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CLINICAL SCIENCET h e I n s t a n t a n e o u s H i n g e A x i s - I t s R e p r o d u c i b i l i t ya n d U s e a s a n I n d i c a t o r f o r D y s f u n c t i o nS . M . L U P K I E W I C Z , * C . H . G I B B S , ? P . E . MAHAN, H . C . L U N D E E N , $ M . A R I E T , * a n d S . L . S I N K E W I Z t* C o m p u t e r S c i e n c e s D i v i s i o n , D e p a r t m e n t o f M e d i c i n e , C o l l e g e o f M e d i c i n e , U n i v e r s i t y o f F l o r i d a , Box J - 3 7 2 , G a i n e s v i l l e , F l o r i d a 3 2 6 1 0 ,f D e p a r t m e n t o f B a s i c D e n t a l S c i e n c e s , C o l l e g e o f D e n t i s t r y , U n i v e r s i t y o f F l o r i d a , B ox J 4 2 4 , G a i n e s v i l l e , F l o r i d a 3 2 6 1 0 , a n d $ D e p a r t m e n to f O c c l u s i o n a n d F i x e d P r o s t h o d o n t i c s , C o l l e g e o f D e n t i s t r y , U n i v e r s i t y o f F l o r i d a , Box J - 4 0 7 , G a i n e s v i l l e , F l o r i d a 3 2 6 1 0T h i s s t u d y i n v e s t i g a t e d i r r e g u l a r i t i e s i n h i n g e movement i n 1 1 3s u b j e c t s . T h e s e i r r e g u l a r i t i e s w e r e a n a l y z e d b y c o m p u t e r w i t h a ni n s t a n t a n e o u s t h r e e - d i m e n s i o n a l " s c r e w a x i s m e t h o d . " T h e v a r i a t i o ni n h i n g e m o v e m e n t w a s m e a s u r e d b y t h e d i s p e r s i o n o f t h e h i n g e a x i si n s t a n t c e n t e r s . D i s p e r s i o n o f i n s t a n t c e n t e r s w a s g r e a t e r f o r m u s c l ep a i n p a t i e n t s t h a n f o r t h e n o r m a l , i n d i c a t i n g t h a t i n s t a n t c e n t e r d a t ac o u l d m a k e a c o n t r i b u t i o n t o d i a g n o s i s a n d t r e a t m e n t p l a n n i n g .J D e n t R e s 6 1 ( 1 ) : 2 - 7 , J a n u a r y 1 9 8 2I n t r o d u c t i o n .P a t i e n t s e x p e r i e n c i n g p a i n i n t h e m u s c l e s u s e d i n m a s t i c a -t i o n o r o f t h e t e m p o r o m a n d i b u l a r j o i n t ( T M J ) o f t e n a r eu n a b l e t o a l l o w t h e j a w t o move e a s i l y i n t o r e t r u d e d p o s i -t i o n s o r s w i n g f r e e l y i n h i n g e a x i s movement. K r o g h -P o u l s e n a n d O l s s o n 1 h a v e i n c l u d e d e a s e o f j a w m a n i p u l a -t i o n a s o n e i n d i c a t o r o f d y s f u n c t i o n . R o u r a a n d C l a y t o n 2a n d C r i s p i n e t a l . 3 u s e d a m e t h o d o f q u a n t i f y i n g i r r e g u l a r i -t i e s i n b o r d e r movements ( f r o m p a n t o g r a p h i c t r a c i n g s ) a s ad i a g n o s t i c i n d i c a t o r o f d y s f u n c t i o n . I n t h e s e s t u d i e s , t h emore s i n g l e - v a l u e d , r e p r o d u c i b l e b o r d e r movements a r ea s s o c i a t e d w i t h s y m p t o m - f r e e p a t i e n t s .T h i s s t u d y i n v e s t i g a t e s t h e r e p r o d u c i b i l i t i e s a n d i r r e g u -l a r i t i e s i n t h e h i n g e movements o f t h e j a w f o r p o s s i b l e u s ei n d i a g n o s i n g t h e d y s f u n c t i o n p a t i e n t . T h e r e p r o d u c i b i l i t yo f d e t e r m i n i n g a h i n g e a x i s ( l i n e o f r o t a t i o n ) i s i n i t s e l f a ni m p o r t a n t i s s u e , s i n c e t h e m o u n t i n g o f d e n t a l a r c h c a s t s i nr e l a t i o n t o t h e c o n d y l a r c o n t r o l e l e m e n t s i n a n a r t i c u l a t o r i sb a s e d o n a h i n g e a x i s . R e p r o d u c i b i l i t y o f a h i n g e a x i s i sa l s o i m p o r t a n t i n j a w m o t i o n s t u d i e s f o r d e f i n i n g t h e p o s -t e r i o r " c o n d y l a r " r e c o r d i n g p o i n t , e s p e c i a l l y when d a t af r o m d i f f e r e n t s u b j e c t s a r e c o m p a r e d . R e p r o d u c i b i l i t y o fh i n g e a x i s p o s i t i o n i s t h e f i r s t t o p i c o f t h i s s t u d y .T h e s e c o n d t o p i c o f t h i s s t u d y i s t h e i r r e g u l a r i t y o f h i n g emovement i n r e l a t i o n t o d i a g n o s i n g t h e d y s f u n c t i o np a t i e n t . I n p r e l i m i n a r y s t u d i e s b y G i b b s e t a l . 4 a n d L u p -k i e w i c z e t a l . , 5 i t was shown t h a t p a i n p a t i e n t s h a d morei r r e g u l a r i t y i n h i n g e a x i s m ovement t h a n d i d t he s y m p t o m -f r e e p a t i e n t s , w h i c h e n c o u r a g e d t h i s l a r g e r s t u d y i n v o l v i n g1 1 3 s u b j e c t s . I r r e g u l a r i t i e s i n t h e h i n g e movement w e r ea n a l y z e d b y c o m p u t e r w i t h a n i n s t a n t a n eo u s t h r ee -d i me n -s i o n a l " s c r e w a x i s " m e t h o d . C o m p u t e r a p p l i c a t i o n w a sf e a s i b l e , s i n c e t h e p a t i e n t d a t a h a d b e e n m e a s u r e d e l e c -t r o n i c a l l y i n a l l t h r e e d i m e n s i o n s ( s i x d e g r e e s o f f r e e d o m )a n d r e c o r d e d on c o m p u t e r - c o m p a t i b l e m a g n e t i c t a p e .The s c r e w a x i s method o f a n a l y s i s w a s c h o s en s i n c e i t i sa n e x a c t a n d s e n s i t i v e method o f d e s c r i b i n g r i g i d b o d ymotion i n a l l t h r e e d i m e n s i o n s . T h i s i s i n c o n t r a s t t oa p p r o x i m a t e t w o - d i m e n s i o n a l m e t h o d s u s e d p r e v i o u s l y b yB e n n e t t 6 a n d U l r i c h . 7 The s c r e w a x i s i s a s e n s i t i v e i n d i c a -t o r o f i r r e g u l a r i t i e s i n r o t a t i o n a l m o v e m e n t .I n t h i s a r t i c l e o n l y h i n g e movement d a t a a r e p r e s e n t e d .C h e w i n g m o t i o n s , i n v e s t i g a t e d w i t h t h e i n s t a n t a n e o u s s c r e wa x i s m e t h o d , w i l l b e p r e s e n t e d i n a l a t e r a r t i c l e .

2

M a t e r i a l s a n d m e t h o d s .P a t i e n t r e c o r d i n g s . - J a w m o t i o n s w e r e m e a s u r e d a n dr e c o r d e d w i t h t h e r e p l i c a t o r ( F i g . 1 ) . T h e r e p l i c a t o rr e c o r d e d , on t a p e , j a w m o t i o n i n s i x d e g r e e s o f f r e e d o m , s ot h a t t h e movement o f a n y p o i n t on t h e m a n d i b l e c o u l d b es t u d i e d . T h e t a p e - r e c o r d e d i n f o r m a t i o n c a n b e a n a l y z e d b yc o m p u t e r o r p l a y e d b a c k t o m o v e c a s t s w h i c h d u p l i c a t e t h ee x a c t m o t i o n o f t h e s u b j e c t ' s j a w . T h e ma x i mum e r r o r i nt h e m e a s u r e m e n t s y s t e m w a s l e s s t h a n 0 . 1 2 5 m m , a n d t h et o t a l m e a s u r i n g i n s t r u m e n t a t i o n a t t a c h e d t o t h e p a t i e n tw e i g h e d o n l y 1 0 0 g . The s p e c i a l d e s i g n o f t h e c l u t c h e s ,

c e m e n t e d t o t h e f a c i a l s u r f a c e s o f t h e t e e t h , a l l o w e d n a t u r a lm a s t i c a t i o n w i t h o u t i n t e r f e r e n c e f r o m t h e c l u t c h e s . Amore d e t a i l e d e x p l a n a t i o n o f t h e s e m e t h o d s h a s b e e nr e p o r t e d p r e v i o u s l y . 4 , 8 , 9

JA W MOVEMENT RECORDING A ND REPRODUCING SYSTEM

Il-/R e p l i c a t o r w i t h S u b j e c t ' s

C o s t s T a p e R e c o r d e r

_ _

o i " - p u t e

C o m p u t e r

F o c e b o w s w i t h6 T r a n s d u c e r s

F i g . 1 -T h e r e p l i c a t o r i n s t r u m e n t a t i o n f o r s t u d y o f j a w m o v e -m e n t s .J a w h i n g i n g d a t a f r o m 3 6 g o o d o c c l u s i o n a d u l t s , 4 2m a l o c c l u s i o n a d u l t s w i t h o u t m u s c l e p a i n , 1 5 m a l o c c l u s i o n

a d u l t s w i t h m u s c l e p a i n , a n d 2 0 c h i l d r e n a g e d f r o m f o u rt o t e n w i t h g o o d o c c l u s i o n w e r e r e c o r d e d . F o r a n a d u l tt o b e c l a s s i f i e d a s h a v i n g g o o d o c c l u s i o n , t h e f o l l o w i n gr e q u i r e m e n t s w e r e n e c e s s a r y : 1 ) From 2 8 t o 3 2 t e e t h w e r ep r e s e n t i n g o o d a r c h a l i g n m e n t a n d a p p o s i t i o n ; 2 ) t h e t e e t hw e r e f r e e o f i n v o l v e d r e s t o r a t i o n s , s u c h a s i n l a y s a n d c o m -p o u n d f i l l i n g s ; 3 ) t e e t h i n t e r c u s p a t e d w i t h t h e i r r e s p e c t i v ea n t a g o n i s t s a c c o r d i n g t o A n g l e ' s C l a s s I t y p e o f o c c l u s i o n ;4 ) t h e t e e t h s h o w e d no a b n o r m a l wear o r m o b i l i t y ; 5 ) t h eg i n g i v a l t i s s u e s w e r e n o r m a l ; a n d 6 ) no d y s f u n c t i o n s i g n s o rs y m p t o m s w e r e n o t e d .A p p r o x i m a t e l y t e n j a w c l o s i n g s t r o k e s w e r e a n a l y z e d f o re a c h s u b j e c t r u n . T h e w i d e - o p e n t r a n s l a t o r y r a n g e a n do c c l u s a l c o n t a c t r a n g e w e r e a v o i d e d . J a w m a n i p u l a t i o n w a sp e r f o r m e d b y o n e o r s o m e t i m e s t w o o p e r a t o r s u t i l i z i n g t h ethumb t o r e t r u d e t h e j a w , t he f i n g e r s t o s u p p o r t t h e j a w a t

R e c e i v e d f o r p u b l i c a t i o n A u g u s t 5 , 1 9 8 0A c c e p t e d f o r p u b l i c a t i o n O c t o b e r 3 0 , 1 9 8 0T h i s r e s e a r c h w a s s u p p o r t e d b y N I D R G r a n t N o . D E - 0 4 1 5 7 .

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I N S T A N T A N E O US HI N GE AXIS

t h e a n g l e o f t h e m a n d i b l e on e a c h s i d e ( F i g . 2 ) . T w e l v ed i f f e r e n t o p e r a t o r s w e r e i n v o l v e d i n r e c o r d i n g t h e i n f o r m a -t i o n f o r a l l 1 1 3 s u b j e c t s . The j a w w a s h i n g e d b y a p p l y i n gl i g h t downward p r e s s u r e on t h e s u b j e c t ' s c h i n , f o r c i n g t h ej a w downward a n d o p e n . I n a s i m i l a r f a s h i o n , r e c o r d i n g sw e r e t a k e n w i t h a m e c h a n i c a l " p e r f e c t " h i n g e w h i c h w a sb u i l t f o r c a l i b r a t i o n p u r p o s e s . I t moved t h e m e a s u r i n gi n s t r u m e n t a b o u t a l i n e o f r o t a t i o n c o n s t a n t t o w i t h i n0 . 0 0 0 5 i n c h e s .

S AG IT T AL P LA NE \T H RO U GH CONDYLE2 0 r m m MEDIAL T O S KI N- A D U L T1 2 r m m M ED I AL T O S K I N - C H I L DF i g . 3 T h e I n s t a n t a n e o u s S c r e w A x e s were i n t e r s e c t e d w i t hs a g i t t a l p l a n e s t h r o u g h t h e r i g h t a n d l e f t c o n d y l e s . T h e i n t e r s e c t i o n so f t h e I S A ' s w i t h t h e s e p l a n e s p r o d u c e d p o i n t s t e r m e d I n s t a n t a n e o u sS c r e w C e n t e r s ( I S C ' s ) .

i IF i g . 2 - D e n t i s t ' s h a n d o n j a w s h o w i n g h i n g i n g m a n i p u l a t i o n .D a t a a n a l y s i s . -I n o r d e r t o c o m p l e t e l y , y e t a s s i m p l y a sp o s s i b l e , d e s c r i b e t h e c o m p l e x m o t i o n o f t h e m a n d i b l e ,i t i s d e s i r ed t o r e d u c e t h e m o t i o n o f e v e r y p a r t i c l e t o a sf e w i n d e p e n d e n t v a r i a b l e s a s p o s s i b l e . The i n s t a n t a n e o u sr e l a t i v e m o t i o n o f two r i g i d b o d i e s c a n b e d e s c r i b e d t o t h e

f i r s t o r d e r a s r o t a t i o n o f t h e w h o l e b o d y a b o u t s o m e a x i s( l i n e ) a n d a m o t i o n o f t r a n s l a t i o n . I f t h e a x i s o f r o t a t i o n i sc h o s e n s o t h a t t h e t r a n s l a t i o n i s p a r a l l e l t o t h e a x i s o f r o t a -t i o n , a s c r e w - t y p e motion r e s u l t s , a n d t h e a x i s i s t e r m e d t h e" s c r e w a x i s . " T h i s m o d e l c a n b e a n a l y z e d m a t h e m a t i c a l l yf o r l a r g e movements o r f o r s m a l l m ov em en ts w h en t h er o t a t i o n i s c o n s i d e r e d t o b e i n f i n i t e l y s m a l l . T h e d e s c r i p t i o no f t h e s c r e w a x i s was a t t r i b u t e d t o C h a s l e s a n d was d e -s c r i b e d i n d e t a i l b y R o u t h . 1 0 S i n c e R o u t h ' s d e s c r i p t i o ni s n o t e a s i l y a c c e s s i b l e i n modern l i t e r a t u r e , a more r e c e n tp r e s e n t a t i o n o f t h e m a t h e m a t i c a l e q u a t i o n s w a s p u b l i s h e d 4a n d i s a v a i l a b l e f r o m t he a u t h o r s u p o n r e q u e s t .The p o s i t i o n s o f t h e h i n g e a x e s were o b s e r v e d a s p o i n t s( i n s t a n t c e n t e r s ) o n s a g i t t a l v i e w i n g p l a n e s t h r o u g h t h er i g h t a n d l e f t c o n d y l e s ( F i g . 3 ) . T h e i r r e g u l a r i t y i n h i n g emo vement w a s m e a s u r e d b y t h e d i s p e r s i o n o f t h e i n s t a n tc e n t e r p o i n t s i n b o t h s u p e r i o r - i n f e r i o r a n d a n t e r i o r -p o s t e r i o r d i r e c t i o n s on t h e r i g h t a n d l e f t s i d e s . H i n g e a x e sw e r e c a l c u l a t e d f o r e a c h 1 / 1 0 0 - s e c o n d i n t e r v a l a n ds m o o t h e d o v e r 1 / 2 0 - s e c o n d i n t e r v a l s .An i n s t a n t a n e o u s method wa s u s e d s o t h a t t r a n s l a t o r ymovements o f t h e j a w c o u l d b e s e p a r a t e d a n d e l i m i n a t e df r o m t h e h i n g e movements. I n c l u d i n g t r a n s l a t o r y move-m e n t s i n a n a v e r a g e a x i s w o u l d b e m i s l e a d i n g . For e x a m p l e ,i f t h e j a w were t o f i r s t h i n g e a b o u t a f i n i t e a x i s a n d t h e nt r a n s l a t e ( h i n g e a b o u t a n a x i s a t i n f i n i t y ) , i t w o u l d a v e r a g et o g e t h e r a s i n f i n i t e . R e m o v i n g t h e t r a n s l a t i o n d a t a m a t h e -m a t i c a l l y i s a n a l o g o u s t o t h e a c t i o n t a k e n b y t h e c l i n i c i a nwhen h e r e m o v e s u n w a n t e d t r a n s l a t o r y m ovement b y

w a t c h i n g t h e mounted k i n e m a t i c f a c e b o w t o s e e when t h ep a t i e n t ' s h i n g e movements m a y b e i n t e r r u p t e d b y t r a n s l a -t i o n i n t o p r o t r u s i o n . The c l i n i c i a n d i s r e g a r d s t h e t r a n s l a -t o r y movements w h i l e a d j u s t i n g t h e f a c e b o w t o t h em o t i o n l e s s p o i n t s .I n s t a n t a n e o u s s c r e w c e n t e r s d e f i n e d . -The i n s t a n t a n e o u ss c r e w a x e s ( I S A ' s ) w e r e i n t e r s e c t e d w i t h s a g i t t a l p l a n e st h r o u g h t h e r i g h t a n d l e f t c o n d y l e s . The i n t e r s e c t i o n s o f t h eI S A ' s w i t h t h e s e p l a n e s p r o d u c e d p o i n t s t e r m e d i n s t a n t a n e -o u s s c r e w c e n t e r s ( I S C ' s ) ( F i g . 3 ) .A n I S A i s , f o r a n i n s t a n t , t h e p i v o t a l l i n e o r a x i s o fr o t a t i o n . I f t h e j a w were t r u l y h i n g e d , t h e I S A ' s a n d I S C ' sw o u l d r e p e a t i n t h e same p l a c e ( h i n g e a x i s ) . I f , h o w e v e r ,t h e j a w i s u n d e r g o i n g some motion o t h e r t h a n p u r e r o t a -t i o n , t h e I S A ' s a n d I S C ' s w i l l c o n t i n u a l l y move. I f t h e j a wu n d e r g o e s p u r e t r a n s l a t i o n , b o t h t h e I S A ' s a n d I S C ' s w i l le x i s t a t i n f i n i t y . I t i s p o s s i b l e f o r b o t h t o e x i s t o u t s i d e t h ep h y s i c a l b o r d e r s o f t h e m a n d i b l e . T h e s e t h e o r e t i c a l p o i n t sm ove p e r p e n d i c u l a r t o t he d ir e c t i o n o f t r a n s l a t o r y mo-t i o n o f t h e j a w .C o m p u t e r i z e d a n a l y s i s . - The d a t a were r e c o r d e don d i g i t a l m a g n e t i c t a p e a n d t r a n s f e r r e d t o a H e w l e t t -P a c k a r d 2 1 0 0 s y s t e m . T h e c o m p u t e r c a l c u la t e d t he I S C ' sf o r e a c h 0 . 01 -s e c o n d i n t e r v a l f o r h i n g e m o v e m e n t , a n d ag r a p h i c a l d i s p l a y w a s p r o d u c e d ( F i g . 4 ) . The measuremente r r o r c a u s e d t h e s e p o i n t s t o b e a s f a r a s 0 . 8 5 i n c he s f r o mt he a c t u al c e n t e r . S i n c e t h i s e r r o r wa s l a r g e , t h e v e l o c i t ya p p r o x i m a t i o n was i m p r o v e d b y c a l c u l a t i n g a c r o s s p o s i t i o nc h a n g e s f o r 0 . 0 5 - s e c o n d i n t e r v a l s i n s t e a d o f 0 . 0 1 - s e c o n di n t e r v a l s , w h i c h r e d u c e d t h e e r r o r t o a b o u t 0 . 1 5 i n c h f r o mt h e a c t u a l c e n t e r . T h i s e r r o r i s a f u n c t i o n o f t h e p o s i t i o na n d g e o m e t r y o f t h e m e a s u r i n g i n s t r u m e n t , a s w e l l a s i t sv e l o c i t y o f movement. A l l I S C ' s o f t h e j a w were c a l c u l a t e da t b o t h r i g h t a n d l e f t c o n d y l e s a n d d i s p l a y e d f o r t h ea n t e r i o r - p o s t e r i o r a n d s u p e r i o r - i n f e r i o r d i r e c t i o n s . Oneg r a p h f o r t h e a n a l y s i s o f t h e m o t i o n o f a " p e r f e c t " me -c h a n i c a l h i n g e i s shown i n F i g . 4 . T h i s m e c h a n i c a l s c r e wa x i s d e v i c e was c o n s t r u c t e d , f o r c a l i b r a t i o n p u r p o s e s , t omove t h e m e a s u r i n g i n s t r u m en t a b o u t a l i n e o f r o t a t i o nc o n s t a n t t o w i t h i n 0 . 0 0 0 5 i n c h e s . E a c h o f t he s ma l l x ' sr e p r e s e n t s one c o o r d i n a t e o f one o f t h e I S C ' s . B e c a u s e o ft h e p r e v i o u s l y m e n t i o n e d t r a n s l a t i o n o f t h e j a w a t t i m e swhen t h e m ovement d o e s n o t r e p r e s e n t h i n g i n g ( n e a rc l o s u r e o r a t m ax im u m o p e n i n g ) , t h e c o m p u t e r o n l y s e l e c t sp o i n t s w h i c h a r e b e t w e e n t h e t o p a n d bottom o f t h e

V o l . 6 1 N o . 1 3

7/28/2019 36525285

3/7

4 L UPKIEWICZ ETAL.

v e r t i c a l h i n g e l i n e d r a w n b y t h e c o m p u t e r ( l i n e A , F i g . 4 ) .F o r t h o s e I S C ' s w h i c h a r e b e t w e e n t h e s e b o r d e r s , t h ec o m p u t e r c a l c u l a t e s a n a v e r a g e a n d s t a n d a r d d e v i a t i o nw h i c h a r e shown i n t h e l o w e r r i g h t h a n d c o r n e r o f t h eg r a p h . The a v e r a g e r e p r e s e n t s o n e c o o r d i n a t e o f t h e h i n g ea x i s w i t h r e s p e c t t o t h e s k u l l .

ADULT - GOOD OCCLUSIONFEMALE AG E 2 1 ( C M T 1 S 1 )

"PERFECT" MECHANICAL( S H T I S 3 ),-.*

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F i g . 5 - A d u l t -g o o d o c c l u s i o n , f e m a l e , a g e 2 1 ( C M T 1 S 1 ) .RV 1 . 7 7 1S D -G 2

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F i g . 4 - " P e r f e c t " m e c h a n i c a l h i n g e ( S H T 1 S 3 ) .T h e s t a n d a r d d e v i a t i o n s r e p r e s e n t t h e r e p r o d u c i b i l i t y o fh i n g e a x i s p o s i t i o n a n d w e r e u s e d t o s t u d y h i n g e move-ment a s a p o s s i b l e t o o l f o r t h e d i a g n o s i s o f d y s f u n c t i o n .B e c a u s e t h e a n a l y s i s o f F i g . 4 w a s p e r f o r m e d on a m e c h a n -i c a l h i n g e , t h e d i s p e r s i o n o f t h e I S C ' s i n b o t h d i r e c t i o n s ,f o r b o t h s i d e s , i s s m a l l ( a s r e f l e c t e d i n t he s t a n d a r d d e v i a -t i o n o f l e s s t h a n 0 . 0 5 i n c h e s ) .F i g . 5 s h o w s t h e i n s t a n t c e n t e r p l o t o f a n a d u l t w i t hg o o d o c c l u s i o n f o r t h e r i g h t c o n d y l e i n t h e a n t e r i o r - p o s t e r -i o r d i r e c t i o n . H e r e d i s p e r s i o n o f t h e I S C ' s i s r e l a t i v e l y s m a l l ,a s r e f l e c t e d i n t h e s t a n d a r d d e v i a t i o n o f 0 . 0 2 7 i n c h e s .F i g . 6 s h o w s a n a d u l t f e m a l e , a g e 4 5 , w i t h j o i n t a n dm u s c l e p a i n . The s t a n d a r d d e v i a t i o n o f 0 . 1 2 9 i s n e a r l y f i v et i m e s t h a t o f t h e g o o d o c c l u s i o n a d u l t . F i g . 7 s h o w s a na d u l t m a l e , a g e 5 0 , w i t h m a l o c c l u s i o n a n d w i t h a m a l -u n i o n o f a n o l d f r ac t u r e o f t h e r a m u s . H e r e t h e r e i s a g r e a ti n c r e a s e i n t h e d i s p e r s i o n , w h i c h i s r e f l e c t e d i n a s t a n d a r dd e v i a t i o n o f 0 . 4 37 i n c h e s .T o d e m o n s t r a t e t h e u s e o f t h i s method f o r a n a l y s i s o ft r e a t m e n t , a c h i l d w i t h a u n i l a t e r a l c r o s s b i t e w a s m e a s u r e db e f o r e a n d a f t e r c o r r e c t i o n o f t h e c r o s s b i t e . T h e p r e -o p e r a t i v e a n a l y s i s r e s u l t e d i n a s t a n d a r d d e v i a t i o n o f 0 . 1 5 7i n c h e s ( F i g . 8 ) . F i g . 9 s h o w s t h e same c h i l d o n e y e a r l a t e r ,a f t e r c o r r e c t i o n o f t h e c r o s s b i t e , w i t h a much l o w e r s t a n -d a r d d e v i a t i o n ( 0 . 0 5 4 i n c h e s ) .The e x a m p l e s shown i n F i g s . 5 - 9 r e f l e c t d e f i n i t e t r e n d s

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A D U L T- MALOCCLUSIONWITH J O I N T a & MUSCLE P A I NFEMALE AG E 45 ( G W T 1 S 1 )

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F i g . 6 - A d u l t - m a l o c c l u s i o n w i t h j o i n t a n d m u s c l e p a i n ,f e m a l e , a g e 4 5 ( G S T 1 S 1 ) .

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7/28/2019 36525285

4/7

INSTANTANEOUS HINGE AXIS

ADULT - MALOCCLUSIONMAL-UNION OF FRACTURE OF THE RAMUS

C H I L D - GOOD OCCLUSIONMALE AGE 8 POST-OP ( R A T 6 S 1 )

ai -MALE AG E 50 ( B S T 3 S I )N C I

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3 - 0 . 0 3 0 . 4 7 0 . 9 7 1 . 4 7 1 . 9 7 2 . 4 7R I G H T C O N D Y L E , X-DISPLACEMENT 2 . 9 7 N (

F i g . 7 - A d u l t - m a l o c c l u s i o n w i t h m a l - u n i o n o f a f r a c t u r e o ft h e r a m u s , m a l e , a g e 5 0 ( B S T 3 S 1 ) .

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0 . 6 6 1 . 1 6 1 . 6 6 2 . 1 6 2 . 6 6 3 . 1 6 3 . 6 6R I G H T C O N D Y L E , X-DISPLACEMENTC h i l d - u n i l a t e r a l c r o s s b i t e , m a l e , a g e s e v e n , p o s t - o p

C H I L D - UNILATERAL CROSSBITEMALE AG E 7 PRE-OP ( R A T 1 S 1 )

RV 2.332S D . 1 5 7

1 . 1 5 1 . 6 5 2 . 1 5R I G H T C O N D Y L E , 2 . 6 5 3 . 1 5 3 . 6 5X-DISPLACEMENTF i g . 8 - C h i l d - u n i l a t e r a l c r o s s b i t e , m a l e , a g e s e v e n , p r e - o p( R A T I S 1 ) .

i n t h e s t a n d a r d d e v i a t i o n s o f t h e I S C ' s , b u t t h e p a t t e r n sshown w e r e n o t p r e s e n t i n e v e r y c a s e .

R e s u l t s .F i g . 1 0 c o m p a r e s t h e f o u r p o p u l a t i o n g r o u p s f o r o n l yt h e a n t e r i o r - p o s t e r i o r movements o n t h e r i g h t s i d e . T h em e c h a n i c a l h i n g e a v e r a g e s a r e m a r k e d b y " S H . " T h eh o r i z o n t a l a x i s r e p r e s e n t s t h e s t a n d a r d d e v i a t i o n o f t h eI S C ' s ; t h e r e f o r e , a l a r g e r v a l u e i n d i c a t e s a g r e a t e r l o o s e n e s so f t h e c o n d y l e . T h e d i s p e r s i o n s i n t h e a n t e r i o r - p o s t e r i o rd i r e c t i o n r e p r e s e n t t he l o o s e n es s o f t h e c o n d y l e i n t h es u p e r i o r - i n f e r i o r d i r e c t i o n . T h i s i s a c o n s e q u e n c e o f t h em a t h e m a t i c a l m o d e l o f t h e i n s t a n t c e n t e r s . 4V i s u a l l y , c o n s i d e r i n g f r o m 0 . 0 t o 0 . 1 i n c h e s a s t h e mostc o m m o n r e g i o n , t h e b u l k o f e a c h o f t h e f o u r g r o u p s f a l l sw i t h i n t h e s e m a r g i n s . H o w e v e r , t h e number o f " e x t r e m e "c a s e s i n c r e a s e s s t e a d i l y f r o m t he a du l t g o o d o c c l u s i o n s ,t o t h e c h i l d r e n , t o t h e a d u l t m a l o c c l u s i o n s w i t h o u t p a i n ,a n d t o t he a d u l t m a l o c c l u s i o n s w i t h p a i n . A l s o , t h e a v e r a g ef o r e a c h p o p u l a t i o n ( s h o w n a s a v e r t i c a l d o t t e d l i n e )i n c r e a s e s i n t h e s a m e m a n n e r . The m e c h a n i c a l h i n g e s( S H ) a r e a l l i n c l u d e d i n t h e l o w e n d o f t h e g r a p h s , i n d i c a t -i n g e x t r e m e l y g o o d r e p e a t a b i l i t y f o r t h e i r I S C ' s . D a t a f o rt h e s u p e r i o r - i n f e r i o r r i g h t s i d e a n d b o t h d i r e c t i o n s on t h el e f t s i d e ( n o t s h o w n ) f o l l o w t h e same p a t t e r n s shown i nF i g . 1 0 .F i g . 1 1 c o m p a r e s t h e tw o p e r s p e c t i v e s ( A - P a n d S - I )f o r e a c h o f t h e s i d e s f o r t h e a d u l t s w i t h g o o d o c c l u s i o n .The a v e r a g e s f o r t h r e e o f t h e g r a p h s a r e e s s e n t i a l l y t h es a m e , b u t f o r t h e a n t e r i o r - p o s t e r i o r d i r e c t i o n on t h ep a t i e n t ' s l e f t s i d e , t h e a v e r a g e a p p e a r e d s i g n i f i c a n t l y h i g h e r .T h i s means t h e r e w a s g r e a t e r c o n d y l a r l o o s e n e s s i n t h e

F i g . 9( R A T 6 S 1 ) .

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ADULTS - GOOD OCCLUSIONANTERIOR - P O S T E R I O R , R I G H T S I D E

5 -4 S H AV G

2 -- J I_ _ I '0 . 0 0 . I 1 0 . 2 0 . 3 04 0 . 5CHILDREN - AVERAGE A G E 6 . 2

A N T E R I O R - P O S T E R I O R , R I G H T S I D E

876543210 . 6 0 . 7

8-7-6 -5-

5 T AV G3 S H |..

lI I I I IIlI0 0 o 0 02 0 . 3 0 . 4 050 . 7ADULT S - MALOCCLUSION WITHOUT P A I NANTERIOR- P O S T E R I O R , R I G H T S I D E

54 S AV G2

0. 0 0 1 0.2 0.3 0.4 0. 0 0.0 . 0 0 0 . 2 0 . 3 0. 4 0 . 5 06 0 . 7A D U L T S - M A L O C C L U S I O NANTERIOR - P O S T E R I O R ,

WITH P A I NR I G H T S I D EF i g . 1 0 - D i s t r i b u t i o n o f s t a n d a r d d e v i a t i o n s o f I S C ' s f o r e a c h o ft h e f o u r p o p u l a t i o n s f o r t h e a n t e r i o r - p o s t e r i o r d i r e c t i o n a n d r i g h ts i d e o n l y .

s u p e r i o r - i n f e r i o r d i r e c t i o n . T h i s s a m e t r e n d was o b s e r v e d i ne a c h o f t h e t h r e e o t h e r p o p u l a t i o n s ( a d u l t m a l o c c l u s i o nw i t h m u s c l e p a i n , a d u l t m a l o c c l u s i o n w i t h o u t m u s c l e p a i n ,a n d n o r m a l c h i l d r e n ) .An A n a l y s i s o f V a r i a n c e was p e r f o r m e d f o r t h e d a t al i s t e d i n t h e T a b l e . I n s t a n t c e n t e r d i s p e r s i o n s f o r t h e " p e r -f e c t " m e c h a n i c a l h i n g e i n d i c a t e d t ha t t he r e was a s m a l li n s t r u m e n t a t i o n e f f e c t . D i s p e r s i o n s i n t h e a n t e r i o r - p o s t e r i o rd i r e c t i o n were g r e a t e r t h a n t ho s e i n t h e s u p e r i o r - i n f e r i o rd i r e c t i o n ( a = 0 . 0 5 ) . S i n c e i n s t a n t c e n t e r s move p e r -p e n d i c u l a r t o t r a n s l a t o r y m o v e m e n t s , t h i s i n d i c a t e d t h a tt h e r e was more m e c h a n i c a l l o o s e n e s s s u p e r i o r - i n f e r i o r l yt h a n a n t e r i o r - p o s t e r i o r l y . T h e i n s t r u m e n t a t i o n s h o w e d nos t a t i s t i c a l d i f f e r e n c e b e t w e e n r i g h t a n d l e f t s i d e s .As one w o u l d e x p e c t , a l l f o u r s u b j e c t g r o u p s s h o w e dmore l o o s e n e s s a t t h e TM j o i n t s ( g r e a t e r i n s t a n t c e n t e rs t a n d a r d d e v i a t i o n ) i n b o t h d i r e c t i o n s t h a n d i d t he m e c h a n -i c a l h i n g e ( a = 0 . 0 5 ) .I n a d d i t i o n t o t h e i n s t r u m e n t a t i o n e f f e c t s , i n s t a n t c e n t e rd i s p e r s i o n s f o r t h e n o r m a l a n d m a l o c c l u s i o n w i t h o u t p a i ng r o u p s w e r e g r e a t e r i n t h e a n t e r i o r - p o s t e r i o r d i r e c t i o n t h a ni n t h e s u p e r i o r - i n f e r i o r d i r e c t i o n ( a = 0 . 0 5 ) . The n o r m a l

8 -7 -6

4

21

S HAVG

P * L I I E

I-0 . 3 0. 4 0 . 5 0 . 6 0. 7ADULTS - GOOD OCCLUSION

ANTERIOR - P O S T E R I O R , R I G H T S I D E

IiI I I I 1 10. 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0. 5ADULTS - GOOD O C C L U S I O NS U P E R I O R - I N F E R I O R , RIGHT S I D E

0 6 0. 7

AV G

ADULTS - GOOD O C C L U S I O NANTERIOR - P O S T E R I O R , LEFT S I D E

ISH. , A V G

l u . ImI.-. -. 0 0 . 1 0 2 I0 . 7ADULTS - GOOD O C C L U S I O NS U P E R I O R - I N F E R I O R , LEFT S I D EF i g . 1 1 D i s t r i b u t i o n o f s t a n d a r d d e v i a t i o n s o f I S C ' s f o r t h ea d u l t s w i t h g o o d o c c l u s i o n f o r t h e A - P a n d S - I f o r b o t h t h e r i g h ta n d l e f t s i d e s .

g r o u p s h o w e d mo re i n s t a n t c e n t e r d i s p e r s i o n on t h e l e f ts i d e t h a n on t h e r i g h t s i d e ( a = 0 . 0 5 ) .D i s p e r s i o n o f t h e i n s t a n t c e n t e r s w a s g r e a t e r f o r p a i np a t i e n t s t h a n f o r n o r m a l s u b j e c t s ( a = 0 . 0 5 ) i n b o t h t h ea n t e r i o r - p o s t e r i o r a n d s u p e r i o r - i n f e r i o r d i r e c t i o n s . N oi n t e r - o r i n t r a - o p e r a t o r e f f e c t s were f o u n d ( a = 0 . 0 5 ) .D i s c u s s i o n .

T h e r e p r o d u c i b i l i t y o f t h e i n s t a n t c e n t e r s u s i n g t h em e c h a n i c a l h i n g e i n d i c a t e s t h a t t h e i n s t r u m e n t a t i o n a n dm a t h e m a t i c s a r e a n a c c u r a t e method f o r d e t e r m i n i n g l o c a -t i o n o f t h e h i n g e a x i s . I n g e n e r a l , when o ne o r two o p e r a -t o r s r e c o r d e d t h e same s u b j e c t s e v e r a l t i m e s , t h e r e s u l t sa p p e a r e d r e p r o d u c i b l e . O c c a s i o n a l l y , t h e r e w er e i n d i v i d u a lr e c o r d i n g s w h i c h d i d a p p e a r i n c o n s i s t e n t . When t e s t e d f o rs t a t i s t i c a l s i g n i f i c a n c e , n o i n t e r - o r i n t r a - o p e r a t o r v a r i a b i l i t ywas f o u n d ( a = 0 . 0 5 ) . T h e s e were i m p o r t a n t f i n d i n g sb e c a u s e o p e r a t o r e f f e c t s c o u l d h a v e m a s k e d o r c r e a t e d non-r e a l d i f f e r e n c e s a m o n g s u b j e c t g r o u p s . The s e n s i t i v i t y i n

87 .65432I '

0 . I 00. 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6

J J D e n z t R e s J a n u a r y 1 9 8 2

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