Dr. Eduardo Vázquez
Odontólogo. Director, Instituto Craneomandibular. Barcelona.
Marcos García
Departamento de I+D+i del Laboratorio Ortoplus. Málaga.
Juan A. Cabrera
Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Málaga (Málaga)

Los dispositivos de avance mandibular que se utilizan actualmente como opción terapéutica a los tratamientos de las alteraciones discocondilares tienen limitaciones para su utilización. Estos dispositivos se configuran en una posición de avance donde se produce la recapturación del disco articular y la eliminación del clic. El presente artículo propone una adaptación del análisis de la cinemática mandibular y el rediseño del dispositivo Orthoapnea NOA para el tratamiento de esta patología. El dispositivo está compuesto por una férula superior que cuenta con un elemento saliente denominado seguidor y una férula inferior con una aleta llamada leva. Se realiza un estudio de un caso real en el que se personaliza el dispositivo en función de su cinemática mandibular y su modelo dental.
PALABRAS CLAVE: Trastornos craneomandibulares, ATM, Dispositivo de Avance Mandibular, Cinemática Mandibular, NOA-ATM.

Los trastornos craneomandibulares son un conjunto de patologías que afectan a la articulación temporomandibular (ATM), los músculos masticatorios, y sus estructuras anexas. De entre todas estas patologías, las alteraciones discocondilares de la ATM representan unas de las patologías más frecuentes, afectando a un porcentaje importante de la población general. Dentro de las alteraciones discocondilares el desplazamiento discal con reducción es, sin duda, la más frecuente y una de las que propicia más consultas médicas/odontológicas por parte de los pacientes (1).

El tratamiento del desplazamiento discal con reducción (con o sin bloqueo intermitente) es fundamentalmente conservador, no recomendándose la cirugía salvo en casos excepcionales. Las manifestaciones clínicas más habituales del desplazamiento discal con reducción son dolor en la ATM, clics articulares durante los movimientos mandibulares y episodios de bloqueo intermitente (bloqueo cerrado). Dentro de los tratamientos conservadores el uso de dispositivos ortopédicos (férulas de descarga) continúa siendo una de las opciones terapéuticas más habituales, siendo la férula de adelantamiento mandibular uno de los dispositivos más utilizados para el tratamiento de esta patología (1).

El mecanismo terapéutico de las férulas de adelantamiento se basa principalmente en reestablecer la relación discocondilar (mientras el paciente lleva el dispositivo) mediante un adelantamiento de la mandíbula. Esto permite la descompresión del tejido retrodiscal inflamado como consecuencia del desplazamiento anterior del disco articular, y la mejora de la posición anatómica del disco dentro de la ATM a medio/largo plazo en un alto porcentaje de pacientes (2). No obstante, puede ser necesario el uso indefinido del dispositivo en gran parte de los pacientes para mantener esta mejoría en la posición del disco articular.

La mayoría de férulas de adelantamiento presenta un diseño de una única pieza, ubicándose en la arcada superior. El dispositivo presenta una rampa anterior que «guía» a los incisivos inferiores a una posición protrusiva durante el cierre de la boca (2). El criterio de recaptura del disco articular se establece generalmente mediante la eliminación del clic articular durante las maniobras de apertura y cierre de la boca cuando el paciente lleva la férula colocada. En algunas ocasiones se puede realizar una resonancia magnética del paciente con la férula colocada para verificar la correcta colocación del disco articular.

No obstante, en función del tipo de desplazamiento discal el diseño de este tipo de dispositivos presenta en ocasiones problemas que hacen inviable su utilización. Si el paciente presenta un clic recíproco (de cierre) muy lejano a la intercuspidación dental o bien un grado de protrusiva muy elevado para la recaptura del disco el diseño de la rampa anterior se vuelve inviable debido, principalmente, a su elevada longitud, que ocasiona una incomodidad inaceptable para el paciente. En estos casos, el uso de dispositivos de avance mandibular (DAM) puede ser la única alternativa.

Existe una gran variedad de DAM (3) utilizados para el tratamiento de la apnea obstructiva del sueño. Estos están ampliamente estudiados y existen numerosos estudios acerca de la eficacia del tratamiento (3–9). Se pueden hacer dos grandes grupos:

• Dispositivos de una pieza o monoblock. Están formados por una única férula con la huella de los dientes superiores e inferiores y llevan a la mandíbula a una posición determinada sin la posibilidad de realizar ningún movimiento (4).
• Dispositivos de dos piezas. Están formados por una férula superior, una férula inferior y un mecanismo de conexión entre ambas. El sistema de conexión puede ser de distintas formas y tipologías en función de los elementos utilizados como pueden ser tornillos, barras o aletas. La principal ventaja respecto a los anteriores es la libertad para realizar uno o dos movimientos, que hacen, a su vez, que se aumente la comodidad al usarlo (4).

Dentro de los dispositivos de dos piezas se encuentra el Orthoapnea NOA, cuya fabricación se realiza de forma personalizada para cada paciente en función de su biomecánica mandibular. Además, el algoritmo desarrollado reproduce el movimiento del cóndilo a lo largo de la cavidad glenoidea y elimina por completo movimientos retrusivos de la mandíbula durante la apertura bucal (10). Esto último garantiza siempre una correcta relación disco condilar, siendo necesario mucho menos adelantamiento mandibular que con otros DAM.

En el presente estudio se propone una modificación del mecanismo de conexión del dispositivo de avance mandibular Orthoapnea NOA y la adaptación del modelo cinemático de los movimientos mandibulares en el plano sagital para el tratamiento del desplazamiento discal con reducción de la ATM. El objetivo final es proponer una alternativa de tratamiento que cumpla con todas las características necesarias que debe tener un DAM para el tratamiento de esta patología.

Para el diseño del dispositivo OrthoApnea NOA ATM se utilizó el algoritmo matemático desarrollado por Bataller y colaboradores en la Universidad Politécnica de Málaga y que sirvió para el desarrollo del dispositivo OrthoApnea NOA. En este estudio, a cada sujeto se le tomó una radiografía cefalométrica lateral identificándose distintos puntos en la mandíbula para posteriormente medir las distancias entre ellos utilizando una herramienta de software de análisis de imágenes. Los puntos de referencia seleccionados fueron los siguientes (Figura 1):

• Punto Cn: centro del cóndilo que representa el centro de rotación de la mandíbula.
• Punto In: punta del incisivo inferior, que es el punto de referencia comúnmente utilizado para cuantificar el movimiento hacia adelante de la mandíbula producido por un DAM.
• Puntos de la cavidad glenoidea. Se toman 10 puntos de la cavidad glenoidea desde la posición más anterior a la más posterior.

Para cada punto de referencia seleccionado, se midieron las coordenadas X e Y, considerando el eje X que pasa por la punta del incisivo superior y paralelo al plano oclusal maxilar y el eje Y como una línea perpendicular tangente al incisivo superior. En base a las coordenadas X e Y de estos puntos de referencia, se calcula la distancia entre el cóndilo y los incisivos inferiores para representar la dimensión mandibular y la ecuación de la curva que forman los puntos medidos en la cavidad glenoidea.

• Longitud mandibular (ML): distancia entre el centro del cóndilo y la punta del incisivo superior.
• Ángulo entre el plano oclusal y ML (α).
• Ecuación de la curva definida por la fosa glenoidea.

Si se obtienen estos parámetros para cualquier otro punto de la mandíbula, se puede utilizar el mismo desarrollo matemático para calcular los movimientos bordeantes para dicho punto. Las ecuaciones que representan cada borde del diagrama de Posselt han sido calculadas por Bataller et al en su modelo cinemático mandibular.

El diagrama de Posselt es generado por el conjunto de movimientos que el incisivo inferior puede realizar en el plano sagital. Estos movimientos son consecuencia de una traslación a lo largo de la fosa glenoidea del eje que pasa a través de los dos cóndilos y una rotación de la mandíbula alrededor de este eje.

La Figura 2 muestra un esquema cinemático del mecanismo que reproduce el movimiento mandibular en el plano sagital. La articulación temporomandibular se representa mediante una articulación prismática a lo largo de una curva y una bisagra. Por lo tanto, el mecanismo tiene dos grados de libertad (DOF). La mandíbula se representa en dos posiciones: la posición de descanso con la boca cerrada y la posición máxima de apertura de la boca. En la misma figura, el diagrama de Posselt muestra la región donde se puede mover el incisivo inferior. En esta región se pueden identificar varias fronteras que son fundamentales en el problema que estamos tratando en este artículo. El punto 1 representa la posición del incisivo cuando la mandíbula está en su retrusión máxima. El segmento 1-4 es un arco descrito por el incisivo durante la primera parte del movimiento de apertura de la boca. Si la boca continúa abriéndose después del punto 4, comienza a moverse hacia adelante mientras gira, describiendo la trayectoria 4-3 y alcanzando la protuberancia máxima. Luego, si la boca se cierra, manteniendo el valor de protrusión, el incisivo describe el arco 3-2. Finalmente, el borde del punto 2 al punto 1 se traza traduciendo la mandíbula desde la protrusión máxima a la retrusión máxima con ligeros movimientos hacia arriba y hacia abajo para evitar la colisión entre los incisivos superiores e inferiores.

Los puntos 1 y 2 se obtienen a partir de la medición del avance con la galga de George. Las posiciones en X se obtienen de medir la máxima retrusión y la máxima protrusión, respectivamente, con una horquilla de 5 mm de espesor. El espesor de la horquilla determina las coordenadas Ypr e Yre. Con las coordenadas X de los puntos 1 y 2 se obtiene el avance total que puede realizar el paciente a partir de la ecuación 1:

El siguiente paso es determinar la posición del cóndilo cuando el incisivo se posiciona en los puntos 1 y 2 anteriores. La ecuación de la cavidad glenoidea está representada por la ecuación 2:

Para diseñar el dispositivo, solo son necesarias las curvas 1-2 y 2-3, ya que, tanto para el tratamiento de apnea como de ATM, el dispositivo no debe permitir la retrusión mandibular ni en oclusión, ni cuando se realice la apertura. La curva anterior o 2-3 se realiza de forma simplificada con un arco de circunferencia con centro en Cp y radio ML que pasa por el punto 2. El arco de circunferencia se realiza hasta la máxima apertura medida en el paciente que coincide con el punto 3. La ecuación 5 representa la fórmula matemática de la circunferencia en las condiciones descritas.

A continuación, se desarrollará el procedimiento para encontrar el perfil de la leva. La Figura 3 muestra la leva unida a la mandíbula y el seguidor unido al maxilar en el plano oclusal. Los puntos RP1, RP9 representan el contacto entre la leva y el seguidor en diferentes posiciones angulares de la mandíbula cuando el incisivo se desplaza a través de la curva que va desde el punto P1 al P9. Este método está formulado matemáticamente en la ecuación (6) donde los puntos (xFR, yFR) son las coordenadas de la leva respecto del sistema de referencia fijo para cada punto P. Otro factor importante es la localización del seguidor dentro de la arcada del paciente. Esta posición se da con las coordenadas (xfol, yfol) además de con el radio (rfol) del elemento que se utiliza como seguidor.

La configuración del punto P1 depende del doctor que prescribe el tratamiento y coincide con la posición de avance en la que produce la recapturación del cóndilo en el disco. Es importante determinar correctamente este punto porque avances inferiores provocan que el dispositivo no cumpla correctamente su función.

Para diseñar de forma digital el DAM se utilizan las arcadas digitalizadas del paciente en la posición de avance donde se haya producido la recapturación del disco articular. El registro se puede realizar de forma digital mediante un escáner intraoral o, de forma tradicional, mediante silicona pesada y fluida.

Con los modelos digitales se diseña la férula superior e inferior de forma que se produzca una oclusión estable y homogénea entre ambas. La Figura 4 muestra los modelos de un paciente donde las férulas correspondientes están encajadas. Además, se puede ver la posición de mordida registrada por el doctor y el contacto completo entre las superficies de oclusión de las férulas.

Una vez creadas las férulas se le añade el sistema leva-seguidor. La leva tiene una forma de aleta de tiburón en la que la curva interior se ha creado a partir del perfil de la leva calculado por el algoritmo matemático (Figura 5). La leva se une a la férula inferior y el seguidor a la férula superior resultando el diseño del dispositivo como el mostrado en la Figura 6.

En este apartado se realiza una aplicación real de la metodología propuesta para el diseño de un DAM aplicado al tratamiento del desplazamiento discal con reducción de la ATM. El primer paso consiste en obtener los puntos cefalométricos del paciente a partir de la radiografía lateral. Esto permitirá crear el mecanismo y generar los movimientos bordeantes 1-2 y 2-3. La Tabla 1 recoge las mediciones mostradas en la Figura 1 donde se utiliza como sistema de referencia el incisivo superior.

En la Tabla 2 se recogen las variables de dimensión mandibular (ML), ángulo entre la línea cóndiloincisivo y el plano del maxilar superior (α) y la ecuación de la curva que pasa por los diez puntos de la cavidad glenoidea, unas variables que se utilizan en el algoritmo matemático como se ha visto anteriormente.

Aplicando el sistema de ecuaciones desarrollado anteriormente se obtienen las curvas bordeantes 1-2 y 2-3 que delimitan la zona de movimiento. Dentro de dicha zona se configura la curva que va desde P1, punto de registro de mordida en el avance que se produce la recapturación del disco articular de la ATM, a P9, que es un punto donde se ha producido la apertura y en ningún momento se pierde avance. La Tabla 3 recoge los valores de los puntos P1, …, P9 para el paciente de estudio donde se puede ver en los valores X que desde el P1 a P9 se ha producido un avance de 0,58 mm y en los valores Y que se ha producido una apertura de 15 mm.

P1 tiene un valor de -5 mm porque corresponde con el espesor de la horquilla de la galga de George. Los valores en Y tienen signo negativo debido a que cuando se realiza la apertura la mandíbula desciende.

Finalmente, el movimiento de P1 a P9 se transforma en el perfil de leva con el que se diseña el DAM. La Tabla 4 recoge los puntos de la curva del perfil de leva en el que se ve que su diseño tiene una altura de 12,41 mm y desde el punto R1 al R9 hay un desfase en X de 2,57 mm, es decir, no es un elemento completamente vertical, sino que tiene una curvatura dada por los puntos de R1, …, R9.

Los resultados se trasladan al diseño, se crean las férulas superior e inferior con la leva y el seguidor, respectivamente, y se imprime el dispositivo con impresoras 3D. La Figura 7 muestra la foto del dispositivo para este caso real.

El desarrollo expuesto genera un mecanismo simplificado de la mandíbula a partir de las mediciones sobre el paciente, sus modelos y su radiografía. Utilizar esta sistemática permite obtener para cada paciente su patrón de movimientos en el plano sagital y a partir del cual generar el DAM. El objetivo final es aumentar la eficiencia y el desempeño de los dispositivos odontológicos al adaptarlo funcionalmente a cada paciente. Esto hace que el dispositivo se adapte a la situación particular del paciente y no que el paciente se tenga que adaptar a la forma de actuar de un dispositivo determinado.

El dispositivo NOA-ATM ha sido diseñado para permitir una apertura completa de la boca que permita la recaptura del disco articular una vez ubicado en la boca del paciente. Los dispositivos que no permiten una apertura completa de la boca no son adecuados para tratar el desplazamiento discal con reducción ya que es necesario que el paciente pueda abrir la boca, con el dispositivo colocado, por encima del punto donde se produce la recaptura (el clic) del disco articular durante la apertura de la boca. Asimismo, los dispositivos que permiten retrusión de la mandíbula durante la apertura bucal tampoco son los más adecuados para el tratamiento de esta patología ya que el paciente podría perder la correcta relación disco condilar mediante el movimiento retrusivo de la mandíbula durante la apertura bucal. Esto evidentemente se podría solventar aumentando el grado de protrusión en el que está confeccionado el dispositivo. No obstante, en casos de desplazamiento discal en los que se produce un clic recíproco (de cierre) muy lejos de la intercuspidación dentaria sería necesario extremar el grado de protrusiva para mantener la eficacia del dispositivo (correcta relación disco condilar), con el consiguiente aumento de la probabilidad de aparición de efectos secundarios (dolor en la musculatura mandibular, alteraciones oclusales…).

En la actualidad, únicamente el dispositivo NOA- ATM cumple de forma conjunta estos dos requisitos ya que: 1) permite una apertura completa de la boca (con el dispositivo ubicado en la boca del paciente) y 2) evita el movimiento retrusivo de la mandíbula durante la apertura bucal. Todas estas características hacen que el NOA- ATM sea un dispositivo de gran eficacia en el mantenimiento de la relación discocondilar, siendo necesario un grado de protrusiva mínimo en muchos casos para el tratamiento del desplazamiento discal con reducción.

Asimismo, este dispositivo permite el tratamiento combinado del síndrome de apnea obstructiva del sueño en pacientes con desplazamiento discal con reducción de la ATM. Tradicionalmente se ha incluido en la mayoría de guías clínicas del SAOS a la patología de la ATM como posible contraindicación para el uso de DAM. Esto ha sido principalmente debido a que muchos profesionales consideran a la patología de la ATM como una entidad clínica homogénea, no teniendo en cuenta que la disfunción craneomandibular es un término genérico que engloba a un gran número de patologías, en muchos casos de naturaleza muy distinta. Es por lo tanto imprescindible un análisis indivualizado de la patología craneomandibular de cada paciente para decidir si es o no adecuado el uso de DAM para el tratamiento del síndrome de apnea obstructiva del sueño. De hecho, el diseño del dispositivo NOA-ATM permite tratar de forma eficaz y simultánea el SAOS y el desplazamiento discal con reducción de la ATM con o sin bloqueo intermitente.

Se ha propuesto una variante del dispositivo OrthoApnea NOA diseñado de acuerdo a la cinemática mandibular de cada paciente para el tratamiento de los problemas de ATM (desplazamiento discal con reducción). Se detalla el proceso de síntesis matemática para generar el sistema de conexión entre férulas formada por dos elementos mecánicos denominados leva y seguidor. Se propone el diseño del dispositivo digitalmente a partir de programas CAD-CAE. El análisis de movimiento, las consideraciones de diseño y su elaboración digital hacen que el dispositivo cumpla con las especificaciones para el tratamiento del desplazamiento discal con reducción. El diseño digital hace necesario la utilización de tecnología CAM e impresión 3D para su fabricación.