t u r n a lc l e n c h i n g ) , b u t l o n g d u r a t i o n s a r e u n l i k e l y . W h e t h e r t h i s m e a n st h a t i n t e r m i t t e n t f o r c e p l a y s a l a r g e r r o l e i n c o n t r o l l i n g e r u p t i v em o v e m e n t s i s u n k n o w n .We h a v e p r e v i o u s l y u s e d t h e r a b b i t i n c i s o r m o d e l t o e x p l o r et h e e f f e c t o f i n t e r m i t t e n t f o r c e o n e r u p t i o n ( P r o f f i t a n d S e l l e r s ,1 9 8 6 ) . T h e s e e x p e r i m e n t s s h o w e d t h a t f o r c e a p p l i e d f o r 5 0 %o f t h e t i m e ( v i a a c a n t i l e v e r b e a m t r a n s d u c e r ) p r o d u c e d e f f e c t sv e r y s i m i l a r t o t h o s e o f f u l l - t i m e f o r c e . E r u p t i o n s t o p p e d o rt h e t o o t h i n t r u d e d , d e p e n d i n g o n t h e m a g n i t u d e o f t h e f o r c e .F o r c e a p p l i e d 1 0 % o f t h e t i m e h a d e s s e n t i a l l y n o e f f e c t o ne r u p t i o n , e v e n w h e n i t w a s h e a v y e n o u g h t o p r o d u c e r a p i di n t r u s i o n i f m a i n t a i n e d l o n g e r ; f o r c e a p p l i e d 2 5 % o f t h e t i m eg a v e a n i n t e r m e d i a t e e f f e c t . T h e r e s u l t s w e r e v e r y s i m i l a r t ow h a t w o u l d b e e x p e c t e d i f t h e p e r i o d o n t a l l i g a m e n t r e s p o n s et o v e r t i c a l f o r c e s w e r e n o d i f f e r e n t f r o m f o r c e i n o t h e r p l a n e so f s p a c e , i . e . , i f f o r c e d u r a t i o n w e r e m o r e i m p o r t a n t t h a n m a g -n i t u d e i n d e t e r m i n i n g t h e r e s p o n s e . T h e l i m i t a t i o n s o f t h e r o -d e n t i n c i s o r m o d e l , h o w e v e r , m a k e e x t r a p o l a t i o n d i r e c t l y t oh u m a n t e e t h r i s k y .

T h e r e c e n t d e v e l o p m e n t o f a n o p t i c a l i m a g i n g m e t h o d t ot r a c k t h e e r u p t i v e m o v e m e n t s o f a h u m a n p r e m o l a r m a k e s i tp o s s i b l e t o o b s e r v e t h e p a t t e r n o f e r u p t i o n i n a w a y t h a t h a sn o t b e e n p o s s i b l e p r e v i o u s l y . We h a v e u s e d t h i s m e t h o d t ot r a c k e r u p t i o n o f m a x i l l a r y s e c o n d p r e m o l a r s d u r i n g t h e p r e -f u n c t i o n a l e r u p t i v e s p u r t , a s t h e t o o t h m o v e d f r o m i n i t i a l e m e r -g e n c e i n t o t h e o r a l c a v i t y t o w a r d t h e o c c l u s a l p l a n e . T h e g o a l s1 5by guest on May 30, 2011 For personal use only. No other uses without permission.jdr.sagepub.comDownloaded from
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M EA S U R E M E N T O F H U M A N P R E M O LA R ER UPTIO Nt h e p o p u l a t i o n o f c h i l d r e n w h o a t t e n d t h e S c h o o l o f D e n t i s t r yf o r t h e i r r e g u l a r d e n t a l c a r e . T h e s e l e c t i o n c r i t e r i a w e r e t h a tt h e s u b j e c t s h o u l d b e a n o r m a l a n d c o o p e r a t i v e c h i l d w i t h am a x i l l a r y s e c o n d p r e m o l a r e r u p t i n g t o w a r d t h e o c c l u s a l p l a n e ,b u t n o t y e t i n o c c l u s i o n , a n d t h a t t h e f i r s t m o l a r a n d f i r s tp r e m o l a r i n t h e s a m e q u a d r a n t s h o u l d b e i n n o r m a l o c c l u s a lf u n c t i o n ( i . e . , c h i l d r e n w i t h s e v e r e m a l o c c l u s i o n w e r e e x -c l u d e d ) . T h e c h i l d r e n w e r e p a i d $ 7 5 o r $ 1 0 0 f o r t h e i r c o o p -e r a t i o n o v e r t h e p e r i o d o f o b s e r v a t i o n .

T h e a p p a r a t u s w a s f i t t e d o n d e n t a l c a s t s i n t h e l a b o r a t o r y ,w i t h t h e m o b i l e r u l i n g a t t a c h e d t o t h e b u c c a l s u r f a c e o f t h ee r u p t i n g s e c o n d p r e m o l a r a n d t h e r e f e r e n c e r u l i n g a t t a c h e d t oa b a r s p a n n i n g b e t w e e n t h e f i r s t m o l a r a n d f i r s t p r e m o l a r . T h ea p p a r a t u s w a s t h e n b o n d e d t o t h e t e e t h a n d m a i n t a i n e d f o rp e r i o d s o f o b s e r v a t i o n u p t o f i v e d a y s . A t e a c h r e c o r d i n g s e s -s i o n , t h e r u l i n g s w e r e w a s h e d g e n t l y t o r e m o v e p l a q u e b u i l d -u p s a n d t h e n d r i e d w i t h a n a i r s y r i n g e . T h e s u b j e c t w a s p l a c e di n t h e h e a d p o s i t i o n e r , a n d a v i d e o r e c o r d i n g w a s m a d e a sd e s c r i b e d a b o v e ; t h e s u b j e c t w a s t h e n r e - p o s i t i o n e d f o r a r e p -l i c a t e r e c o r d i n g . T h e r e p e a t e d m e a s u r e m e n t s w i t h i n e a c h r e -c o r d i n g s e s s i o n d e m o n s t r a t e d e x c e l l e n t r e p r o d u c i b i l i t y : W h e nt h e p a t i e n t w a s r e - p o s i t i o n e d , t h e d a t a p o i n t s w e r e c o n s i s t e n t l yw i t h i n 1 - 2 p m .T h e s y s t e m w a s u s e d t o o b s e r v e e r u p t i o n i n 1 8 s u b j e c t s -i n e a c h c a s e , a 1 2 - 1 3 - y e a r - o l d w i t h a n e r u p t i n g m a x i l l a r y s e c -o n d p r e m o l a r . T h e c l a r i t y o f t h e i m a g e s i m p r o v e d n o t i c e a b l yw i t h e x p e r i e n c e a n d w i t h t h e i n t r o d u c t i o n o f t h e s e c o n d - g e n -e r a t i o n r u l i n g s .R e s u l t s .D a i l y e r u p t i o n r a t e . - T h e i n i t i a l s t u d i e s w e r e o f 1 4 c h i l d r e nw h o w e r e o b s e r v e d a t 2 4 - h o u r i n t e r v a l s f o r f o u r c o n s e c u t i v ed a y s , t o o b t a i n d a t a f o r t h e a m o u n t o f d a i l y e r u p t i o n o f t e e t h .T h e i m a g i n g a p p a r a t u s w a s p l a c e d d u r i n g t h e l a t e a f t e r n o o n ,a n d t h e c h i l d w a s o b s e r v e d a t t h e s a m e t i m e o n t h e n e x t f o u ra f t e r n o o n s . I n 1 2 c h i l d r e n w i t h a p r e m o l a r t h a t w a s w e l l o u to f o c c l u s i o n , m e a n d a i l y e r u p t i o n o v e r a f o u r - d a y p e r i o d v a r i e df r o m 2 5 t o 7 5 A L m ( T a b l e ) . I n t w o c h i l d r e n w i t h a t o o t h t h a th a d e r u p t e d a l m o s t i n t o o c c l u s i o n , m e a n d a i l y e r u p t i o n a v e r -a g e d 1 1 a n d 1 4 j u m .T h e a m o u n t o f e r u p t i o n f r o m o n e d a y t o t h e n e x t v a r i e d f o ra l l s u b j e c t s , a n d n e g a t i v e e r u p t i o n o v e r a o n e - d a y p e r i o d w a so b s e r v e d t w i c e i n t h e 1 4 s u b j e c t s . T h e a m o u n t o f e r u p t i o nd u r i n g t h e f i r s t 2 4 h o f o b s e r v a t i o n w a s u s u a l l y g r e a t e r t h a nt h a t o b s e r v e d t h e r e a f t e r . A n a l y s i s o f v a r i a n c e c o n f i r m e d t h a tt h e d i f f e r e n c e w a s s t a t i s t i c a l l y s i g n i f i c a n t ( p < 0 . 0 0 1 ) .P a t t e r n o f e r u p t i o n w i t h i n a d a y . - E r u p t i o n o f t e n o c c u r r e dm u c h m o r e q u i c k l y t h a n t h e 1 - 2 j x m / h e x p e c t e d f r o m t h e m e a nr a t e o v e r s e v e r a l w e e k s , a n d t h e r e f o r e , o b s e r v a t i o n s c o u l d b em a d e a t m u c h s h o r t e r i n t e r v a l s . B y u s e o f t h e s e c o n d - g e n e r -a t i o n r u l i n g s , f o u r c h i l d r e n w e r e o b s e r v e d r e p e a t e d l y d u r i n g ad a y , w i t h o v e r n i g h t o b s e r v a t i o n s b e f o r e a n d a f t e r . A s t h e p l o t ss h o w ( F i g s . 1 a n d 2 ) , s i g n i f i c a n t a m o u n t s o f e r u p t i o n o c c u r r e do v e r n i g h t , b u t e r u p t i o n w a s s t o p p e d b y e a t i n g , a n d t h e t o o t ho f t e n i n t r u d e d s o m e w h a t ( e v e n t h o u g h t h e t o o t h t h a t w a s b e i n go b s e r v e d w a s n o t i n o c c l u s i o n ) . E r u p t i o n r e s u m e d s o m e t i m ea f t e r t h e s u b j e c t s s t o p p e d e a t i n g , b u t t h e r e w a s r a r e l y n e t e r u p -t i o n d u r i n g t h e d a y .D i s c u s s i o n .

T h e v a r i a t i o n s i n t h e d a i l y r a t e o f e r u p t i o n , a n d p a r t i c u l a r l yt h e g r e a t e r e r u p t i o n a t n i g h t t h a n d u r i n g t h e d a y , h a v e n o t b e e nd e m o n s t r a t e d p r e v i o u s l y i n h u m a n s . I m p o r t a n t p o i n t s f o r d i s -c u s s i o n a r e t h e p o s s i b i l i t y o f m e t h o d o l o g i c a l e r r o r s a n d t h ei m p l i c a t i o n s o f t h e v a r i a t i o n s i n e r u p t i o n r a t e s .

P o s s i b l e m e t h o d o l o g i c a l e r r o r s . - W h e n p h y s i o l o g i c a l r e -c o r d i n g s a r e m a d e , t h e r e i s a l w a y s t h e p o s s i b i l i t y t h a t t h e p r e s -e n c e o f t h e r e c o r d i n g i n s t r u m e n t s w i l l a f f e c t t h e p r o c e s s t h a ti s b e i n g o b s e r v e d . T h e r e a r e a t l e a s t t w o w a y s i n w h i c h t h ei m a g i n g a p p a r a t u s c o u l d i n f l u e n c e t h e o b s e r v e d e r u p t i o n : ( 1 )T h e w e i g h t o f t h e a p p a r a t u s c o u l d a f f e c t t h e p o s i t i o n o f t h ee r u p t i n g t o o t h o r t h e r e f e r e n c e t e e t h , e l o n g a t i n g t h e m m o r et h a n w o u l d h a v e o c c u r r e d o t h e r w i s e . I f t h e r e f e r e n c e t e e t hw e r e e l o n g a t e d , t h e a p p a r e n t m o v e m e n t o f t h e e r u p t i n g t o o t hw o u l d b e l e s s t h a n i t r e a l l y w a s ; i f t h e e r u p t i n g t o o t h w e r ep u l l e d d o w n f u r t h e r b y t h e a p p a r a t u s , t h e a p p a r e n t r a t e o fe r u p t i o n w o u l d i n c r e a s e . T h e t o t a l a s s e m b l y f o r t h e r e f e r e n c et e e t h ( s u p p o r t b a r , b o n d i n g p a d s , r u l i n g ) w e i g h e d 0 . 9 2 g , w h i c hs e e m s u n l i k e l y t o b e e n o u g h t o d i s p l a c e t w o m u l t i - r o o t e d t e e t h .T h e r u l i n g f o r t h e e r u p t i n g t o o t h w e i g h e d o n l y 0 . 0 3 g , a n d t h eb o n d i n g m a t e r i a l t o h o l d i t i n p o s i t i o n a d d e d o n l y a n o t h e r s m a l lf r a c t i o n o f a g r a m . W h e n a l o a d o f a n y m a g n i t u d e i s a p p l i e d ,t e e t h a r e d i s p l a c e d r a t h e r q u i c k l y w i t h i n t h e p e r i o d o n t a l l i g a -m e n t s p a c e , t h e n s t a b i l i z e i n t h e i r n e w p o s i t i o n . T h e r e w a s n oe v i d e n c e o f a s h o r t - t e r m e f f e c t t h a t c o u l d b e a t t r i b u t e d t o d i s -p l a c e m e n t b y t h e a p p a r a t u s , a n d a s i g n i f i c a n t e r r o r f r o m t h i ss o u r c e s e e m s u n l i k e l y .( 2 ) A l t e r e d o c c l u s a l f u n c t i o n o v e r a p e r i o d o f t i m e c o u l da f f e c t t h e s t a b i l i t y o f t h e r e f e r e n c e t e e t h . I n t h e s e e x p e r i m e n t s ,

3 0 02 5 0C. _ 2

m 2 0 0No 1 500

u ,CL

o 1 0 000.50

0

S u b j 1 J S.S u b j 2 DB

---OF---

S u b j 3 HB6S u b j 4 TB--.-

N i g h t :0 1 2 2 4 3 6 4 8 6 0 7 2

H o u r sF i g . 1 - P l o t s o f d a i l y e r u p t i v e m o v e m e n t s f o r f o u r c h i l d r e n w h o h a do v e r n i g h t o b s e r v a t i o n s a n d r e p e a t e d o b s e r v a t i o n s d u r i n g a d a y i n t h e l a b -o r a t o r y . F o r a l l f o u r p a t i e n t s , t h e l a b o r a t o r y d a y w a s S a t u r d a y . F o r t h r e e ,t h e o p t i c a l d e v i c e w a s b o n d e d o n F r i d a y a f t e r n o o n a n d t h e i n i t i a l o b s e r -v a t i o n w a s m a d e t h e n ; f o r t h e o t h e r s u b j e c t , t h e d e v i c e w a s p l a c e d o nW e d n e s d a y .

c o1 5 0 -0~~~~~1 :: t; g , ,it000 ;tig;Subj0S.

S u b j 2D BS u b j 3 HBS u b j 4 TB

: ;X E S .8AM Noon 4 P M

F i g . 2 - D e t a i l s o f t h e l a b o r a t o r y d a y f o r t h e s a m e f o u r p a t i e n t s ( t i m es c a l e e x p a n d e d ) . N o t e t h a t t h e p a t t e r n o f e r u p t i o n w a s s i m i l a r i n e a c hp a t i e n t : s i g n i f i c a n t n e t e r u p t i o n o v e r n i g h t ; i n t r u s i v e m o v e m e n t s d u r i n g a n da f t e r b r e a k f a s t , w i t h a t e n d e n c y t o r e s u m e e r u p t i o n l a t e r i n t h e m o r n i n g ;l e s s e r i n t r u s i o n w i t h l u n c h , a n d a g a i n a t e n d e n c y t o r e s u m e e r u p t i o n l a t e ri n t h e a f t e r n o o n ; a n d f u r t h e r n e t e r u p t i o n o v e r t h e n e x t n i g h t .

V o l . 7 0 N o . 1 1 7



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1 8 PROFFIT e t a .c h i l d r e n t o l e r a t e d t h e p r e s e n c e o f t h e a p p a r a t u s o v e r a s m u c ha s f o u r n i g h t s , b u t w e r e i n s t r u c t e d n o t t o c h e w o n t h e s i d ew i t h t h e a p p a r a t u s . I t i s p o s s i b l e t h a t i f t h e r e f e r e n c e t e e t h d i dn o t e x p e r i e n c e n o r m a l m a s t i c a t o r y f u n c t i o n , t h e y c o u l d b e g i nt o e r u p t , w h i c h w o u l d m a k e i t a p p e a r t h a t t h e e r u p t i v e r a t e o ft h e p r e m o l a r n o t y e t i n o c c l u s i o n h a d s l o w e d . T h e d a t a s h o w e dt h a t t h e 2 4 - h o u r e r u p t i o n r a t e w a s l e s s f o r t h e s e c o n d a n d l a t e rd a y s t h a n f o r t h e f i r s t d a y , a n d a c h a n g e i n t h e p o s i t i o n o f t h er e f e r e n c e t e e t h c o u l d b e t h e e x p l a n a t i o n . T h i s p o i n t r e q u i r e sf u r t h e r e x p e r i m e n t a t i o n , h o w e v e r .V a r i a t i o n s i n e r u p t i o n r a t e : o c c l u s a l f o r c e o r c i r c a d i a nr h y t h m ? - T h e e x i s t i n g a n i m a l d a t a c l e a r l y s h o w a r e l a t i o n s h i pb e t w e e n t h e r a t e o f e r u p t i o n a n d o c c l u s a l f u n c t i o n - t a k i n g ar o d e n t i n c i s o r o u t o f o c c l u s i o n s i g n i f i c a n t l y a c c e l e r a t e s i t se r u p t i o n r a t e . T h e r e i s a l s o c l e a r e v i d e n c e o f a s i m i l a r r e l a -t i o n s h i p i n h u m a n s - w h e n i t s a n t a g o n i s t i s e x t r a c t e d , a h u m a nt o o t h w i l l b e g i n t o e r u p t a g a i n , e v e n m a n y y e a r s a f t e r e r u p t i o nh a d s t o p p e d . T h e d a t a f o r d a y - t o - d a y e r u p t i o n o f h u m a n p r e -m o l a r s i n d i c a t e t h a t t h e r a t e o f e r u p t i o n s l o w s a s a p r e m o l a rc o m e s c l o s e t o t h e o c c l u s a l p l a n e a n d t o i t s a n t a g o n i s t . Ane r u p t i n g t o o t h w o u l d n o t b e a f f e c t e d b y c o n t a c t w i t h i t s a n t a g -o n i s t u n t i l i t r e a c h e d t h e o c c l u s a l p l a n e , b u t a f o r c e o p p o s i n ge r u p t i o n w o u l d b e g e n e r a t e d b y c o n t a c t s w i t h f o o d o r s o f tt i s s u e s d u r i n g m a s t i c a t i o n a s t h e e r u p t i n g t o o t h w a s i n c r e a s -i n g l y e x p o s e d t o t h e o r a l e n v i r o n m e n t . T h i s i s o n e l o g i c a le x p l a n a t i o n f o r t h e s l o w i n g o f e r u p t i o n a n d t h e t r a n s i e n t i n t r u -s i o n t h a t w a s o b s e r v e d d u r i n g t h e d a y . T h e a p p a r e n t a s s o c i a -t i o n o f i n t r u s i o n w i t h m e a l s a n d t h e r e s u m p t i o n o f e r u p t i o ns o m e t i m e l a t e r a r e w h a t w o u l d b e e x p e c t e d i f t h i s e x p l a n a t i o nw e r e c o r r e c t .I t i s a l s o p o s s i b l e t h a t a b i o l o g i c a l r h y t h m e x i s t s i n e r u p t i o n ,r e f l e c t i n g a n u n d e r l y i n g c i r c a d i a n r h y t h m o f c e l l u l a r a c t i v i t y .A l t h o u g h t h i s h a s n o t b e e n d o c u m e n t e d p r e v i o u s l y , s o m e a n -i m a l d a t a s u g g e s t t h a t t o o t h e r u p t i o n o c c u r s m o r e r a p i d l y d u r -i n g q u i e t p e r i o d s t h a n d u r i n g a c t i v e w a k e f u l n e s s a n d t h a t i to c c u r s m o r e a t o n e t i m e o f d a y t h a n a n o t h e r . F o r i n s t a n c e , i nt h e r o d e n t i n c i s o r m o d e l , a r e d u c t i o n i n b l o o d p r e s s u r e i n -c r e a s e d t h e r a t e o f e r u p t i o n , w h i l e i n c r e a s e d b l o o d p r e s s u r er e d u c e d i t ( T h o m a s , 1 9 6 5 ) . I n b o t h t h e r o d e n t i n c i s o r ( B e r -k o v i t z , 1 9 8 3 ) a n d t h e f e r r e t c a n i n e ( M o x h a m a n d B e r k o v i t z ,1 9 8 3 ) , t h e r a t e o f e r u p t i o n i s f a s t e r a t s o m e t i m e s o f d a y t h a no t h e r s . T h e n o c t u r n a l f e r r e t h a s i t s m a x i m u m e r u p t i o n r a t ed u r i n g t h e d a y , w h e n i t w o u l d n o r m a l l y b e s l e e p i n g .H i g h - p r e c i s i o n o p t i c a l o b s e r v a t i o n s o f e r u p t i n g h u m a n t e e t hh a v e t h e p o t e n t i a l t o e s t a b l i s h t h e p a t t e r n o f e r u p t i o n a n d i t sr e l a t i o n s h i p t o m a s t i c a t o r y o r o t h e r a c t i v i t y v s . a n i n n a t e d a i l yr h y t h m . T h e y w i l l a l s o m a k e i t p o s s i b l e t o u s e h u m a n t e e t h i ne x p e r i m e n t s t o d e t e r m i n e t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n e r u p t i v e a c -t i v i t y a n d f o r c e a p p l i c a t i o n s t o t h e e r u p t i n g t o o t h . T h i s s h o u l dc l a r i f y t h e r o l e o f o c c l u s a l f o r c e s i n c o n t r o l l i n g e r u p t i o n , a n dw h e t h e r a n d h o w t h e e q u i l i b r i u m o f f o r c e s t h a t u l t i m a t e l y d e -t e r m i n e s t o o t h p o s i t i o n d i f f e r s a c c o r d i n g t o t h e p l a n e o f s p a c ei n w h i c h f o r c e i s a p p l i e d .

A c k n o w l e d g m e n t .We t h a n k R o b e r t P a t e r s o n , IBM R e s e a r c h L a b o r a t o r i e s ,L e x i n g t o n , K e n t u c k y , f o r i n v a l u a b l e t e c h n i c a l s u p p o r t .

R E F E R E N C E SBERKOVITZ, B . K . ( 1 9 7 5 ) : M e c h a n i s m s o f T o o t h E r u p t i o n . I n : A p -p l i e d P h y s i o l o g y o f t h e M o u t h , C . L . B . L a v e l l e , E d . , B r i s t o l :

J o h n W r i g h t a n d S o n s , p p . 9 9 - 1 2 3 .B J O R K , A . a n d S K I E L L E R , V . ( 1 9 7 2 ) : F a c i a l D e v e l o p m e n t a n dT o o t h E r u p t i o n : An I m p l a n t S t u d y a t t h e T i m e o f P u b e r t y , Am JO r t h o d 6 2 : 3 3 9 - 3 8 3 .BU R N - M U RD O C H, R . A . a n d P I C T O N , D . C . ( 1 9 8 1 ) : T h e E f f e c t o fA p p l i e d F o r c e s o n t h e E r u p t i o n o f R a t M a x i l l a r y I n c i s o r s , A r c hO r a l B i o l 2 6 : 9 3 9 - 9 4 3 .MARKS, S . C . a n d C A H I L L , D . R . ( 1 9 8 4 ) : E x p e r i m e n t a l S t u d y i nt h e D o g o f t h e N o n a c t i v e R o l e o f t h e T o o t h i n t h e E r u p t i v e P r o c e s s ,A r c h O r a l B i o l 2 9 : 3 1 1 - 3 2 2 .M O X HA M, B . J . a n d BERKOVITZ, B . K . ( 1 9 8 3 ) : C o n t i n u o u s M o n -i t o r i n g o f t h e P o s i t i o n o f t h e F e r r e t M a n d i b u l a r C a n i n e T o o t h t oE n a b l e C o m p a r i s o n s w i t h t h e C o n t i n u o u s l y - G r o w i n g R a b b i t I n -c i s o r , A r c h O r a l B i o l 2 8 : 4 7 7 - 4 8 1 .M U H L E M A N N , H . R . ( 1 9 6 7 ) : T o o t h M o b i l i t y : A R e v i e w o f C l i n i c a lA s p e c t s a n d R e s e a r c h F i n d i n g s , J P e r i o d o n t o l 3 8 : 6 8 6 - 7 1 3 .P I C T O N , D . C . A . ( 1 9 6 3 ) : T h e E f f e c t o n N o r m a l V e r t i c a l T o o t h M o -b i l i t y o f t h e R a te o f T h r u s t a n d T i m e I n t e r v a l B e t w e e n T h r u s t s ,A r c h O r a l B i o l 8 : 2 9 1 - 2 9 9 .P I C T O N , D . C . A . ( 1 9 6 9 ) : T h e E f f e c t o f E x t e r n a l F o r c e s o n t h e P e r -i o d o n t i u m . I n : B i o l o g y o f t h e P e r i o d o n t i u m , A . H . M e l c h e r a n dW.H. B o w e n , E d s . , L o n d o n : A c a d e m i c P r e s s , p p . 3 6 3 - 4 1 9 .P R O F F I T , W . R . ( 1 9 7 8 ) : E q u i l i b r i u m T h e o r y R e v i s i t e d , A n g l e O r t h o d4 8 : 1 7 5 - 1 8 6 .P R O F F I T , W . R . ( 1 9 8 6 ) : C o n t e m p o r a r y O r t h o d o n t i c s , S t . L o u i s :C . V . M o s b y C o . , p p . 2 2 8 - 2 4 5 .P R O F F I T , W . R . ( 1 9 8 9 ) : T h e E f f e c t o f I n t e r m i t t e n t F o r c e s o n E r u p -t i o n . I n : T h e B i o l o g i c a l M e c h a n i s m s o f T o o t h E r u p t i o n , Z . D a v -i d o v i t c h , E d . , C o l u m b u s : O h i o S t a t e U n i v . P r e s s , p p . 1 8 7 - 1 9 2 .P R O F F I T , W . R . a n d S E L L E R S , K . T . ( 1 9 8 6 ) : T h e E f f e c t o f I n t e r -m i t t e n t F o r c e s o n E r u p t i o n o f t h e R a b b i t I n c i s o r , J D e n t R e s 6 5 : 1 1 8 -

1 2 2 .Q U I N N , R . S . a n d YOSHIKAWA, D . K . ( 1 9 8 5 ) : A R e a s s e s s m e n t o fF o r c e M a g n i t u d e i n O r t h o d o n t i c s , Am J O r t h o d 8 8 : 2 5 2 - 2 6 0 .SMEDLEY, L . C . ( 1 9 7 5 ) : A T e c h n i q u e f o r M e a s u r i n g t h e E r u p t i v eF o r c e o f t h e Human S e c o n d B i c u s p i d , T h e s i s f o r C e r t i f i c a t e i nO r t h o d o n t i c s , T e m p l e U n i v e r s i t y .S T E E D L E , J . R . a n d P R O F F I T , W . R . ( 1 9 8 5 ) : T h e P a t t e r n a n d C o n -t r o l o f E r u p t i v e T o o t h M o v e m e n t s , Am J O r t h o d 8 7 : 5 6 - 6 6 .S T E E D L E , J . R . ; P R O F F I T , W . R . ; a n d F I E L D S , H . W . ( 1 9 8 3 ) : T h eE f f e c t s o f C o n t i n u o u s A x i a l l y D i r e c t e d I n t r u s i v e L o a d s o n t h eE r u p t i n g R a b b i t M a n d i b u l a r I n c i s o r , A r c h O r a l B i o l 2 8 : 1 1 4 9 - 1 1 5 3 .TAYLOR, A . C . a n d BUTCHER, E . O . ( 1 9 5 1 ) : T h e R e g u l a t i o n o fE r u p t i o n R a t e i n t h e I n c i s o r T e e t h o f t h e W h i t e R a t , J E x p Z o o l1 1 7 : 1 6 5 - 1 8 8 .THOMAS, N . R . ( 1 9 6 5 ) : T h e P r o c e s s a n d M e c h a n i s m o f T o o t h E r u p -t i o n , P h . D T h e s i s , U n i v e r s i t y o f B r i s t o l .

J D e n t R e s J a n u a r y 1 9 9 1


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j Dent Res 1991 Proffit 15 8