The extend of orthodontically induced inflammatory root resoption ...

100
COPYRIGHT AND USE OF THIS THESIS This thesis must be used in accordance with the provisions of the Copyright Act 1968. Reproduction of material protected by copyright may be an infringement of copyright and copyright owners may be entitled to take legal action against persons who infringe their copyright. Section 51 (2) of the Copyright Act permits an authorized officer of a university library or archives to provide a copy (by communication or otherwise) of an unpublished thesis kept in the library or archives, to a person who satisfies the authorized officer that he or she requires the reproduction for the purposes of research or study. The Copyright Act grants the creator of a work a number of moral rights, specifically the right of attribution, the right against false attribution and the right of integrity. You may infringe the author’s moral rights if you: - fail to acknowledge the author of this thesis if you quote sections from the work - attribute this thesis to another author - subject this thesis to derogatory treatment which may prejudice the author’s reputation For further information contact the University’s Director of Copyright Services sydney.edu.au/copyright

Transcript of The extend of orthodontically induced inflammatory root resoption ...

Copyright and use of this thesis

This thesis must be used in accordance with the provisions of the Copyright Act 1968.

Reproduction of material protected by copyright may be an infringement of copyright and copyright owners may be entitled to take legal action against persons who infringe their copyright.

Section 51 (2) of the Copyright Act permits an authorized officer of a university library or archives to provide a copy (by communication or otherwise) of an unpublished thesis kept in the library or archives, to a person who satisfies the authorized officer that he or she requires the reproduction for the purposes of research or study.

The Copyright Act grants the creator of a work a number of moral rights, specifically the right of attribution, the right against false attribution and the right of integrity.

You may infringe the author’s moral rights if you:

- fail to acknowledge the author of this thesis if you quote sections from the work

- attribute this thesis to another author

- subject this thesis to derogatory treatment which may prejudice the author’s reputation

For further information contact the University’s Director of Copyright Services

sydney.edu.au/copyright

 

TRESO

A the

THE EXTENORPTION F

WITH

esis submi

NT OF ORT

FOLLOWIN

H HEAVY F

Ca

tted in paDoctor

THODONT

NG TRANSVFORCES FO

arolyn LianDisciplin

FacuUnive

artial fulfilr of Clinica

Sep

 

TICALLY INDVERSE ANDOR 12 WE

 n Tat Ng, ne of Orthlty of Denersity of SyAustralia

  

ment of thal Dentistr

 

ptember 2

DUCED INFD VERTICAEKS: A M

BDSc (Honodonticsntistry ydney  

he requirery (Orthod

2014 

FLAMMAT

AL JIGGLINICRO‐CT S

ns) 

ements fodontics) 

 

TORY ROONG MOVEM

STUDY 

r the degr

MENT 

ree of 

THE EXTE

CAROLYN N

 

 

 

NT OF ORTHODO

NG 

This

ONTICALLY INDUMOVEMENT

 is to certify 

 in the O

any othe

_______

 

CED INFLAMMAT

T WITH HEAVY FO

DE

CANDID

that the can

Orthodontic D

and it has

er University 

___________

 Car

TORY ROOT RESOORCES FOR 12 W

ECLARATI

 

DATE CERTIF

 

ndidate carrie

Department, 

 not been su

or Institution

 

 

___________

rolyn Lian Ta

 

ORPTION FOLLOW

WEEKS: A MICRO

ON 

ICATION 

ed out the w

University of

ubmitted to 

n for a highe

__________

at Ng 

WING TRANSVER

O‐CT STUDY 

work in this th

of Sydney,  

er degree. 

________ 

SE AND VERTICA

hesis, 

L JIGGLING 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    ii 

DEDICATION 

 

To my loving husband Andrew 

For all your patience, love and support on this journey with me, 

 

To my parents Gloria and Ming  

For all your inspiration, encouragement and guidance, 

 

To Selena and Jonathan 

For all your insight and companionship, 

 

To all my dearest family and friends 

For all your thoughts and prayers, 

 

“With God all things are possible”  

Matthew 19:26 

   

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    iii 

ACKNOWLEDGEMENTS 

“I can do everything through Him who gives me strength.” Philippians 4:13 

 Professor M Ali Darendeliler, Head of Department, Discipline of Orthodontics, University of Sydney 

for all your supervision and support throughout this thesis, 

 

Professor Turk, and his team, Department of Orthodontics, Ondokuz Mayis University and Assistant 

Professor Fethiye Cakmak, Department of Orthodontics, University of Bulent Ecevit, for all your 

collaboration with this study, and your assistance in the collection of the samples, 

 

Dr Oyku Dalci, Senior Lecturer, Discipline of Orthodontics, University of Sydney for your advice and 

supervision of the project, 

 

Dr Matthew Foley, Australian Centre for Microscopy and Microanalysis, University of Sydney, for 

your help and expertise with the micro‐CT processing and analysis, 

 

Associate Professor Peter Petocz, Department of Statistics, Macquarie University Sydney, for your 

help and expertise regarding the statistical analysis of the project, 

 

To the postgraduate students from the Department of Orthodontics at the University of Sydney for 

your dedication, effort, and guidance which have helped shape this research, 

 

Finally, to all my tutors and dedicated role models within the Orthodontic Department, Discipline of 

Orthodontics, University of Sydney, for all your nurturing patience, support and expertise throughout 

this new stage in my career.   

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    iv 

Table of Contents 

DECLARATION ....................................................................................................................................... i 

DEDICATION ........................................................................................................................................ ii 

ACKNOWLEDGEMENTS ....................................................................................................................... iii 

ABBREVIATIONS ................................................................................................................................ viii 

1.  INTRODUCTION ........................................................................................................................... 1 

2.  LITERATURE REVIEW ................................................................................................................... 3 

2.1  Cementum ................................................................................................................................. 3 

2.1.1  Characteristics of Cementum ............................................................................ 3 

2.1.2  Development, Structure and Function of Cementum ........................................ 4 

2.2  Orthodontically Induced Inflammatory Root Resorption ........................................................... 8 

2.2.1  History & Definition .......................................................................................... 8 

2.2.3  Incidence & Prevalence ..................................................................................... 9 

2.2.4  Classification, Grading and Diagnosis ................................................................ 9 

2.2.5  Biochemical Assays ......................................................................................... 12 

2.2.5.1  Saliva ....................................................................................................... 12 

2.2.5.2  Gingival Crevicular Fluid .......................................................................... 13 

2.2.5.3  Urinary Excretion Products ...................................................................... 13 

2.2.5.4  Serum ...................................................................................................... 13 

2.2.6  Aetiology......................................................................................................... 14 

2.2.6.1  Biologic Risk Factors ................................................................................ 14 

2.2.6.1.1  Genetic Factors................................................................................. 14 

2.2.6.1.2  Environmental Factors ...................................................................... 15 

2.2.6.1.2.1  Systemic .................................................................................... 15 

2.2.6.1.2.2  Local .......................................................................................... 17 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    v 

2.2.6.2  Mechanical Risk Factors ........................................................................... 19 

2.2.6.2.1  Force Magnitude .............................................................................. 19 

2.2.6.2.2  Treatment Duration .......................................................................... 20 

2.2.6.2.3  Appliances and Treatment Philosophy ............................................. 20 

2.2.6.2.4  Distance, Type and Direction of Tooth Movement ........................... 22 

2.2.6.2.5  Pattern of Force Application ............................................................. 24 

2.2.7  Pathogenesis ................................................................................................... 25 

2.2.7.1  Mechanism of resorption: histopathology and biochemical mediators ... 25 

2.2.7.2  Resistance and Repair .............................................................................. 26 

2.2.8  Prognosis and Prevention, Management ........................................................ 28 

2.3  Research Methods for Investigation and Evaluation of OIIRR .................................................. 31 

2.3.1  Radiography (2D) ............................................................................................ 31 

2.3.2  Histologic Analysis (2D) ................................................................................... 32 

2.3.3  Scanning Electron Microscopy (2D) ................................................................. 32 

2.3.4  X‐ray Micro‐Computed Tomography (3D) ....................................................... 33 

3.  REFERENCES .............................................................................................................................. 37 

4.  MANUSCRIPT ............................................................................................................................ 57 

4.1  Abstract ................................................................................................................................... 59 

4.2  Introduction ............................................................................................................................. 60 

4.3  Material and Methods ............................................................................................................. 61 

4.3.1  Sample ............................................................................................................ 61 

4.3.2  Appliance Design ............................................................................................ 62 

4.3.3  Specimen Collection ....................................................................................... 62 

4.3.4  Specimen Analysis........................................................................................... 63 

4.3.5  Statistical Analysis ........................................................................................... 63 

4.4  Results ..................................................................................................................................... 64 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    vi 

4.5  Discussion ................................................................................................................................ 64 

4.6  Conclusion ............................................................................................................................... 72 

4.7  Acknowledgement ................................................................................................................... 72 

4.8  References ............................................................................................................................... 73 

4.9  Figures ..................................................................................................................................... 76 

Figure 1: Experiment protocol ................................................................................ 77 

Figure 2: Mean resorption values for heavy jiggling forces.Error! Bookmark not defined. 

Figure 3: Mean resorption values for each vertical third region. ............................. 78 

Figure 4: Mean resorption values for each root surface.Error! Bookmark not defined. 

4.10  Tables ...................................................................................................................................... 81 

Table 1: Force Direction: ANOVA Findings ................... Error! Bookmark not defined. 

Table 2: Force Direction: Mean Resorption Values (mm)Error! Bookmark not defined. 

Table 3: Vertical Third Regions: ANOVA Findings ......... Error! Bookmark not defined. 

Table 4: Vertical Third Regions: Mean Resorption Values (mm)Error! Bookmark not defined. 

Table 5: Vertical Third Region: Overall Mean Resorption Values (mm) per Force Direction

 .................................................................................... Error! Bookmark not defined. 

Table 6: Vertical Third Region vs. Force Direction: Mean Resorption Values (mm)Error! 

Bookmark not defined. 

Table 7: Tooth Surface: ANOVA Findings ..................... Error! Bookmark not defined. 

Table 8: Tooth Surface: Mean Resorption Values (mm)Error! Bookmark not defined. 

Table 9: Tooth Surface: Overall Mean Resorption Values (mm) by Force DirectionError! 

Bookmark not defined. 

Table 10: Tooth Surface vs. Force Direction: Mean Resorption Values (mm)Error! Bookmark 

not defined. 

5.  Future Directions ...................................................................................................................... 85 

6.  Appendices ............................................................................................................................... 86 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    vii 

6.1  Sample Distribution ................................................................................................................. 86 

6.2  Specimen Collection Sequence ................................................................................................ 87 

6.3  Specimen Analysis Sequence ................................................................................................... 88 

6.4  Total Volumetric Resorption per Tooth .................................................................................... 89 

6.5  Total Volumetric Resorption per Region .................................................................................. 89 

6.6  Total Volumetric Resorption per Surface ................................................................................. 90 

 

 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    viii 

ABBREVIATIONS 

2D   Two Dimensional  

3D   Three Dimensional  

AAC   Acellular Afibrillar Cementum  

AEFC   Acellular Extrinsic Fibre Cementum  

AIFC   Acellular Intrinsic Fibre Cementum  

ALT‐RAMEC  Alternating Rapid Maxillary Expansion And Contraction 

cAMP   Cyclic Adenosine Monophosphate  

CIFC   Cellular Intrinsic Fibre Cementum  

CEJ   Cemento‐Enamel Junction  

CMSC   Cellular Mixed Stratified Cementum  

DCJ  Dentinocemental Junction 

ERM  Epithelial Rests Of Malassez 

FEM   Finite Element Model  

HERS   Hertwig’s Epithelial Root Sheath  

Hz   Hertz  

IL‐1   Interleukin‐1  

IL‐1b   Interleukin‐1 Beta  

IO  Instrumental Orthodontitis 

IDO1  Instrumental and Detrimental Orthodontitis Grade 1 

IDO2  Instrumental and Detrimental Orthodontitis Grade 2 

Micro‐CT   Micro Computed Tomography  

MM   Millimetres  

NSAID   Non‐Steroidal Anti‐Inflammatory Drug  

OIIRR   Orthodontically Induced Inflammatory Root Resorption  

OPG   Osteoprotegrin  

PA   Periapical Radiograph  

PDL   Periodontal Ligament  

PGE2  Prostaglandin E2 

RANK   Receptor Activator Of Nuclear Factor Kappa Beta  

RANKL   Receptor Activator Of Nuclear Factor Kappa Beta Ligand  

SEM   Scanning Electron Microscopy  

TIFF   Tagged Image File Format  

TMA   Beta‐Titanium Molybdenum Alloy  

TNF   Tumour Necrosis Factor  

TNFRSF11A   Tumour Necrosis Factor Receptor Super‐Family 11 Alpha 

TRAP   Tartrate Resistant Acid Phosphatase  

XMT   X‐Ray Microtomography  

 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    1 

1. INTRODUCTION 

Orthodontically  induced  inflammatory  root  resorption  (OIIRR)  is  the  term  given  to  the 

unavoidable  pathologic  loss  of  root  structure  that  occurs  as  a  consequence  of  orthodontic  tooth 

movement.1   In 2014, the  localised aseptic  inflammation produced by orthodontic force application 

has been considered under a new term, Orthodontitis, which also encompasses the various types of 

OIIRR  within  the  groups  of  Instrumental‐Orthodontitis  (IO)  and  Instrumental‐Detrimental 

Orthodontitis (IDO).2 

The  incidence of OIIRR  in  adults has been  reported  at  25‐76%  after  at  least  12months of 

treatment,3‐7 while in adolescents it has been reported at 5‐18%.4, 8‐10 When graded scales are used, 

OIIRR is usually classified as minor or moderate in most orthodontic patients.10‐13  Severe resorption, 

exceeding 4mm or one‐third of the original root length is reported to be seen in 1% to 5% of teeth.6, 8, 

10‐12, 14‐16 

A  reduced  root  length  subsequent  to OIIRR  could potentially  compromise  the  longevity of 

affected teeth by complicating restorative treatment planning, and placing affected teeth at greater 

risk of  loss  secondary  to periodontal disease or  trauma. Fortunately,  in  the majority of  cases,  the 

extent of  root  loss  is mild  and  inconsequential  to  the  long  term  survival  and  functionality  of  the 

affected teeth or dentition. 17, 18 

Since the relationship between root resorption and orthodontic treatment was proposed  in 

1914,19 OIIRR has been  studied extensively, both  radiographically and histologically. As a  result of 

these studies, OIIRR  is recognized as having a multifactorial aetiology, and risk factors for OIIRR are 

classified  as  either  biologic  or  mechanical  in  origin.    Biologic  factors  include  both  genetic  and 

environmental  factors,  which  may  be  further  divided  into  either  systemic  or  localised  factors. 

Mechanical factors pertain mainly to various characteristics of orthodontic force application.  

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    2 

Alternating  patterns  of  orthodontic  force  application  or  “jiggling  forces”  have  long  been 

implicated  in  OIIRR.8,  20‐22    This  study  follows  on  from  a  forthcoming  prospective  x‐ray 

microtomography  study  investigating  the  effect  of  light  (25g)  and  heavy  (225g)  jiggling  forces  in 

comparison with unidirectional  light and heavy  forces on human premolars.23   To supplement  this 

investigation,  this  study  aims  to  compare  the  effect  of  controlled  heavy  (225g)  jiggling  forces 

occurring in 4 weekly cycles in the transverse and vertical plane over a 12 week period utilising x‐ray 

micro‐tomography for qualitative and quantitative volumetric analysis.    In doing so, this study aims 

to elucidate the effect of this pattern of force application  in the process of OIIRR;  in continuance of 

root resorption research conducted by the Orthodontic Department in the Faculty of Dentistry at The 

University of Sydney.  

 

 

   

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    3 

2. LITERATURE REVIEW 

2.1 Cementum 

The principal tissue of the tooth that is concerned with orthodontically induced inflammatory 

root  resorption  is  cementum.   Together with  the periodontal  ligament, alveolar bone and gingiva, 

cementum  forms  a  structural  and  functional  unit,  which  surrounds  and  supports  the  teeth, 

collectively  known  as  the  periodontium.24  The  primary  function  of  cementum  is  to  anchor  the 

principal  collagen  fibres  of  the  periodontal  ligament  to  the  root  surface.  It  is  described  as  a 

specialised, complex, and responsive tissue that is slowly formed throughout life, allows for continual 

reattachment of  the periodontal  ligament  fibres and  is  capable of  repair,  regeneration and pulpal 

protection  following  damage  to  the  root  surface.24‐28  These  dynamic  features  of  cementum  are 

critically  involved  in orthodontic  tooth movement as well as orthodontically  induced  inflammatory 

root resorption, and as such, an overview of its characteristics, development, structure and function 

provides a contextual background for root resorption studies. 

2.1.1 Characteristics of Cementum 

Cementum  is pale yellow  in appearance with a dull surface. When compared with dentine, 

cementum  is  softer  and more permeable24   with  a  lower  elastic modulus,29 which,  together with 

hardness,  is reported to decrease from the cervical to the apical area when measured on premolar 

teeth.30    On  a  respective  wet‐weight  or  volume  basis,  cementum  is  composed  of  65%  or  45% 

inorganic  hydroxyapatite  crystals  and  amorphous  calcium  phosphate,  23%  or  33%  organic  Type  I 

collagen  (90%)  and  Type  III  collagen  (5%)  and  non‐collagenous  proteins  (bone  sialoprotein  and 

osteopontin), proteoglycans and glycosoaminoglycans, and 12% or 22% water.26 The hydroxyapatite 

crystals are thin and plate‐like, approximately 55nm wide and 8nm thick, with an increased capacity 

for absorption of  trace elements.  27,  31,  32 Fluoride has been  found  in  relatively high concentrations 

(0.9%) in cementum, which increased with age, in association with exposure, and was predominantly 

localized in the surface layers with limited diffusion.33   As with the physical properties, the structure 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    4 

and  degree  of  mineralisation  of  cementum  is  not  uniform  throughout  the  tissue.    Although, 

cementum has many chemical properties similar to bone; it is avascular, lacks innervation, does not 

undergo  physiologic  resorption  or  remodelling,25,  34  and  is  also  less  readily  resorbed.24    Possible 

reasons for the reduced susceptibility to resorption when compared with bone may be attributed to: 

differences in the properties between bone and cementum, protective features of pre‐cementum, an 

increased density of Sharpey’s fibres and the presence of the epithelial cell rests of Malassez (ERM) 

on the root surface.24, 27, 35, 36   

2.1.2 Development, Structure and Function of Cementum 

During  the  late bell stage of  tooth development, when  the enamel organ  is at  its  final size 

and dentine  formation  reaches  the cervix of  the  tooth,  the  internal and external enamel epithelia 

converge  and  proliferate  together  as  a  double  layered  sheet,  known  as Hertwig’s  Epithelial  Root 

Sheath (HERS), to map out the shape of the tooth root/s.37  The formation of cementum is temporally 

and  spatially  related  to  root dentine  formation  as  it  is  restricted  to  a narrow band  encircling  the 

forming  root,  200‐300nm  coronal  to  the  advancing  root  edge,  and  continues  apically  as  the  root 

elongates.26 Due  to a process of  reciprocal epithelial‐mesenchymal  interactions, HERS  induces  the 

peripheral cells of the dental papilla to differentiate and begin formation of radicular mantle dentine. 

Before mineralization of this pre‐dentine matrix reaches the lining of the inner epithelial cells, HERS 

disintegrates into isolated bundles of cells surrounded by a basement membrane, known as epithelial 

cell rests of Malassez (ERM), and allows fibroblast‐like cells of the adjacent dental follicle to contact 

the unmineralised pre‐dentine matrix.   These  follicular ectomesenchymal cells  receive a  reciprocal 

inductive  signal  from  the  dentine  and/or  the  surrounding  HERS  cells  and  differentiate  into 

cementoblasts.  HERS  cells  have  also  been  implicated  in  contributing  to  the  differentiation  of 

cementoblasts.38  Following differentiation, cementoblasts produce a cementum matrix, and implant 

collagen  fibrils  (1‐2um  in  diameter)  into  the  predentine,  enabling  an  intimate  interdigitation  of 

collagen fibrils at the dentinocemental junction (DCJ).  Once the cementum matrix is established on 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    5 

the root surface, a mineralising  front, originating  in the root dentine, reaches or  just surpasses the 

fibrillar DCJ,  resulting  in mineralisation of the cementum matrix.    In this way, mineralisation of the 

cementum matrix  is not controlled by the cementoblasts but rather the presence of hydroxyapatite 

crystals in the adjacent dentine, and possibly as well as the adjacent periodontal fibroblasts that are 

rich in alkaline phosphatase.24 Mineralisation proceeds in a slow linear fashion and calcospherites are 

not  observed  in  cementum.    This  initial  zone  of  cementum  formation  has  been  described  as  a 

primary acellular intrinsic fibre cementum (AIFC), 24, 27 which is formed slowly with incremental lines 

in  close  proximity,  and  attains  a  thickness  of  approximately  10um.  Eventually,  with  increasing 

thickness, collagen fibres of Sharpey from the periodontal ligament become attached to the surface 

of the cementum  layer and a zone of primary acellular extrinsic fibre cementum (AEFC)  is formed.  

These Sharpey’s  fibre bundles are  round or ovoid and are approximately 5‐7um  in diameter.   This 

cementum increases slowly and evenly in thickness at rates of 2‐2.5um per year, attains a thickness 

of approximately 15um, and covers the cervical two‐thirds of the root. This period of cementogenesis 

has been termed the pre‐functional stage26 as this cementum is formed prior to occlusal loading, and 

is characterized by  the slow  rate of  formation and an acellular structure.   Sharpey’s  fibres  in AEFC 

fulfil the function of providing attachment of the tooth to the surrounding bone.  

Upon eruption of  the  tooth, and  following  formation of primary cementum  in  the cervical 

portion of the root, secondary cellular cementum appears in the apical region of the root as well as in 

furcation areas of multi‐rooted teeth.  It is also found to be present in resorption lacunae.25 This type 

of cementum is associated with an increased rate of cementum formation.  Large basophilic cells rich 

in  rough endoplasmic  reticulum differentiate  from cells  in  the adjacent dental  follicle, and  secrete 

ground  substance  and  collagen, which  forms  the  intrinsic  fibres  (1‐2um) of  cellular  intrinsic  fibre 

cementum (CIFC).26  These fibres are oriented parallel to the root surface. As with bone, a multipolar 

mode  of matrix  secretion  by  cementoblasts  results  in  a  thin  (5um  thick)  layer  of  unmineralised 

cementum  at  the  surface;  and  cementoblasts  become  incorporated  into  the  forming matrix,  as 

cementocytes, which necessitates the generation of new cementoblasts  from stem cells within the 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    6 

PDL.   Mineralisation of  the deep  layers of precementum occurs  in a  linear manner, however,  this 

cellular  cementum  is overall  less mineralised  than primary  cementum.   CIFC has  an  adaptive  and 

reparative function with no role in tooth attachment.27  

In some regions of the root AEFC and CIFC may be present in alternating  layers, resulting  in 

variations  in the amount of PDL attachment to the tooth. This type of cementum has been termed 

cellular mixed  stratified  cementum  (CMSC).  In  some  cases,  regions of AIFC may  also be  found  in 

these areas of CMSC.39 This type of cementum has been implicated in adaptation and repair.   

A type of afibrillar acellular cementum (AAC) that is sparsely distributed and consists of well 

mineralised  ground  substance  may  be  seen  on  cervical  enamel  or  intervening  between  fibrillar 

cementum and dentine. This type of cementum usually forms when the reduced enamel epithelium 

overlying the enamel on an unerupted tooth is damaged or lost, allowing adjacent connective tissue 

cells of the dental follicle to contact the enamel surface and become induced into differentiating into 

cementoblasts. 24, 27 

   

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    7 

The  complex  structure  of  cementum  is  summarised  in  table  1,  which  demonstrates  the 

variable nature in fibre origin , distribution and function. 

Table 1: 

Characteristics of Cementum.25, 27 

CHARACTERISTICS OF CEMENTUM  

Type  Fibre Origin  Distribution  Function 

Acellular (Primary) 

AIFC Intrinsic 

Cervical margin to apical third in 

unerupted teeth or inner 10um AEFC of 

erupted teeth 

Attaches Cementum to Dentine 

Acellular (Primary) 

AEFC 

Extrinsic Sharpey’s Fibres  

(with some intrinsic fibres initially) 

Cervical margin to apical third 

Attaches PDL to tooth for anchorage to the alveolar bone 

Cellular (Secondary) 

CIFC (+ AIFC) Intrinsic 

Middle to apical third, furcations and resorption lacunae 

Adaptation and Repair 

Mixed (Alternating 

AEFC + CIFC/AIFC Intrinsic + Extrinsic 

Apical portion and furcations 

Adaptation 

Acellular Afibrillar 

AAC ‐ 

Spurs and patches over enamel and 

dentine None 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    8 

2.2 Orthodontically Induced Inflammatory Root Resorption 

2.2.1 History & Definition 

Root resorption may be classified as either physiological or pathological.    In the permanent 

dentition, physiologic root resorption is usually a result of physiological changes that occur over time, 

whereas,  pathological  root  resorption  usually  results  from  trauma,  disease  or  iatrogenic  causes.27  

Reports  on  pathologic  root  resorption  of  permanent  teeth  began  in  1856  by  Bates,40  and  its 

association with orthodontic treatment was established in 1914 by Ottolengui,19 with major concerns 

reported  in a radiographic  investigation  in 1927 by Ketcham.41    In a  literature review by Becks and 

Marshall42 in 1932, it was concluded that the destruction and uptake of formed tissues by the blood 

or  lymph  system  in  medical  or  dental  literature  should  be  termed  resorption,  as  opposed  to 

absorption, which by its derivation, means to “absorb again.”43 

The term Orthodontically Induced Inflammatory Root Resorption was introduced in 2002 by 

Brezniak and Wasserstein44 to describe a transient inflammatory45, 46 external surface resorption,46, 47 

which  is  an  iatrogenic44  and  unavoidable  pathological  consequence1,  48  of  orthodontic  tooth 

movement.   More  recently,  a  new  classification  has  been  proposed  that  encompasses  the  term 

Orthodontically  Induced  Inflammatory  Root  Resorption  under  the  title  of  Orthodontitis,  which 

describes an aseptic local inflammation in the PDL produced by orthodontic forces.2 

   

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    9 

2.2.3 Incidence & Prevalence 

As  explained by Harris,49  the  reported  frequency of OIIRR  is  variable  in  the  literature  and 

largely  results  from  the  diverse  and  poorly  defined  criteria  used  to  identify  resorption.    This 

subsequently  results  in  an unreliable prediction of  the prevalence of OIIRR when  the  findings  are 

applied to a general population. However, a recent systematic review by Weltman50 summarises that 

the incidence of OIIRR reported histologically is greater than 90% in orthodontically treated teeth,51, 

52 while  radiographically  it has been  reported as 15% before  treatment and 73% after  treatment.6  

The average amount of OIIRR detected radiographically is less than 2.5mm,5, 8, 53‐55 varying from 6% to 

13%  for  different  teeth.56   When  graded  scales  are  used,  OIIRR  is  usually  classified  as minor  or 

moderate  in most  orthodontic  patients.10‐13    Severe  resorption,  exceeding  4mm  or  a  third  of  the 

original root length is reported to be seen in 1% to 5% of teeth.6, 8, 10‐12, 14‐16 

2.2.4 Classification, Grading and Diagnosis 

Histologically,  there  are  three  degrees  of  severity  of  OIIRR  as  defined  by  Brezniak  and 

Wasserstein:1 

1. Cemental  or  surface  resorption with  remodelling:  outer  cemental  layers  are  resorbed 

and  are  fully  regenerated  or  remodelled,  a  process  resembling  trabecular  bone 

remodelling. 

2. Dentinal  resorption with  repair  (deep  resorption):  Cementum  and  the  outer  layers  of 

dentine are resorbed and repaired with cementum material. The final shape of the root 

may or may not be identical to the original form. 

3. Circumferential  apical  root  resorption.  Full  irreversible  resorption  of  the  hard  tissue 

components  of  the  root  apex  with  root  shortening.    Repair  occurs  only  within  the 

cemental layers. 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    10 

Radiographically, Malmgren9  compared  pre‐  and  post‐  orthodontic  treatment  radiographs 

and  registered  root  resorption  lesions with  index  scores based on  a  four point  scale  as  shown  in 

Figure 1.  Using this index teeth with root resorption may be classified in levels ranging from 1 to 4.  

 

Figure 1: Root resorption index for quantitative assessment of root resorption. 9  

‐ Grade 1: Irregular root contour 

‐ Grade 2: Less than 2mm of apical root resorption   

‐ Grade 3: Root resorption amounting to from 2mm to one third of the original root length 

‐ Grade 4: Root resorption exceeding one third of the original root length 

   

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    11 

A  clinical diagnosis of OIIRR  is  currently achieved with  radiographs.  It  is often desirable  to 

screen  for  root  resorption  from  routine orthodontic  radiographic  records  (orthopantomogram and 

lateral  cephalogram)  and  supplement  findings  with  periapical  films  of  selected  teeth.    The 

advantages and disadvantages of various radiographic methods for diagnosis of OIIRR are explained 

in table 2.   

CLINICAL METHODS FOR DIAGNOSIS OF OIIRR 

Method  Advantages  Disadvantages 

Orthopantomogram (OPG) 

Low radiation dose when compared to full mouth PA 

series.57 

Magnification and improper patient positioning within the focal trough may result in exaggeration by 20% 

when pre and post OPG are used. 58‐60 Maxillary anterior teeth outside the focal trough are likely to appear 

short.57 

Peri‐apical Films (PA) 

Lowest radiation exposure when used selectively. Less distortion and 

superimposition errors58 particularly when parallel techniques are used.57 

 

Lateral Cephalogram (LC) 

Useful for upper incisors.57 Overlapping roots obscures diagnosis Risk of 5‐12° enlargement factor.57 

Cone Beam Computed Tomography (CBCT) 

High detection and quantification.61‐63 

More costly and higher levels of radiation when used routinely.58 

Table 2: Clinical Methods for Diagnosis of OIIRR. 

   

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    12 

The  recent  classification  of Orthodontitis  has  the  following  categories which  are  used  to 

describe OIIRR:2 

Instrumental Orthodontitis  (IO): This category describes controlled bone modelling as well 

as bone and reversible cemental remodelling which occurs during orthodontic tooth movement. 

Instrumental  and Detrimental Orthodontitis Grade  1  (IDO1):  This  category  describes  the 

changes  in  the  effect  on  cementum  from  a  remodeling  process  to  a modeling  process, whereby 

resorption  progresses  into  the  dentine with  irreversible minor  to moderate  root  shortening  and 

scattered lacunae on the root surfaces.  

Instrumental  and Detrimental Orthodontitis Grade  2  (IDO2):  This  category  describes  the 

progression of OIIRR resulting in tooth mobility, sensitivity and severe root shortening in radiographs. 

The  consequences  of  IDO2  require  treatment, which  depends  on  the  stage  of  identification  and 

severity. Treatment may vary from fixed retention/splinting affected teeth with unaffected teeth, to 

extractions and implant replacement, in extremely rare cases. 

2.2.5 Biochemical Assays 

Recent  research  has  focussed  on  identifying  biologic markers  in  saliva,  gingival  crevicular 

fluid, blood  serum  and urine,  and  relating  these  factors  to  the  risk of OIIRR.    If  successful,  these 

techniques  could be easily  implemented  in  identifying  at  risk patients prior or during orthodontic 

treatment and allow treatment to be modified accordingly. 

2.2.5.1 Saliva 

In  saliva,  an  increase  in  the  cytokines:  interleukin‐7,  interleukin‐10,  interleukin‐12p70  and 

interferon  gamma,  as  well  as  a  decrease  in  interleukin‐4  has  been  identified  in  patients  with 

moderate to severe OIIRR.64 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    13 

2.2.5.2 Gingival Crevicular Fluid 

Elevated levels of dentine phosphoproteins has been reported in the gingival crevicular fluid 

of exfoliating primary teeth and teeth undergoing orthodontic treatment when compared with the 

GCF of untreated permanent teeth.65 An increase in dentine phosphophoryn and dentine sialoprotein 

concentration has also be  identified  in the GCF of severe root resorption patients, which promotes 

the use of dentine phosphophoryn and dentine sialoprotein as biologic markers for identifying at risk 

patients,  and  monitoring  root  resorption  during  orthodontic  treatment.66    Matrix  proteins  and 

cytokines have also been confirmed in GCF of patients with OIIRR, along with an increased receptor 

activator  of  nuclear  factor  kappa  B  ligand  (RANKL)  to  osteoprotegerin  (OPG)  ratio,  reflecting  an 

increase in bone resorption activity. 67  Studies are currently being undertaken to investigate changes 

in the cytokine profile of GCF after application of heavy orthodontic forces and compare the cytokine 

profile between patients showing high and  low volumes of OIIRR. Preliminary  results  indicate  that 

higher levels of anti‐resorptive cytokines IL‐4 and GM‐CSF in low root resorption cases may indicate a 

role in reducing the level of OIIRR.68 

2.2.5.3 Urinary Excretion Products 

Currently,  research  is  being  undertaken  to  profile  the  protein  composition  (proteome)  of 

root  dentine  in  search  for  useful  biomarkers  for  OIIRR.69    Dentine  proteins  are  resolved  by  gel 

electrophoresis and bands of  interest  identified by mass  spectrometry. From  this, several dentine‐

specific  proteins  have  been  proposed  as  biomarkers  for  OIIRR  (e.g.  dentine  phosphoprotein  and 

related breakdown products), which  are  currently being  investigated  for excretion  in urine during 

physiologic root  loss during the transitional dentition,  in the eventual hope of  identifying real time 

OIIRR in susceptible patients.70 

2.2.5.4  Serum 

Elevated  levels of salivary sIgA  in serum before treatment have been associated with more 

severe root resorption after 6months of treatment.71 Several studies have demonstrated the role of 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    14 

osteoprotegerin and  receptor activator of nuclear  factor kappa B  ligand  in osteoclastogenesis,72,  73 

while other  studies have explored  the possibility of  their  role  in OIIRR.74,  75   Subsequently,  several 

authors are investigating the levels of RANKL and OPG in serum and GCF to determine a possible link 

between the relative concentrations of these biomarkers and OIIRR.76, 77 

2.2.6 Aetiology 

The precise aetiology of OIIRR is unknown and at this stage, appears to be multifactorial. The 

literature  has  identified multiple  risk  factors  that  can  be  grouped  into  biological  or mechanical 

factors. Mechanical factors are of particular interest to clinicians as they may be controlled to reduce 

the risk of OIIRR. 

2.2.6.1 Biologic Risk Factors 

Biologic  risk  factors  associated with OIIRR  are  directly  related  to  the  patient  and  are  not 

associated with mechanical  aspects of orthodontic  treatment. They may be  further divided  into a 

genetic or environmental origin. 

2.2.6.1.1 Genetic Factors 

Individual susceptibility, heritable genetic factors and ethnicity are the main intrinsic genetic 

factors that have been linked with OIIRR.  Both gender,5, 56, 78‐81 and age at the start of treatment18, 44, 

81‐88 have generally been found to have little correlation with OIIRR.   

Individual susceptibility  to  root  resorption  is an  important  factor  in determining  the  risk of 

root resorption.89   During compression of the PDL, within the microenvironment of the periodontal 

ligament, an  individual’s tendency  for root resorption may be a result of  individual disturbances or 

peculiarities in the complex relationship between an individual’s hormones, body type and metabolic 

rate, which modifies an individual’s cellular metabolism and hence an individual’s reaction to disease, 

trauma or aging.90  OIIRR varies among individuals and within the same individual at various times, 22 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    15 

with  some  individuals  demonstrating  severe  resorption  even  in  the  absence  of  orthodontic 

treatment.89, 91 

Identification  of  familial  or  genetic  predispositions  to  OIIRR  may  enable  clinicians  to 

accurately  counsel  patients  about  their  individual  risk  and manage  those  at  risk  by  altering  their 

treatment  as  needed.    Since Newman  in  1975, many  studies  have  attempted  to  identify  genetic 

causes of OIIRR.92‐98 In a study of 103 sibling pairs, the reported heritability for resorption of maxillary 

incisor roots and mandibular first molars was 70%.95  In a sample of 16 monozygotic and 10 dizygotic 

twin pairs, a concordance estimate for OIIRR was found to be 49.2% in monozygotic twins and 28.3% 

in dizygotic twins.93   More recently, studies have investigated the following two pathways by which 

genetic factors may  influence OIIRR: 1) Activation control of osteoclasts through the ATP/P2XR7/IL‐

1B  inflammation  modulation  pathway  and  2)  RANK/RANKL/OPG  osteoclast  activation  control 

pathway.98   The TNFRSF11A gene, which encodes  for  receptor activator of nuclear  factor‐kappa B 

(RANK) and allele 1 at the IL‐1B gene, which decreases production of cytokine IL‐1 in‐vivo, have been 

identified to play a role in increasing the risk of OIIRR.94, 96 

In  the  United  States,  patients  of  Asian  descent  have  been  reported  to  exhibit  less  root 

resorption than patients of Caucasian or Hispanic descent, 5 while no differences in resorption were 

detected between patients from the Netherlands, United States or Kuwait.99 

2.2.6.1.2 Environmental Factors 

2.2.6.1.2.1 Systemic 

Systemic environmental factors considered in the risk of OIIRR include: asthma and allergies, 

endocrine and hormonal imbalances, nutrition, medications and alcohol consumption. 

A higher  incidence of OIIRR  in maxillary molars has been  reported  in both patients  12 and 

animals100 with  asthma  and  allergies.101‐103  It  has  been  proposed  that  the  increased  presence  of 

inflammatory mediators  in the maxillary sinus penetrate the periodontal  ligament of adjacent teeth 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    16 

and act synergistically to increase the OIIRR process, resulting in root blunting of maxillary molars.12, 

44 

Endocrine and hormonal imbalances found in hypothyroidism, hyperparathyroidism, Paget’s 

disease  and  other  metabolic  disorders  have  been  associated  with  altered  resistance  to  root 

resorption. 8, 104‐106  Some animal studies report that OIIRR appears to be increased in conditions with 

increased  bone  turnover  rate,  e.g.  hyperparathyroidism106  and  osteoporosis.107  Conversely,  in  an 

alternate rat model the risk of OIIRR has also been suggested to increase in subjects with decreased 

bone turnover rate, e.g. hypothyroidism.108  

There are conflicting reports in the literature regarding nutritional deficiencies and the risk of 

OIIRR.  Some authors have reported that calcium and vitamin D deficiency in rats has been associated 

with increased parathyroid hormone and osteoclast levels and more severe OIIRR, 42, 106 while other 

authors  have  reported  that  secondary  hyperparathyroidism  was  correlated  with  increased  bone 

turnover  and  less  OIIRR,109  and  the marked  variation  in  resorption  levels  in  teeth  of  the  same 

individual throws doubt on the role of diet or hormone balance as a primary cause of OIIRR.8 

The  effect  of  a  number  of  pharmacologic  agents  on OIIRR  have  been  investigated  in  the 

literature.    Non‐Steroidal  Anti‐Inflammatory  Drugs  (NSAIDs)  110‐112  and  supplementation  with 

hormone L‐thyroxin  in rats113 and humans114 has been associated with reduced OIIRR.   Conversely, 

corticosteroids have been  associated with  an  increased  risk of OIIRR1 particularly with  short  term 

use, and careful monitoring of patients undergoing acute corticosteroid treatment, particularly in the 

management of asthma or allergies, has been suggested.115 Bisphosphonates have also been  found 

to  increase  the vulnerability of  the  root  surface  to OIIRR,116,  117 while chronic alcohol consumption 

during treatment has been found to increase root resorption through vitamin D hydroxylation in the 

liver and altered calcium homeostasis.100, 118 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    17 

2.2.6.1.2.2 Local 

The  following  localised  factors  have  been  investigated  as  possible  aetiological  factors  for 

OIIRR: habits, pre‐existing resorption, previous trauma, dental morphologies/anomalies or agenesis, 

endodontic treatment, periodontal status, alveolar bone density and turnover rate, dental age and 

developmental stage and malocclusion. 

Nail biting habits91, 92, 119, finger sucking habits beyond the age of seven years53 and tongue 

thrust82, 92 have been associated with an  increased risk of OIIRR. When treatment was delayed until 

after adverse habits were discontinued, no increased OIIRR was found during treatment.8 

Pre‐existing  resorption  has  been  reported  as  a  clear  indicator  of  increased  risk  of  severe 

OIIRR during treatment.9, 86, 91, 92 

Previous  trauma may  be  a  predictive  of  an  increased  risk  of  OIIRR.8,  53,  120    It  has  been 

reported that the distribution of root resorption in patients with only a history of trauma was 6.7%, 

while those with a history of orthodontic treatment was 7.8%, and those with orthodontic treatment 

and a history of  trauma was almost  four  times higher, at 27.8%.121   Traumatized teeth  that exhibit 

signs  of  resorption  prior  to  treatment  tend  to  undergo  more  resorption  during  orthodontic 

treatment  than  teeth  without  such  signs,9  and  the  extent  of  external  root  resorption  following 

trauma  is related to the severity of the injury.122 Damage to the periodontal  ligament or cementum 

during traumatic injuries may be responsible for the increased risk of OIIRR.9, 46   

Abnormal  root morphology and  length, dental anomalies, agenesis and ectopia have been 

reported  to  be  associated  with  increased  OIIRR.5,  10,  54,  92,  99,  123‐126  Features  of  abnormal  root 

morphology include pipette‐shape, thin, pointed, dilacerated, blunt or bottle‐shaped, while features 

of dental anomalies include invagination of incisors, peg shaped lateral incisors or taurodontism. The 

increased  risk  of OIIRR may  be  associated with  greater  forces  being  applied  to  the  roots  during 

orthodontic  treatment.10,  127  Interestingly,  these  findings  of  increased  OIIRR  are  not  consistent 

throughout the literature.13, 128, 129 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    18 

Endodontic  treatment has been  reported  to be both a preventive  factor  for OIIRR  54,  130 as 

well as a causative factor for OIIRR, although this finding may be confounded by a history of trauma 

that was found in the majority of cases analysed.131  It has been proposed that an increased density 

and  hardness  of  the  dentine  in  endodontically  treated  teeth  is  responsible  for  resistance  against 

OIIRR.17, 132 

Both periodontal disease 102 and a hypofunctional periodontium133‐135 have been associated 

with  increased risk of OIIRR.   Concomitant  inflammation  in a diseased periodontium  is expected to 

reinforce the inflammatory process associated with OIIRR during tooth movement.  In the absence of 

occlusal function, the periodontium exhibits progressive atrophic changes in all functional structures, 

such  as  the  functional  arrangement  of  Sharpey’s  Fibres,  fibroblastic  proliferation,  vascularity,  and 

distribution  of  Ruffini’s  nerve  endings  and  proteoglycans.  Accelerated  root  destruction  has  been 

proposed  to  result  from  the  narrow  periodontal  space  and  derangement  of  the  functional  fibres 

providing  an  inadequate  cushioning  effect  and  stress  distribution,  resulting  in  increased 

concentration of compression zones. Interestingly, a study in rats found that although root size and 

PDL structure may be reduced due to disuse atrophy resulting from defective occlusal function, they 

may be recovered following re‐establishment of occlusal stimuli.135 

It has been reported that increased bone turnover108 and decreased bone density90, 109, 132, 136 

may  allow  faster  remodelling  of  bone  and  less  remodelling  of  root  tissue  and  consequently  less 

OIIRR.    It has been suggested  that  in patients where decreased bone  turnover  rates are expected, 

reactivation of appliance  forces should be performed  less frequently and the risk of OIIRR carefully 

evaluated.108  However, the radiographic bone density and morphology of the dentoalveolar complex 

have been reported to have little correlation to OIIRR.137 

Teeth with  incomplete  root  formation  at  the  onset  of  orthodontic  treatment  have  been 

reported  to  have  a  higher  protection  or  resistance  against  OIIRR when  compared  to  teeth with 

completed root formation,8, 84, 138, 139  a finding which favours early orthodontic treatment. However, 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    19 

application of  these  findings  should be  tempered by  the  incidence of  root dilaceration  caused by 

orthodontic treatment, reported at 8%. 139 

Although  no malocclusion  is  immune  to  OIIRR1  certain  types  of malocclusion  have  been 

reported  to  have  a  higher  prevalence  of  root  resorption.  Class  III  patients were  found  to  have  a 

higher prevalence of root resorption, which may be related to  forward tipping of maxillary  incisors 

with root apices against the lingual cortical plate during dentoalveolar compensation of a Class III jaw 

relationship.140   Class  II Division 1 patients were  found to have  increased OIIRR when compared to 

Class  I patients, however  it was unrelated  to  the degree of  tooth movement or  treatment  time.141  

Malocclusions that require extractions have also been found to have greater resorption than those 

that do not require extractions.5   Open‐bite cases have recently been reported to have more teeth 

with abnormal root shape and OIIRR when compared to normal overbite cases.134   Deep bite cases 

were reported to have greater  incisor and maxillary first molar distal root OIIRR.81   Importantly, the 

amount of OIIRR is positively associated with the amount of orthodontic tooth movement, which is a 

function of the severity of the malocclusion. 86, 94, 142 

2.2.6.2 Mechanical Risk Factors 

Orthodontic tooth movement has been reported to account for approximately 10 to 30% of 

the total variation in OIIRR.  

2.2.6.2.1 Force Magnitude  

The severity of OIIRR is directionally proportional to the magnitude of the applied force. 48, 52, 

143‐148  Numerous  three‐dimensional  quantitative  studies  on  human maxillary  first  premolars  have 

demonstrated  an  increased  amount  of  OIIRR with  increased  force  levels,149‐152  and  in  a  rigorous 

systematic  review  of  the  literature,  Weltman  in  2010  concluded  that  heavy  force  application 

produced significantly more OIIRR than light force application or control groups.50  Heavy forces that 

induce excessive hyalinisation  interferes with  the  repair of  root  resorption  craters,  resulting  in  an 

increased prevalence of OIIRR. 48, 51, 90, 136, 144   Two histologic studies have failed to detect a significant 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    20 

difference  in  the  frequency  or  severity  of OIIRR  between  light  and  heavy  forces,  however  these 

findings  were  attributed  to  large  individual  variations  in  the  subject  sample  and may  hence  be 

related to the employed methodology. 50, 153, 154 

2.2.6.2.2 Treatment Duration 

The  severity  of OIIRR  is  directly  related  to  treatment  duration,  thus  the  longer  the  force 

application  the  more  severe  the  OIIRR.22,  46,  48,  155    Paetyangkul  et  al152  reported  a  statistically 

significant increase in the amount of OIIRR in heavy force groups (225g) between 4, 8 and 12 weeks 

and, as well as  in  light  force groups  (25g) at 12 weeks when compared  to 4 and 8 weeks of  force 

application.   Artun et al156 reported the risk of one or more teeth undergoing more than 1.0mm of 

OIIRR  from  6  to  12months  of  treatment  is  3.8  times  higher  than  that  in  the  first  6months  of 

treatment.    At  3‐9months  after  initiation  of  fixed  appliance  treatment,  Smale  et  al99  reported 

approximately 4% of patients had an average OIIRR of ≥1.5mm  in maxillary  incisors and 15.5% had 

more than one maxillary incisor with OIIRR ≥2mm.  Levander and Malmgren10 reported 35% of teeth 

showed OIIRR after 6‐9months of treatment, which later increased to 56% at 19months of treatment.  

In  the management of Class  II malocclusions, Brin et al13  reported a greater proportion of  incisors 

with moderate‐severe OIIRR in one‐phase treatment when compared with two‐phase treatment.    

2.2.6.2.3 Appliances and Treatment Philosophy 

Some studies have reported differences  in OIIRR between different orthodontic appliances. 

The Begg appliance has been reported to have more OIIRR than edgewise appliances, which may be 

attributed  to excessive palatal  root uprighting  in  stage  three of  the Begg  technique.157 Bioefficient 

therapy,  utilizing  heat  activated  and  superelastic  wires,  a  different  bracket  design  and  smaller 

rectangular  stainless  steel wires during  incisor  retraction and  finishing, has been  reported  to have 

less  OIIRR  when  compared  with  standard  and  straight‐wire  edgewise  systems.11    When  serial 

panoramic radiographs were used to compare the effects of a preadjusted edgewise appliance, the 

Speed appliance and the Tip‐Edge appliance  in 114 extraction and non‐extraction cases, statistically 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    21 

significant OIIRR was detected on the following teeth treated with: the preadjusted appliance: 12, 11, 

21  and  26  (0.76‐1.68mm);  the  Speed  appliance:  26,  31,  41,  42  (1.11‐2.35mm);  and  the  Tip‐Edge 

appliance: 31  (1.12mm).158 However, many studies have also  found no statistical difference among 

various  orthodontic  appliances  and  bracket  systems  (Tweed,  Begg,  edgewise  and  self‐ligating, 

sectional and continuous mechanics),56, 81, 142, 159 which may be attributed to individual variation and 

difficulties in applying split‐mouth study designs as malocclusions are often asymmetrical.48   

Removable  appliances  are  generally  considered  less  detrimental  than  fixed  appliances  in 

causing OIIRR8, 53 due to the intermittent pattern of force application.48 Barbagallo et al160 found the 

degree  of  OIIRR  from  clear  sequential  thermoplastic  aligners  was  comparable  to  light  buccally 

directed forces of 25g, however heavy 225g forces induced twice as much OIIRR.  

Some  authors have  reported  greater OIIRR  in  extraction  treatment,155,  157 with up  to  3.72 

times  increased  incidence of OIIRR.157  These  findings  should  be  applied with  caution  as  emphasis 

should be placed on the amount of tooth displacement required rather than the decision to extract.48 

Extractions  to  resolve  an  increased overjet may  require more maxillary  incisor displacement  than 

extractions  to  resolve  severe  crowding,  resulting  in  increased  treatment  duration  and  increased 

OIIRR.155, 161‐165  

The effect of ultrasound and vibration on OIIRR has been  investigated. Low Intensity Pulsed 

Ultrasound (LIPUS) has been reported to enhance repair of OIIRR lesions associated with continuous 

orthodontic force resulting  in  lower resorption areas and craters.166 A buccally directed vibration of 

113Hz applied for 10min per day has been found to result in 33% less OIIRR volumes, which may play 

a role in prevention or repair of OIIRR.167 

Rapid maxillary expansion appliances have been associated with  increased OIIRR on anchor 

teeth,  studied  by  scanning  electron  microscopy  after  extraction,  particularly  on  the  buccal 

surfaces.168  However,  no  differences  are  detectable  in  periapical  films  when  rapid  and  slow 

expansion appliances are compared. 155 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    22 

 

2.2.6.2.4 Distance, Type and Direction of Tooth Movement 

The  distance,  type  and  direction  of  tooth  movement  are  important  mechanical  factors 

affecting the incidence and distribution of OIIRR.  

The  severity  of  OIIRR  has  been  shown  to  be  positively  related  to  the  distance  of  tooth 

movement, with maxillary incisors, having the highest risk of OIIRR, moving the greatest distance. 155, 

161, 162, 169, 170  

Teeth may  be moved  by  rotation,  tipping  of  the  crown,  torqueing  of  the  root  or  bodily 

translation  through  the  bone. Heavy  rotational  forces  produce  predictably more OIIRR  than  light 

rotational  forces, with  concentration  of  lesions  at  the  buccodistal  and  linguomesial  surfaces171  or 

regions  corresponding  to prominent  zones of  the  roots.172 A greater angle of  crown  tipping    (15°) 

produces more OIIRR  than  a  smaller  angle  of  crown  tip  (2.5°)173 with  a  greater  concentration  of 

lesions  at  the  buccal‐cervical  region  and  lingual  apical  region  when  a  buccally  directed  force  is 

applied. 152, 160, 174   When buccal root torque was applied to maxillary  first premolars, there was no 

difference detected  in  the  total  root  resorption volumes between a  small angle  (2.5°) and a  large 

angle  (15°),  while  concentration  of  the  lesions  occurred  at  the  buccoapical,  mid‐buccal  and 

palatocervical  regions.175  Labial  root  torque on a maxillary  incisor  root apex has been  reported  to 

produce  12.7%  apical  OIIRR  annually.176    Bodily  tooth movement  has  been  reported  to  have  no 

discernible  influence on OIIRR.142 A  recent  rat  study  reported  that OIIRR was more pronounced  in 

teeth  undergoing  tipping  movements  as  opposed  to  bodily  tooth movement,  and  although  the 

amount of tooth movement decreased when extremely heavy forces were applied, OIIRR  increased 

in both tipping and bodily tooth movement groups. 177 

The direction of  tooth movement may be either  intrusive or extrusive  in nature.    Intrusive 

forces have been reported to elicit an increased incidence of OIIRR, with light (25g) and heavy (225g) 

force groups producing approximately 11 and 68  times greater OIIRR volumes  than control groups 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    23 

(0g)  respectively,  and  a  significant  concentration  of  lesions  at  the  mesio‐apical  and  distoapical 

regions.150 Clinically, utility  arches have been  reported  to  result  in 1.84mm of  root  shortening  for 

maxillary  incisors  and  0.61mm  for  mandibular  incisors  with  no  significant  correlation  between 

resorption and the amount of intrusion.126  Following marginal bone loss, the amount of OIIRR after 

intrusion has been reported to vary between 1 to 3mm.178 Conversely, heavy extrusive  forces have 

been  reported  to produce greater OIIRR  than  light extrusive  forces with  the distal  surfaces of  the 

roots more affected  than other  surfaces.151 However, extrusive  forces have also been  reported  to 

produce less OIIRR than intrusive forces.179 

Jiggling  forces have generally been accepted to be  responsible  for OIIRR.180,  181  Jiggling was 

first described by Oppenheim20 and defined as “small  intermittent movements along the tooth axis 

originating  from  biting  forces when  antagonizing  teeth  oppose  extrusive  forces,”20,  21    or  a  tooth 

oscillating  along  a  line  of  movement.145      Jiggling  forces  are  thought  to  be  produced  during 

orthodontic  treatment  when  there  are  occlusal  interferences,8,  20  when  deformation  of  light 

archwires  occurs  during  function  with  concomitant  use  of  intermaxillary  elastics,8  and  following 

dental  relapse  that  occurs  after  removal  of  palatal  expanders.145    Restorative  build‐ups  on  first 

premolars, used to  increase the vertical dimension by 2 mm for 4 weeks, have been found to have 

increased OIIRR during the active bite‐increase period, which may be due to the premature contacts 

that  transmit  excessive  uncontrolled  vertical  forces.182    Two  animal  studies  have  investigated  the 

effects of jiggling on OIIRR. Kim and Son (1994) found no histological or radiographic difference in the 

pattern of OIIRR  in a  feline model when alternating mesial and distal  forces were applied  in 3 day 

cycles over 6, 12, 18 and 24 days when compared to unidirectional mesial forces; 183 while Matsuda 

et al found that weekly cycles of alternating buccal and lingual jiggling forces produced more OIIRR in 

Wistar rats than two or  four weekly cycles, which continued to  increase as the duration of applied 

jiggling forces lengthened.184  Interestingly, Baumrind (1996) also advised, “resorption in the absence 

of overt root displacement seems… consistent with the purported role of “jiggling” during orthodontic 

treatment.”18   

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    24 

More importantly, the literature shows the distribution of OIIRR lesions reflects the location 

of pressure zones on the periodontium. Rudolph et al185 demonstrated in a finite element study that 

when  tipping movements  occur,  stress  concentrations  exist  at  the  alveolar  crest  and  root  apex, 

whereas when bodily tooth movements occur, there is more even distribution along the root surface. 

Purely intrusive, extrusive and rotational movements were found to result in stress concentration at 

the  apex.    Furthermore,  OIIRR  occurs  preferentially  at  the  apical  region  because  the  variable 

orientation of periodontal fibres in this region enables increased stress concentration,186 the acellular 

cementum covering the apical third of the root  is more friable and prone to  injury,18, 80, 186 and the 

perpetual challenge of aligning forces through the centre of resistance of a tooth in all three planes 

to achieve a true bodily translation, results in undesirable stress concentrations in the apical third of 

the tooth.80 

2.2.6.2.5  Pattern of Force Application  

The  pattern  of  force  application may  be  either  continuous  or  intermittent.  The  effect  of 

applying forces continuously or  intermittently on OIIRR  in the  literature  is unclear. One view  is that 

an  intermittent pattern of force application allows resorbed cementum to repair with  less resultant 

OIIRR. 48, 124, 187‐193 The alternate view  is that there  is no difference  in the amount of OIIRR between 

intermittent and continuous force applications.194 More importantly, even though continuous forces 

cause more OIIRR, they are more efficient at orthodontic tooth movement than intermittent forces.  

In the case where intermittent forces are beneficial, various studies have attempted to determine an 

appropriate  length of pause between  force applications,  192,  193 with a  regime of 18 days‐on and 3 

days‐off scheme producing significantly  less OIIRR when compared with a 3‐week continuous  force 

application, albeit with a slower mean tooth movement rate. 192 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    25 

2.2.7 Pathogenesis  

2.2.7.1 Mechanism of resorption: histopathology and biochemical mediators 

The process of OIIRR is characterised by the following features:1 

1. Application of orthodontic force to the tooth, 

2. In  areas  of  high  stress  concentration,  exceeding  the  capillary  blood  pressure  (20‐25g/cm2), 

overcompression of the periodontium occurs with collapse of the local blood supply,195 

3. Formation of aseptic necrosis occurs in the periodontal membrane and bone, which has a glass‐

like hyalinised histologic appearance,195‐197 

4. An  inflammatory process  is  initiated  at  the periphery of  the hyalinised  zone,  in  adjacent  vital 

parts of the PDL. The following hormones are  involved  in orchestrating this  initial  inflammatory 

process via synthesis of signalling molecule prostaglandin E2 (PGE2) and an intracellular “second 

messenger” cyclic adenosine monophosphate (cAMP): IL‐1a, IL‐1b and TNF,198  

5. At  the  periphery,  viable  resident macrophages  and  fibroblast‐like  cells  begin  phagocytosis  of 

cellular and connective tissue remnants of the periodontal membrane and precementum, while 

mono‐nucleated  tartrate  resistant  acid  phosphatase  (TRAP)  ‐  negative  fibroblast‐like  cells 

continue  to  remove  the  necrotic  hyaline  tissue  and  surface  layers  of  precementum  and 

mineralised acellular cementum,199, 200   

6. The cementoblast lining and cementoid on the root surface becomes damaged during resorption 

of  the  hyaline  zone  or  as  a  result  of  orthodontic  pressure,  and  the  underlying  mineralized 

cementum becomes exposed,199 

7. Blood‐borne  TRAP‐positive multi‐nucleated  giant  cells  (MNGC)  infiltrate  and  remove  the main 

part  of  the  necrotic  tissue  and  upon  reaching  the  contaminated  and  damaged  root  surface, 

continue resorption of the cementum surface.201 Although these MNGCs lack ruffled borders and 

have many morphological traits similar to odontoclasts and osteoclasts, and are assumed to be 

derived from the mono‐nucleated phagocytic system,201 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    26 

8. It has been suggested that, in areas where the cementum has been partly or fully removed, new 

odontoclasts differentiate, appearing as multi‐nucleated TRAP‐positive cells with ruffled borders 

and clear zones, as they are found only within root resorption  lacunae  in contact with resorbed 

dentine surfaces.201   The following osteoblast‐derived factors are  involved  in the differentiation 

and  activation  of  osteoclasts:  receptor  activator  of  nuclear  factor  kappa  β  ligand  promotes 

osteoclast  formation,  while  osteoprotegerin  (OPG)  down‐regulates  osteoclastogenesis,202  and 

may similarly be involved in the regulation of odontoclast activity.203  An increased production of 

RANKL, decreased production of OPG and a stimulated osteoclast formation has been detected 

in  the compressed PDL cells obtained  from patients with severe apical  root  resorption,75 while 

increased  levels  of  RANKL  and  OPG  have  been  detected  in  rats  in  the  environment  of  root 

resorption following the application of heavy forces,74 

9. The  inflammatory  resorptive process continues until no necrotic tissue  is present and/or when 

there  is  relief of  compression.204 Resorption of  the  alveolar bone wall204  as well  as  resorption 

lacunae  on  the  root  surface,1  expanding  the  amount  of  root  surface  under  compression, 

contributes to decompression of  the periodontal membrane.   As the  local stress concentration 

abates, stimulation of the inflammatory process is reduced and spontaneous repair of resorption 

lacunae in cementum is permitted. 204 

2.2.7.2 Resistance and Repair  

The  precementum  and  cementoblast  lining  of  the  root  surface  have  been  recognized  as 

providing  a  protective  barrier  against  root  resorption204 which may  be  attributed  to  potent  anti‐

collagenases 35 that inhibit the extracellular removal of the cementoid lining and prevent access and 

stimulation  of  clastic  cells  by  the  underlying  mineralised  tooth  structure.    Some  authors  have 

explored the role of remodelled cementum in providing additional protective effects when reporting 

on findings of patients having less OIIRR following orthodontic retreatment.1  However, it should be 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    27 

noted  that  patients  seeking  retreatment  in  general  need  less  tooth  movement  to  correct  the 

malocclusion, and these findings of less OIIRR should be evaluated with care. 4 

Once the necrotic tissue is cleared and as the local stress concentration reduces,90 below the 

limit  of  systolic  capillary  blood  pressure  of  20‐26g/cm3,  205    repair  of  OIIRR  lesions  commences.  

During this process, cementoblasts rich in rough endoplasmic reticulum and dense bodies indicating 

synthesis of  fibrillar collagen material, migrate  into the  lesions206   and begin deposition of acellular 

cementum  which  is  later  replaced  by  cellular  cementum,  207  and  a  new  periodontal  ligament  is 

established.136, 168, 206, 208 This new PDL is comparable to that found in control specimens.206  Thus the 

risk  of  tooth  loss  due  to OIIRR  is  not  high.  17,  209,  210    Some  authors  have  reported  that  repair  is 

initiated from the periphery,206, 211 while others have reported repair initiating from the central zone. 

168, 207, 212  

Repair of OIIRR lesions has been described in four phases:211 

I. Lag  Phase:  End  of  resorption  and  beginning  of  repair: With  dissipation  of  residual  forces 

differentiation of cementoblasts occurs. 

II. Incipient  Phase:  14  days  later:  a  transitional  phase  between  no  apposition  and  active 

deposition. 

III. Peak phase: 14‐28 days  later: Short spurt  in matrix formation and  incorporation of extrinsic 

fibres into the intrinsic cementum matrix. 

IV. Steady Deposit phase: 42‐56 days: steady deposition of mixed fibrillar cementum. 

Repair of OIIRR lesions has been reported to occur during the application of light forces and 

simultaneously with OIIRR continuing in a different zone of a lesion. 204 The onset of repair has been 

reported in histological studies of human premolars, to occur as early as the first week of retention,88 

and  the amount of  repair  increases with  increased  time  in  retention.88,  154,  168 After 5‐6 weeks,  the 

process  slows  down  and  reaches  a  steady  phase  with  up  to  75‐82%  of  the  resorptive  areas 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    28 

undergoing  repair  at  6‐  8 weeks  of  retention, with  great  individual  variation  in  healing  potential 

reported. 88, 207   

After analysing  the  repair process  in a  rat model, OIIRR at  the end of  treatment has been 

proposed to result from a series of repetitive resorption and healing cycles throughout the treatment 

period,  and  hence  the  time  span  between  each  orthodontic  adjustment  may  allow  healing  to 

occur.213 Consequently, it has been suggested that frequent reactivation of orthodontic appliances as 

well as re‐establishing new or additional mechanical loading before the repair process overcomes the 

resorption process, may result in severe root resorption.  Longer time intervals between orthodontic 

reactivations may enable more healing  to  take place.  For  these  reasons, when heavy orthodontic 

forces are applied, more than 12 weeks between each force application have been recommended.  

In terms of the level of force application, Cheng et al214 evaluated cementum repair at 4 and 

8 weeks of retention after 4 weeks of continuous  light and heavy orthodontic  forces and  reported 

that light orthodontic forces had the least OIIRR crater volume following passive retention.   

 

2.2.8 Prognosis and Prevention, Management  

There are no  reports of  iatrogenic  tooth  loss as a  result of severe OIIRR.215 A reduced  root 

length  subsequent  to  OIIRR  could  potentially  compromise  the  longevity  of  affected  teeth  by 

complicating  restorative  treatment planning  and placing  them  at greater  risk of  loss  secondary  to 

periodontal disease or trauma. Fortunately,  in the majority of cases, the extent of root  loss  is mild 

and inconsequential to the long term survival and functionality of the affected teeth or dentition. 17, 

18 Furthermore, OIIRR does not progress after appliance removal. 8, 17, 210, 216, 217 

The most  adverse outcome  from OIIRR  reported  in  the  literature  is hypermobility.215 At  a 

mean follow‐up examination of 14 years, only 1% of teeth examined exhibited apical root resorption 

of more than one third the root  length and 2% of patients reported hypermobility.17   At  long term 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    29 

follow‐up 5‐15 years after active treatment, maxillary incisors with severe OIIRR and remaining root 

lengths  less  than  or  equal  to  9mm  are  at  increased  risk  of  tooth mobility;  the  risk  is  less  if  the 

remaining length  is >9mm.218  Increasing mobility can be expected with age  in teeth with extremely 

resorbed roots, while teeth with root length ≥10mm and a healthy periodontium have been reported 

to  remain  stable.219   Root  shortening of 0‐3mm has been  reported  to equate  to 0‐1mm of  crestal 

bone loss, with 4mm of apical root loss translating to 20% loss of total attachment.220  Consequently, 

patients  that  are  susceptible  to marginal  periodontal  breakdown may  be  at  higher  risk  of  losing 

severely  resorbed  teeth prematurely.   Despite  these  findings,  it  is encouraging  to note  that OIIRR 

levels over 50% of  the  root  length has not been  found  to be  adequate  reason  for extraction  and 

prosthetic replacement.215 

 

   

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    30 

The following recommendations have been made for clinically reducing the risk of OIIRR:48   

Identify risk factors with a thorough medical and family history, 5, 93  

Habit cessation,82, 119  

Commencement of treatment when incisors have open apices,84, 136  

Efficient treatment planning and mechanics to minimise treatment duration,10, 51, 124, 156  

Light  forces:  especially  for  intrusion,  maxillary  incisor  palatal  torque  and  premolar  de‐

rotation,51, 52, 90, 136  

Intermittent forces to allow periods of rest and repair,181, 187, 191 

Increased intervals between appointments (repair),136   

Avoid sustained jiggling: e.g. intermaxillary elastics,53 

Radiographic assessment at 6 months into treatment (or 3 months in high risk individuals)14, 

109 and 

Enable repair by pausing treatment for up to 3 months if resorption is detected.142   

 

There has been recent interest in the role of fluoride and the prevention of OIIRR.  Foo et al 

found that fluoride reduces the average volume of root resorption craters  in rats.221   Gonzales et al 

found that fluoride reduces the depth and roughness of resorption craters in rats exposed to fluoride 

in drinking water from birth, suggesting an  increased resistance to demineralisation.222 Karadeniz et 

al  reported  patients  residing  in  regions  of  high  fluoride  concentration  in  public  water  supplies 

(>2ppm) have been found to have significantly reduced volume of OIIRR craters when heavy buccal 

tipping  forces are applied.223   This effect was not significant with  light  forces.   This study  indicated 

that  fluoride may  reduce  the  acidic  effect  of  clastic  activity  and  decreased  cementum  solubility. 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    31 

Interestingly,  another  study by  the  same  group  found  that high  fluoride  intake  from public water 

supplies did not have  a beneficial effect on  the  severity of OIIRR  after 4‐weeks orthodontic  force 

application and 12 weeks of passive retention.224  

The following guidelines has been recommended for managing OIIRR clinically:48   

Pause  treatment with  passive  arch wires  for  2‐3 months,  cease  force  application  for  4‐6 

months or in extreme cases terminate treatment124, 155   

Reassess treatment objectives to reduce further damage: compromise or terminate early, 

Continue radiographic examination until resorption has ceased,44   especially  in severe OIIRR 

cases.  If OIIRR  continues  to worsen,  sequential  root  canal  therapy with  calcium hydroxide 

may be considered,225  

Appropriate counselling and regular review,155   

Ensure that final radiographs at take at the time of fixed appliance removal,44 

Retention  of  teeth with  severely  resorbed  roots  should  be  carefully  considered  to  avoid 

adverse occlusal trauma that may exacerbate the root resorption.44 

2.3 Research Methods for Investigation and Evaluation of OIIRR 

2.3.1 Radiography (2D) 

Various radiographic techniques have been employed to document the incidence, prevalence 

and severity of OIIRR following orthodontic treatment.14, 41, 57, 58, 92, 180, 226, 227  Radiographic techniques 

employed  include:  periapical  bisecting  or  paralleling  angle,  orthopantomogram,  cephalogram  and 

laminogram films. While these films are useful in recording the amount of root shortening, there are 

several  limitations,  explored  previously,  relating  to:  the  two  dimensional  nature  of  the  analysis, 

distortion and variable magnification factors.57‐60   Periapical paralleling techniques provide the least 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    32 

distortion  and  superimposition  errors  when  compared  with  orthopantomograms  and  lateral 

cephalograms.22, 57 Due to these limitations alternate forms of investigation have been employed. 

2.3.2 Histologic Analysis (2D) 

Histological  analysis,  by  way  of  hard  tissue  sectioning,  staining  and  analysis  by  light 

microscopy, are conducted for research purposes where all stages of resorption can be observed.21, 

51, 88, 102, 109, 136, 153, 154, 186, 189, 190, 194, 199, 207, 227‐231  This analysis provides only a two‐dimensional analysis 

and  is  limited by  the ability  to ensure  that all craters are accurately  identified,  isolated, processed 

and  analysed.  Issues  relating  to  variable  tooth morphology  further  complicate  preparation  of  the 

samples and accurate  isolation of the  lesions.   Furthermore, samples are destroyed by this process 

and no further records of the original structure are maintained for subsequent analysis. 

2.3.3 Scanning Electron Microscopy (2D) 

In an effort to  improve the  identification and evaluation of OIIRR  lesions, scanning electron 

microscopy has been employed, which utilises minimal specimen preparation  to provide enhanced 

visual assessment of the root surface.  52, 148, 168, 187, 232, 233 234 Despite providing detailed  information 

about  resorption  lacunae  and  the  mineralised  structure,  SEM  has  been  described  as  a  difficult 

method  of  examining  root  resorption  because  sputtering  of  specimens with  a  carbon  coating  is 

necessary, and the desired image view must be chosen before an image is created;235  furthermore, 

parallax  errors  due  to  convexity  in  the  tooth  surface  may  manifest,  resulting  in  errors  in 

measurement.60  

To enable 3‐dimensional mapping and volumetric analysis of the craters, stereo SEM imaging 

was developed.60,  149, 236 This method  involves collection of  two SEM  images of a  lesion  to create a 

stereopair with a 6‐degree difference  in perspective, which  is then converted  to an 8‐bit greyscale 

depth map to enable volumetric analysis of the  lesion.   Although highly accurate and reproducible, 

this technique is still relatively time consuming and technique sensitive.  

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    33 

2.3.4 X‐ray Micro‐Computed Tomography (3D) 

Computed axial tomography uses computer‐processed x‐rays to produce tomographic slices 

of  a  scanned  object.  X‐ray  micro‐computed  tomography  (XMT)  is  a  high  resolution  version  of 

computerized  axial  tomography  enabling  analysis  in  the order of micrometres.     Digital  geometry 

processing  is  then used  to  combine  a  series of  tomographic  images  taken  around  a  single  axis of 

rotation to generate a three‐dimensional reconstruction of the scanned object. 

The resolution of medical computed axial tomography can only be obtained to a fraction of a 

millimetre, owing  to  limitations  in  radiation exposure.    In order  to obtain a higher  resolution,  the 

exposure must be  increased 10,000‐fold  in order  to achieve a  tenfold  improvement  in  resolution.  

With smaller specimen sizes, lower x‐ray energies are required, enabling only 1000‐fold increases in 

exposure  for  a  tenfold  improvement  in  resolution. Consequently,  in order  to obtain  imaging on  a 

micrometre scale, XMT  is best suited  to small  inanimate specimens, and can only be considered a 

non‐destructive technique, rather than a non‐invasive technique, as only biopsy specimens are suited 

for analysis.237   

XMT has been employed in several aspects of dentistry and include: measurement of enamel 

thickness and tooth measurement,238‐243 analysis of root canal morphology,244‐256 evaluation of root 

canal  preparation,257‐268  evaluation  of  craniofacial  skeletal  structure  and  development,269‐273 micro 

finite  element  modelling,  274‐279    dental  tissue  engineering,280‐282  mineral  density  of  dental  hard 

tissues283‐293 and applications in dental implantology.294‐303   

The SkyScan 1172 high resolution commercial laboratory (absorption) XMT system (SkyScan, 

Aartselaar, Belgium) is a cone beam system that is suited to specimen sizes with a diameter up 

to  16mm  and  enables  reconstruction  sizes  of  <1um,  2um,  5  or  8um.304  Following  scanning, 

SkyScan Nrecon  package  (Version  1.4.2;  SkyScan,  Aartselaar,  Belgium)  is  used  to  reconstruct 

cross‐section  images  from  tomography  projection  images  utilizing  the  Feldkamp  algorithm.305  

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    34 

The  reconstructed  cross‐section  images  may  then  be  imported  into  a  variety  of  3D 

reconstruction  and  visualisation  software  packages  for  volumetric  analysis  and  imaging.  The 

following  findings  have  been  reported  from  human  studies  utilizing  XMT with  the  SkyScan  1172 

system to investigate OIIRR: 

1. The  mean  volumes  of  OIIRR  craters  in  light  (25g)  and  heavy  (225g)  force  groups  were 

approximately 11 and 68  times greater  than  in control groups  respectively and  the mesial and 

distal surfaces had the greatest resorption volumes.150  

2. OIIRR  sites were  significantly  increased  in  groups  receiving orthodontic  tooth movement,  and 

fluoride has been found to reduce the size of resorption craters, although the effect  is variable 

and not statistically significant.221 

3. Clear  removable  thermoplastic  aligners  have  similar  effects  on  root  cementum  as  light  (25g) 

orthodontic force with fixed appliances.160 

4. The  volume  of OIIRR  craters on maxillary  and mandibular  first premolars  induced by buccally 

directed  forces  for  12  weeks  was  directly  proportional  to  the magnitude  of  the  force,  with 

maxillary premolars more susceptible to OIIRR than mandibular premolars.152 

5. Intermittent  forces of  226cN produced  less OIIRR  than  continuous  forces of  226cN over  an  8 

week period, with the buccal‐cervical region having the most lesions.193 

6. Unerupted and nonimpacted maxillary  third molars exhibited  the greatest OIIRR on  the mesial 

root  surface adjacent  to erupted second molars. They also exhibited slightly greater cube‐root 

volumes of resorption per tooth when compared with erupted first premolars not subjected to 

orthodontic  forces,  and  similar  cube‐root  volumes  of  resorption  per  tooth  as  first  premolars 

subjected  to  light  (25g) buccal and  intrusive orthodontic  forces. These  findings  suggested  that 

OIIRR may occur as part of hard  tissue  remodelling and  turnover, eruption or  transmission of 

masticatory forces through the dentition to the alveolar bone.306  

7. When  used  in  combination  with  light  microscopy,  XMT  has  been  reported  to  improve  the 

efficiency and accuracy of histologic techniques.212  

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    35 

8. The amount of OIIRR in the left and right sides of both jaws was similar when heavy buccal forces 

are applied. Thus,  it  is expected that a split mouth technique may be used with teeth from one 

side of the jaw serving as controls.307   

9. When  comparing  2.5°  and  15°  of  buccal  root  torque,  higher magnitudes  of  torque  can  cause 

more OIIRR, particularly in the apical region, which is clinical significant because it can adversely 

affect the crown‐to‐root ratio.175  

10. With  high  fluoride  intake  and  heavy  force  application  (225g)  less OIIRR was  found  in  all  root 

surfaces and root thirds.223  

11. A 15° distal root tip bend causes more OIIRR than a 2.5° distal root tip bend. Greater OIIRR can be 

found in areas under pressure compared with areas under tension. 173  

12. Heavy rotational forces cause more OIIRR than light rotation forces. Compression areas (buccal –

distal and lingual mesial surfaces in this study) showed significantly higher OIIRR than other areas 

at all levels of the root.171  

13. Greater OIIRR volumes were observed after heavy (225g) extrusive forces when compared with 

light (25g) forces. The distal surfaces of the root were significantly more affected than other root 

surfaces and may be  influenced by  root morphology and  initial angulation of  the  tooth. There 

was no significant difference  in the amount of OIIRR  in the vertical thirds of the root for either 

force groups.151  

14. Intermittent  forces  result  in  less  tooth  movement  and  OIIRR  than  continuous  forces.  With 

intermittent  forces,  when  a  pause  is  given,  OIIRR  decreases  irrespective  of  the  timing  of 

reactivation. With  continuous  forces, 2 weekly  reactivations produced  faster  tooth movement 

with similar OIIRR when compared with intermittent forces.192  

15. In  split‐mouth  study  of  30 maxillary  first  premolar  teeth,  there  was  no  statistical  difference 

between control  teeth and  teeth exposed  to vibration of 30Hz or 20grams with AcceleDent  in 

terms  of  OIIRR  volume  and  distribution,  when  150g  buccal  directed  forces  are  applied. 

Furthermore,  a  regression  analysis  revealed  that  patients  with  a  higher  level  of  individual 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    36 

susceptibility  to OIIRR may potentially benefit more  from  the use of  vibration  than  those  less 

susceptible.308   

16. In another split‐mouth study of 28 maxillary first premolar teeth, exposure to vibration with 113 

Hz  and  produced  33%  less OIIRR  than  control  teeth when  exposed  to  150g  buccally  directed 

forces.167  

17. High fluoride intake from public water supplies did not have a statistically beneficial effect on the 

severity  of  OIIRR  after  application  of  4  weeks  orthodontic  forces  and  12  weeks  of  passive 

retention.224   

18. Restorative build‐ups, used  to  increase  the  vertical dimension by 2mm over  a 4 week period, 

caused OIIRR along the sides of the teeth during the active bite  increase period.   No significant 

differences existed in the amount of OIIRR among the different surfaces or regions and there was 

no correlation between age, sex, volume of OIIRR and pain.182     

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    37 

3. REFERENCES 

1.  Brezniak, N. and Wasserstein, A., Orthodontically induced inflammatory root resorption. Part I: The basic science aspects. Angle Orthodontist, 2002. 72(2): p. 175‐9. 

2.  Brezniak,  N.  and  Wasserstein,  A.,  Defining  and  framing  orthodontitis:  A  new  term  in orthodontics. Angle Orthodontist, 2014. 84(3): p. 568‐569. 

3.  Killiany, D.M., Root resorption caused by orthodontic treatment: an evidence‐based review of literature. Seminars in Orthodontics, 1999. 5(2): p. 128‐133. 

4.  Mirabella, A.D. and Årtun,  J., Prevalence and  severity of apical  root  resorption of maxillary anterior teeth  in adult orthodontic patients. European Journal of Orthodontics, 1995. 17(2): p. 93‐99. 

5.  Sameshima,  G.T.  and  Sinclair,  P.M.,  Predicting  and  preventing  root  resorption:  Part  I. Diagnostic  factors.  American  Journal  of  Orthodontics  &  Dentofacial  Orthopedics,  2001. 119(5): p. 505‐510. 

6.  Lupi, J.E., Handelman, C.S. and Sadowsky, C., Prevalence and severity of apical root resorption and alveolar bone  loss  in orthodontically  treated adults. American  Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics, 1996. 109(1): p. 28‐37. 

7.  van  Loenen, M.,  Dermaut,  L.R., Degrieck,  J.  and De  Pauw, G.A.,  Apical  root  resorption  of upper  incisors  during  the  torquing  stage  of  the  tip‐edge  technique.  European  Journal  of Orthodontics, 2007. 29(6): p. 583‐8. 

8.  Linge, B.O. and Linge, L., Apical root resorption  in upper anterior teeth. European Journal of Orthodontics, 1983. 5(3): p. 173‐83. 

9.  Malmgren, O., Goldson, L., Hill, C., Orwin, A., Petrini, L. and Lundberg, M., Root  resorption after orthodontic  treatment of  traumatized  teeth. American  Journal of Orthodontics, 1982. 82(6): p. 487‐491. 

10.  Levander, E. and Malmgren, O., Evaluation of the risk of root resorption during orthodontic treatment: a study of upper incisors. European Journal of Orthodontics, 1988. 10(1): p. 30. 

11.  Janson, G.R.P.,  de  Luca  Canto, G., Martins, D.R., Henriques,  J.F.C.  and  de  Freitas, M.R., A radiographic  comparison  of  apical  root  resorption  after  orthodontic  treatment  with  3 different  fixed  appliance  techniques.  American  journal  of  orthodontics  and  dentofacial orthopedics, 2000. 118(3): p. 262‐262. 

12.  McNab, S., Battistutta, D., Taverne, A. and Symons, A.L., External apical  root  resorption of posterior teeth in asthmatics after orthodontic treatment. American Journal of Orthodontics & Dentofacial Orthopedics, 1999. 116(5): p. 545‐551. 

13.  Brin,  I.,  Tulloch,  J.,  Koroluk,  L.  and  Philips,  C.,  External  apical  root  resorption  in  Class  II malocclusion:  a  retrospective  review  of  1‐versus  2‐phase  treatment.  American  Journal  of Orthodontics & Dentofacial Orthopedics, 2003. 124(2): p. 151‐156. 

14.  Levander,  E.,  Bajka,  R.  and  Malmgren,  O.,  Early  radiographic  diagnosis  of  apical  root resorption during orthodontic  treatment: a  study of maxillary  incisors. European  Journal of Orthodontics, 1998. 20(1): p. 57. 

15.  Taithongchai, R., Sookkorn, K. and Killiany, D.M., Facial and dentoalveolar structure and the prediction  of  apical  root  shortening.  American  journal  of  orthodontics  and  dentofacial orthopedics, 1996. 110(3): p. 296‐302. 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    38 

16.  Killiany, D.M.,  Root  resorption  caused  by  orthodontic  treatment:  review  of  literature  from 1998 to 2001 for evidence. Progress in Orthodontics, 2002. 3(1): p. 2‐5. 

17.  Remington,  D.N.,  Joondeph,  D.R.,  Artun,  J.,  Riedel,  R.A.  and  Chapko,  M.K.,  Long‐term evaluation of  root  resorption occurring during orthodontic  treatment. American  Journal of Orthodontics & Dentofacial Orthopedics, 1989. 96(1): p. 43‐6. 

18.  Baumrind,  S.,  Korn,  E.L.  and  Boyd,  R.L.,  Apical  root  resorption  in  orthodontically  treated adults. American  Journal of Orthodontics & Dentofacial Orthopedics, 1996. 110(3): p. 311‐320. 

19.  Ottolengui, R., The physiological and pathological resorption of tooth roots. Items of Interest, 1914. 36: p. 332. 

20.  Stuteville, O., Injuries caused by orthodontic forces and the ultimate results of these injuries. American Journal of Orthodontics and Oral Surgery, 1938. 24(2): p. 103‐119. 

21.  Stenvik, A., The effect of extrusive orthodontic  forces on human pulp and dentin. European Journal of Oral Sciences, 1971. 79(4): p. 430‐435. 

22.  Brezniak,  N.  and  Wasserstein,  A.,  Root  resorption  after  orthodontic  treatment:  Part  2. Literature  review.  American  Journal  of  Orthodontics  &  Dentofacial  Orthopedics,  1993. 103(2): p. 138‐146. 

23.  Eross, E., Turk, T., Elekda ‐Türk, S., Cakmak, F., Jones, A., Papadopoulou A.K. and Darendeliler, M.A., Extent of root resorption after the application of  light and heavy bucco‐palatal forces for  12  weeks:  A  microcomputed  tomography  study.  PhD  Thesis,  School  of  Semmelweis University, Budapest, Hungary, 2014. 

24.  Berkovitz, B., Holland, G. and Moxham, B., Oral anatomy, embryology and histology, 2002: Mosby. p. 168‐179. 

25.  Lindhe,  J.,  Lang, N.P.  and  Karring,  T.,  Clinical  periodontology  and  implant  dentistry,  2009: John Wiley & Sons. p. 31‐48. 

26.  Bosshardt, D.D. and Selvig, K.A., Dental cementum: the dynamic tissue covering of the root. Periodontology 2000, 1997. 13(1): p. 41‐75. 

27.  Nanci, A. and Ten Cate, A.R., Ten Cate's oral histology: development, structure, and function. 6th ed, ed. P. Rudolph 2003, St Louis: Mosby. 

28.  Hassell, T.M., Tissues and cells of the periodontium. Periodontology 2000, 1993. 3(1): p. 9‐38. 

29.  Poolthong, S., Determination of the mechanical properties of enamel, dentine and cementum by an ultra micro‐indentation system. 1998. 

30.  Srivicharnkul, P., Kharbanda, O.P.,  Swain, M.V., Petocz, P.  and Darendeliler, M.A., Physical properties of root cementum: Part 3. Hardness and elastic modulus after application of  light and heavy forces. American Journal of Orthodontics & Dentofacial Orthopedics, 2005. 127(2): p. 168‐76; quiz 260. 

31.  Nanci,  A.  and  Bosshardt,  D.D.,  Structure  of  periodontal  tissues  in  health  and  disease. Periodontology 2000, 2006. 40(1): p. 11‐28. 

32.  Selvig, K.A., The  fine structure of human cementum. Acta Odontologica Scandinavica, 1965. 23(4): p. 423‐41. 

33.  Rex, T., Kharbanda, O.P., Petocz, P., Darendeliler, M.A., Rex, T., Kharbanda, O.P., Petocz, P. and Darendeliler, M.A., Physical properties of root cementum: Part 4. Quantitative analysis of the mineral composition of human premolar cementum. American Journal of Orthodontics & Dentofacial Orthopedics, 2005. 127(2): p. 177‐85. 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    39 

34.  Saygin, N.E., Giannobile, W.V. and Somerman, M.J., Molecular and cell biology of cementum. Periodontology 2000, 2000. 24(1): p. 73‐98. 

35.  Lindskog, S. and Hammarstrom, L., Evidence  in favor of an anti  invasion factor  in cementum or periodontal membrane of human teeth. European Journal of Oral Sciences, 1980. 88(2): p. 161‐164. 

36.  Löe, H. and Waerhaug, J., Experimental replantation of teeth in dogs and monkeys. Archives of Oral Biology, 1961. 3(3): p. 176‐184. 

37.  Diamond, M. and Applebaum, E., The epithelial sheath: Histogenesis and function. Journal of Dental Research, 1942. 21(4): p. 403‐411. 

38.  Bosshardt,  D.D.  and  Schroeder,  H.E.,  Cementogenesis  reviewed:  a  comparison  between human premolars and rodent molars. Anatomical Record, 1996. 245(2): p. 267‐92. 

39.  Bosshardt, D. and Schroeder, H.E., Evidence for rapid multipolar and slow unipolar production of  human  cellular  and  acellular  cementum matrix with  intrinsic  fibers.  Journal  of  Clinical Periodontology, 1990. 17(9): p. 663‐668. 

40.  Bates, S., Absorption. British Journal of Dental Science, 1856. 1: p. 256. 

41.  Ketcham,  A.H.,  A  progress  report  of  an  investigation  of  apical  root  resorption  of  vital permanent teeth. International Journal of Orthodontia, Oral Surgery, and Radiography, 1929. 15: p. 310‐28. 

42.  Becks, H. and Marshall, J., Resorption or absorption. Journal of American Dental Association, 1932: p. 1528–37. 

43.  Steadman,  S.R.,  Résumé  of  the  Literature  on  Root  Resorption.  Angle  Orthodontist,  1942. 12(1): p. 28‐38. 

44.  Brezniak, N. and Wasserstein, A., Orthodontically induced inflammatory root resorption. Part II: The clinical aspects. Angle Orthodontist, 2002. 72(2): p. 180‐4. 

45.  Tronstad, L., Root resorption‐‐etiology, terminology and clinical manifestations. Endodontics & Dental Traumatology, 1988. 4(6): p. 241‐52. 

46.  Brezniak  N,  W.A.,  Root  resoption  after  orthodontic  treament:  Part  1.  Literature  review. American Journal of Orthodontics & Dentofacial Orthopedics, 1993. 103(1): p. 62‐66. 

47.  Andreasen,  J.O., Review of  root  resorption systems and models. Etiology of  root  resorption and  the homeostatic mechanisms of  the periodontal  ligament,  in Biological mechanisms of tooth eruption and root resorption, Z. Davidovitch, Editor 1988, EBSCO Media: Birmingham. p. 9‐22. 

48.  Darendeliler,  M.,  Cheng,  L.,  Orthodontically  Induced  Inflammatory  Root  Resorption.,  in Evidence‐Based Clinical Orthodontics.2012, Quintessence Publishing Co.,  Inc.. United States. p. 137‐156. 

49.  Harris, E.F. Root  resorption during orthodontic  therapy.  in Seminars  in Orthodontics. 2000. Elsevier. 

50.  Weltman, B., Vig, K.W.L., Fields, H.W., Shanker, S. and Kaizar, E.E., Root resorption associated with  orthodontic  tooth movement:  a  systematic  review.  American  journal  of  orthodontics and dentofacial orthopedics, 2010. 137(4): p. 462‐476. 

51.  Stenvik,  A.  and Mjor,  I.A.,  Pulp  and  dentine  reactions  to  experimental  tooth  intrusion:  A histologic study of the initial changes. American Journal of Orthodontics, 1970. 57(4): p. 370‐385. 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    40 

52.  Harry,  M.R.  and  Sims,  M.R.,  Root  resorption  in  bicuspid  intrusion.  A  scanning  electron microscope study. Angle Orthodontist, 1982. 52(3): p. 235‐58. 

53.  Linge,  L.  and  Linge,  B.O.,  Patient  characteristics  and  treatment  variables  associated with apical  root  resorption  during  orthodontic  treatment.  American  Journal  of Orthodontics & Dentofacial Orthopedics, 1991. 99(1): p. 35‐43. 

54.  Mirabella, A.D. and Årtun, J., Risk factors for apical root resorption of maxillary anterior teeth in adult orthodontic patients. American Journal of Orthodontics & Dentofacial Orthopedics, 1995. 108(1): p. 48‐55. 

55.  Mavragani,  M.,  Vergari,  A.,  Selliseth,  N.J.,  Boe,  O.E.  and  Wisth,  P.L.,  A  radiographic comparison of apical root resorption after orthodontic treatment with a standard edgewise and a  straight‐wire edgewise  technique. European  Journal of Orthodontics, 2000. 22(6): p. 665‐74. 

56.  Blake, M., Woodside,  D.G.  and  Pharoah, M.J.,  A  radiographic  comparison  of  apical  root resorption after orthodontic  treatment with  the edgewise and Speed appliances. American Journal of Orthodontics & Dentofacial Orthopedics, 1995. 108(1): p. 76‐84. 

57.  Leach, H., Ireland, A. and Whaites, E., Radiographic diagnosis of root resorption in relation to orthodontics. British Dental Journal, 2001. 190(1): p. 16‐22. 

58.  Sameshima, G.T. and Asgarifar, K.O., Assessment of root resorption and root shape: periapical vs panoramic films. Angle Orthodontist, 2001. 71(3): p. 185‐9. 

59.  Wyatt,  D.L.,  Farman,  A.G.,  Orbell,  G.M.,  Silveira,  A.M.  and  Scarfe,  W.C.,  Accuracy  of dimensional  and  angular measurements  from  panoramic  and  lateral  oblique  radiographs. Dento‐Maxillo‐Facial Radiology, 1995. 24(4): p. 225‐31. 

60.  Chan,  E.K.M.  and  Darendeliler,  M.A.,  Exploring  the  third  dimension  in  root  resorption. Orthodontics & Craniofacial Research, 2004. 7(2): p. 64‐70. 

61.  Estrela, C., Bueno, M.R., De Alencar, A.H., Mattar, R., Valladares Neto, J. and Azevedo, B.C., Method  to  evaluate  inflammatory  root  resorption  by  using  cone  beam  computed tomography. Journal of Endodontics, 2009. 35(11): p. 1491‐7. 

62.  Dudic,  A.,  Giannopoulou,  C.,  Leuzinger,  M.  and  Kiliaridis,  S.,  Detection  of  apical  root resorption  after  orthodontic  treatment  by  using  panoramic  radiography  and  cone‐beam computed  tomography  of  super‐high  resolution.  American  Journal  of  Orthodontics  & Dentofacial Orthopedics, 2009. 135(4): p. 434‐7. 

63.  Scarfe, W.C.,  Farman,  A.G.  and  Sukovic,  P.,  Clinical  applications  of  cone‐beam  computed tomography in dental practice. Journal (Canadian Dental Association), 2006. 72(1): p. 75‐80. 

64.  Yashin, D., Chiu, J., Ahuja, R., Goel, A., Khan, A., Breen, E. and Darendeliler, M.A., Markers in blood  &  saliva  for  prediction  of  orthodontically  induced  inflammatory  root  resorption  ‐ Honours Project. 2013. 

65.  Mah,  J.  and  Prasad,  N.,  Dentine  phosphoproteins  in  gingival  crevicular  fluid  during  root resorption. European Journal of Orthodontics, 2004. 26(1): p. 25‐30. 

66.  Balducci, L., Ramachandran, A., Hao,  J., Narayanan, K., Evans, C. and George, A., Biological markers for evaluation of root resorption. Archives of Oral Biology, 2007. 52(3): p. 203‐208. 

67.  George,  A.  and  Evans,  C.,  Detection  of  root  resorption  using  dentin  and  bone  markers. Orthodontics & Craniofacial Research, 2009. 12(3): p. 229‐235. 

68.  Chiu,  J., Ahuja, R., Khan, A., Dalci, O.  and Darendliler, M.A., A preliminary  investigation of cytokine  expression  in  gingival  crevicular  fluid  following  orthodontic  forces  and  associated 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    41 

root resorption. [Oral Presentation Abstract], 2014: European Orthodontic Society Congress 2014. 

69.  Dever, P., Schneider, P., Manton, D., Mangum,  J. and Hubbard, M., A proteomic search  for biomarkers of orthodontic tooth loss ‐ Abstract. Australian Orthodontic Journal, 2012. 28(1): p. 128. 

70.  Hubbard, M.,  Schneider,  P., Manton, D., Magnum,  J.  and  Tan,  E.,  A  proteomic  search  for biomarkers  of  orthodontic  root  loss  using  a  physiological  root  loss model  ‐  Abstract.  ASO Congress Handbook 2014, 2014: p. 56. 

71.  Ramos,  S.d.P., Ortolan, G.O., Dos  Santos,  L.M., Tobouti, P.L., Hidalgo, M.M., Consolaro, A. and  Itano, E.N., Anti‐dentine antibodies with  root  resorption during orthodontic  treatment. European Journal of Orthodontics, 2011. 33(5): p. 584‐591. 

72.  Kong, Y.Y., Yoshida, H., Sarosi, I., Tan, H.L., Timms, E., Capparelli, C., Morony, S., Oliveira‐dos‐Santos, A.J., Van, G. and  Itie, A., OPGL  is a key  regulator of osteoclastogenesis,  lymphocyte development and lymph‐node organogenesis. Nature, 1999. 397(6717): p. 315‐323. 

73.  Fukushima,  H.,  Kajiya,  H.,  Takada,  K., Okamoto,  F.  and Okabe,  K.,  Expression  and  role  of RANKL in periodontal ligament cells during physiological root resorption in human deciduous teeth. European Journal of Oral Sciences, 2003. 111(4): p. 346‐352. 

74.  Low, E., Zoellner, H., Kharbanda, O.P., Darendeliler, M.A., Low, E., Zoellner, H., Kharbanda, O.P. and Darendeliler, M.A., Expression of mRNA for osteoprotegerin and receptor activator of nuclear factor kappa beta ligand (RANKL) during root resorption induced by the application of heavy orthodontic  forces on  rat molars. American  Journal of Orthodontics & Dentofacial Orthopedics, 2005. 128(4): p. 497‐503. 

75.  Yamaguchi,  M.,  Aihara,  N.,  Kojima,  T.  and  Kasai,  K.,  RANKL  increase  in  compressed periodontal  ligament cells  from root resorption.  Journal of Dental Research, 2006. 85(8): p. 751‐756. 

76.  Tyrovola,  J.B.,  Spyropoulos,  M.N.,  Makou,  M.  and  Perrea,  D.,  Root  resorption  and  the OPG/RANKL/RANK system: a mini review. Journal of oral science, 2008. 50(4). 

77.  Tyrovola, J.B., Perrea, D., Halazonetis, D.J., Dontas, I., Vlachos, I.S. and Makou, M., Relation of soluble RANKL and osteoprotegerin levels in blood and gingival crevicular fluid to the degree of root resorption after orthodontic tooth movement. Journal of oral science, 2010. 52(2). 

78.  Parker,  R.J.  and  Harris,  E.F.,  Directions  of  orthodontic  tooth  movements  associated  with external  apical  root  resorption  of  the  maxillary  central  incisor.[see  comment].  American Journal of Orthodontics & Dentofacial Orthopedics, 1998. 114(6): p. 677‐83. 

79.  Harris,  E.F.,  Kineret,  S.E.  and  Tolley,  E.A.,  A  heritable  component  for  external  apical  root resorption  in  patients  treated  orthodontically.  American  Journal  of  Orthodontics  & Dentofacial Orthopedics, 1997. 111(3): p. 301‐9. 

80.  Harris,  E.,  Boggan,  B.  and  Wheeler,  D.,  Apical  root  resorption  in  patients  treated  with comprehensive orthodontics. Journal of the Tennessee Dental Association, 2001. 81(1): p. 30. 

81.  Beck, B.W. and Harris, E.F., Apical root resorption in orthodontically treated subjects: analysis of  edgewise  and  light  wire  mechanics.  American  Journal  of  Orthodontics  &  Dentofacial Orthopedics, 1994. 105(4): p. 350‐61. 

82.  Sameshima, G.T. and  Sinclair, P.M., Characteristics of patients with  severe  root  resorption. Orthodontics & Craniofacial Research, 2004. 7(2): p. 108‐114. 

83.  Krishnan, V., Critical issues concerning root resorption: a contemporary review. World Journal of Orthodontics, 2005. 6(1): p. 30‐40. 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    42 

84.  Hendrix,  I.,  Carels,  C.,  Kuijpers‐Jagtman,  A.M.  and  Van,  T.H.M.,  A  radiographic  study  of posterior apical root resorption  in orthodontic patients. American Journal of Orthodontics & Dentofacial Orthopedics, 1994. 105(4): p. 345‐9. 

85.  Horiuchi, A., Hotokezaka, H. and Kobayashi, K., Correlation between cortical plate proximity and  apical  root  resorption.  American  Journal  of  Orthodontics  &  Dentofacial  Orthopedics, 1998. 114(3): p. 311‐318. 

86.  Harris, E.F. and Butler, M.L., Patterns of  incisor root resorption before and after orthodontic correction  in  cases  with  anterior  open  bites.  American  Journal  of  Orthodontics  and Dentofacial Orthopedics, 1992. 101(2): p. 112‐119. 

87.  Costopoulos,  G.  and  Nanda,  R.,  An  evaluation  of  root  resorption  incident  to  orthodontic intrusion. American Journal of Orthodontics & Dentofacial Orthopedics, 1996. 109(5): p. 543‐548. 

88.  Owman‐Moll, P., Kurol, J. and Lundgren, D., Repair of orthodontically induced root resorption in adolescents. Angle Orthodontist, 1995. 65(6): p. 403‐408; discussion 409‐410. 

89.  Becks, H., Root resorptions and their relation to pathologic bone formation: Part I: Statistical data and  roentgenographic aspect.  International  Journal of Orthodontia  and Oral  Surgery, 1936. 22(5): p. 445‐482. 

90.  Rygh,  P., Orthodontic  root  resorption  studied  by  electron microscopy.  Angle Orthodontist, 1977. 47(1): p. 1‐16. 

91.  Massler,  M.  and  Malone,  A.J.,  Root  resorption  in  human  permanent  teeth.  A roentgenographic study. American Journal of Orthodontics, 1954. 40(8): p. 619‐33. 

92.  Newman, W.G.,  Possible  etiologic  factors  in  external  root  resorption.  American  Journal  of Orthodontics, 1975. 67(5): p. 522‐539. 

93.  Ngan, D.C., Kharbanda, O.P., Byloff, F.K. and Darendeliler, M.A., The genetic contribution to orthodontic root resorption: a retrospective twin study. Australian Orthodontic Journal, 2004. 20(1): p. 1‐9. 

94.  Hartsfield,  J.K.,  Everett,  E.T.  and  Al‐Qawasmi,  R.A., Genetic  factors  in  external  apical  root resorption  and  orthodontic  treatment.  Critical  Reviews  in Oral  Biology & Medicine,  2004. 15(2): p. 115‐22. 

95.  Harris,  E.F.,  Kineret,  S.E.  and  Tolley,  E.A.,  A  heritable  component  for  external  apical  root resorption  in  patients  treated  orthodontically.  American  Journal  of  Orthodontics  and Dentofacial Orthopedics, 1997. 111(3): p. 301‐309. 

96.  Al‐Qawasmi, R.A., Hartsfield, J.K., Jr., Everett, E.T., Flury, L., Liu, L., Foroud, T.M., Macri, J.V. and Roberts, W.E., Genetic predisposition  to  external  apical  root  resorption  in orthodontic patients: linkage of chromosome‐18 marker. Journal of Dental Research, 2003. 82(5): p. 356‐60. 

97.  Al‐Qawasmi, R.A., Hartsfield, J.K., Jr., Everett, E.T., Flury, L., Liu, L., Foroud, T.M., Macri, J.V., Roberts, W.E., Al‐Qawasmi, R.A., Hartsfield,  J.K.,  Jr., Everett, E.T.,  Flury,  L.,  Liu,  L.,  Foroud, T.M., Macri, J.V. and Roberts, W.E., Genetic predisposition to external apical root resorption. American Journal of Orthodontics & Dentofacial Orthopedics, 2003. 123(3): p. 242‐52. 

98.  Hartsfield  Jr,  J.,  Pathways  in  external  apical  root  resorption  associated with  orthodontia. Orthodontics & Craniofacial Research, 2009. 12(3): p. 236‐242. 

99.  Smale,  I.,  Årtun,  J.,  Behbehani,  F.,  Doppel,  D.,  van't  Hof, M.  and  Kuijpers‐Jagtman,  A.M., Apical  root  resorption  6  months  after  initiation  of  fixed  orthodontic  appliance  therapy. American Journal of Orthodontics & Dentofacial Orthopedics, 2005. 128(1): p. 57‐67. 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    43 

100.  Davidovitch,  Z., Godwin,  S.L.,  Park,  Y.G.,  Taverne,  A.A.R., Dobeck,  J.M.,  Lilly,  C.M.  and De Sanctis,  G.T.,  The  etiology  of  root  resorption,  in  Orthodontic  Treatment: Management  of Unfavorable  Sequelae.,  J.A.  McNamara  and  C.A.  Trotman,  Editors.  1996,  University  of Michigan Press: Ann Arbor, MI. p. 93‐117. 

101.  Nishioka, M.,  Ioi, H., Nakata, S., Nakasima, A. and Counts, A., Root  resorption and  immune system factors in the Japanese. Angle Orthodontist, 2006. 76(1): p. 103‐108. 

102.  Owman‐Moll, P. and Kurol, J., Root resorption after orthodontic treatment  in high‐ and  low‐risk  patients:  analysis  of  allergy  as  a  possible  predisposing  factor.  European  Journal  of Orthodontics, 2000. 22(6): p. 657‐63. 

103.  Davidovitch, Z., Lee, Y.J., Counts, A.L., Park, Y.G. and Bursac, Z., The immune system possibly modulates  orthodontic  root  resorption,  in  Biological mechanisms  of  tooth movement  and craniofacial  adaptation,  Z. Davidovitch  and  J. Mah,  Editors.  2000, Harvard  Society  for  the Advancement of Orthodontics: Boston, Mass. p. 207‐217. 

104.  Goultschin, J., Nitzan, D. and Azaz, B., Root resorption: Review and discussion. Oral Surgery, Oral Medicine, Oral Pathology, 1982. 54(5): p. 586‐590. 

105.  Smith, N., Monostotic Paget's disease of the mandible presenting with progressive resorption of the teeth. Oral Surgery, Oral Medicine, Oral Pathology, 1978. 46(2): p. 246‐253. 

106.  Engstrom,  C., Granstrom, G.  and  Thilander,  B.,  Effect  of  orthodontic  force  on  periodontal tissue metabolism.  A  histologic  and  biochemical  study  in  normal  and  hypocalcemic  young rats. American Journal of Orthodontics & Dentofacial Orthopedics, 1988. 93(6): p. 486‐95. 

107.  Sirisoontorn,  I.,  Hotokezaka,  H.,  Hashimoto,  M.,  Gonzales,  C.,  Luppanapornlarp,  S., Darendeliler, M.A.  and  Yoshida,  N.,  Tooth  movement  and  root  resorption;  The  effect  of ovariectomy on orthodontic force application in rats. Angle Orthodontist, 2011. 81(4): p. 570‐577. 

108.  Verna,  C., Dalstra, M.  and Melsen,  B.,  Bone  turnover  rate  in  rats  does  not  influence  root resorption induced by orthodontic treatment. European Journal of Orthodontics, 2003. 25(4): p. 359. 

109.  Goldie, R.S. and King, G.J., Root  resorption and  tooth movement  in orthodontically  treated, calcium‐deficient, and  lactating rats. American Journal of Orthodontics, 1984. 85(5): p. 424‐430. 

110.  Villa, P.A., Oberti, G., Moncada, C.A., Vasseur, O., Jaramillo, A., Tobon, D. and Agudelo, J.A., Pulp‐dentine  complex  changes  and  root  resorption  during  intrusive  orthodontic  tooth movement in patients prescribed nabumetone. Journal of Endodontics, 2005. 31(1): p. 61‐66. 

111.  Gonzales, C., Hotokezaka, H., Matsuo, K.I., Shibazaki, T., Yozgatian,  J.H., Darendeliler, M.A. and  Yoshida, N.,  Effects  of  steroidal  and  nonsteroidal  drugs  on  tooth movement  and  root resorption in the rat molar. Angle Orthodontist, 2009. 79(4): p. 715‐726. 

112.  Kameyama, Y., Nakane, S., Maeda, H., Fujita, K., Takesue, M. and Sato, E., Inhibitory effect of aspirin on root resorption induced by mechanical injury of the soft periodontal tissues in rats. Journal of Periodontal Research, 1994. 29(2): p. 113‐117. 

113.  Poumpros,  E.,  Loberg,  E.  and  Engström,  C.,  Thyroid  function  and  root  resorption.  Angle Orthodontist, 1994. 64(5): p. 389‐93. 

114.  Loberg,  E.L.  and  Engstrom,  C.,  Thyroid  administration  to  reduce  root  resorption.  Angle Orthodontist, 1994. 64(5): p. 395‐9; discussion 399‐400. 

115.  Verna, C., Hartig, L.E., Kalia, S. and Melsen, B.,  Influence of steroid drugs on orthodontically induced root resorption. Orthodontics & Craniofacial Research, 2006. 9(1): p. 57‐62. 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    44 

116.  Alatli,  I.  and  Hammarstrom,  L.,  Root  surface  defects  in  rat  molar  induced  by  1‐hydroxyethylidene‐1,1‐bisphosphonate. Acta Odontologica Scandinavica, 1996. 54(1): p. 59‐65. 

117.  Alatli,  I., Hellsing,  E.  and Hammarstrom,  L., Orthodontically  induced  root  resorption  in  rat molars  after  1‐hydroxyethylidene‐1,1‐bisphosphonate  injection.  Acta  Odontologica Scandinavica, 1996. 54(2): p. 102‐8. 

118.  Davidovitch, Z., Etiological factors in force‐induced root resorption, in Biological Mechanisms of  Tooth  Eruption,  Resorption,  and  Replacement  by  Implants,  Z. Davidovitch,  Editor  1998, Harvard Society for the Advancement of Orthodontics: Boston, Mass. p. 349‐355. 

119.  Odenrick,  L.  and Brattstrom, V., Nailbiting:  frequency and association with  root  resorption during orthodontic treatment. Journal of Orthodontics, 1985. 12(2): p. 78‐81. 

120.  Brin, I., Ben Bassat, Y., Heling, I. and Brezniak, N., Profile of an orthodontic patient at risk of dental trauma. Dental Traumatology, 2000. 16(3): p. 111‐115. 

121.  Brin, I., Ben‐Bassat, Y., Heling, I. and Engelberg, A., The influence of orthodontic treatment on previously traumatized permanent incisors. European Journal of Orthodontics, 1991. 13(5): p. 372‐377. 

122.  Andreasen,  J.  and  Andreasen,  F.,  Root  resorption  following  traumatic  dental  injuries. Proceedings of the Finnish Dental Society. Suomen Hammaslääkäriseuran toimituksia, 1992. 88: p. 95. 

123.  Kjaer,  I., Morphological  characteristics  of  dentitions  developing  excessive  root  resorption during orthodontic treatment. European Journal of Orthodontics, 1995. 17(1): p. 25‐34. 

124.  Levander, E., Malmgren, O. and Eliasson, S., Evaluation of root resorption  in relation to two orthodontic  treatment  regimes.  A  clinical  experimental  study.  European  Journal  of Orthodontics, 1994. 16(3): p. 223. 

125.  Thongudomporn,  U.  and  Freer,  T.J.,  Anomalous  dental  morphology  and  root  resorption during orthodontic  treatment: a pilot study. Australian Orthodontic  Journal, 1998. 15(3): p. 162‐7. 

126.  McFadden, W.M., Engstrom, C., Engstrom, H. and Anholm, J.M., A study of the relationship between  incisor  intrusion  and  root  shortening.  American  Journal  of  Orthodontics  & Dentofacial Orthopedics, 1989. 96(5): p. 390‐6. 

127.  Oyama,  K.,  Motoyoshi,  M.,  Hirabayashi,  M.,  Hosoi,  K.  and  Shimizu,  N.,  Effects  of  root morphology on stress distribution at the root apex. European Journal of Orthodontics, 2007. 29(2): p. 113‐7. 

128.  Lee,  R.Y.,  Artun,  J.  and  Alonzo,  T.A.,  Are  dental  anomalies  risk  factors  for  apical  root resorption  in  orthodontic  patients?  American  Journal  of  Orthodontics  &  Dentofacial Orthopedics, 1999. 116(2): p. 187‐95. 

129.  Kook, Y.A., Park, S. and Sameshima, G.T., Peg‐shaped and small lateral incisors not at higher risk for root resorption. American journal of orthodontics and dentofacial orthopedics, 2003. 123(3): p. 253‐258. 

130.  Spurrier,  S.W., Hall,  S.H.,  Joondeph, D.R.,  Shapiro,  P.A.  and  Riedel,  R.A.,  A  comparison  of apical root resorption during orthodontic treatment in endodontically treated and vital teeth. American Journal of Orthodontics & Dentofacial Orthopedics, 1990. 97(2): p. 130‐4. 

131.  Wickwire, N.A., Mc Neil, M.H., Norton, L.A. and Duell, R.C., The effects of  tooth movement upon endodontically treated teeth. Angle Orthodontist, 1974. 44(3): p. 235‐42. 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    45 

132.  Reitan,  K.,  Biomedical  principles  and  reactions.,  in  Orthodontics:  current  principals  and techniques., R.L. Vanarsdall and T.M. Graber, Editors. 1985, Mosby: St. Louis. p. 101‐92. 

133.  Sringkarnboriboon,  S.,  Matsumoto,  Y.  and  Soma,  K.,  Root  resorption  related  to hypofunctional periodontium  in experimental  tooth movement.  Journal of Dental Research, 2003. 82(6): p. 486‐90. 

134.  Motokawa, M., Terao, A., Kaku, M., Kawata, T., Gonzales, C., Darendeliler, M.A. and Tanne, K.,  Open  bite  as  a  risk  factor  for  orthodontic  root  resorption.  European  Journal  of Orthodontics, 2013. 35(6): p. 790‐795. 

135.  Motokawa, M.,  Terao, A., Karadeniz,  E.I.,  Kaku, M.,  Kawata,  T., Matsuda,  Y., Gonzales, C., Darendeliler, M.A. and Tanne, K., Effects of long‐term occlusal hypofunction and its recovery on the morphogenesis of molar roots and the periodontium in rats. Angle Orthodontist, 2012. 83(4): p. 597‐604. 

136.  Reitan,  K.,  Initial  tissue  behavior  during  apical  root  resorption.  Angle Orthodontist,  1974. 44(1): p. 68‐82. 

137.  Otis,  L.L.,  Hong,  J.S.H.  and  Tuncay,  O.C.,  Bone  structure  effect  on  root  resorption. Orthodontics & Craniofacial Research, 2004. 7(3): p. 165‐177. 

138.  Rudolph,  C.E.,  An  evaluation  of  root  resorption  occurring  during  orthodontic  treatment. Journal of Dental Research, 1940. 19(4): p. 367‐71. 

139.  Rosenberg, H.N., An evaluation of  the  incidence and amount of apical  root  resorption and dilaceration occurring  in orthodontically treated teeth, having  incompletely  formed roots at the beginning of Begg treatment. American Journal of Orthodontics, 1972(61): p. 524‐5. 

140.  Kaley,  J.  and  Phillips,  C.,  Factors  related  to  root  resorption  in  edgewise  practice.  Angle Orthodontist, 1991. 61(2): p. 125‐32. 

141.  Taner, T., Ciger, S. and Sencift, Y., Evaluation of apical  root  resorption  following extraction therapy in subjects with Class I and Class II malocclusions. European Journal of Orthodontics, 1999. 21(5): p. 491‐6. 

142.  Parker,  R.J.  and  Harris,  E.F.,  Directions  of  orthodontic  tooth  movements  associated  with external  apical  root  resorption  of  the  maxillary  central  incisor.  American  Journal  of Orthodontics & Dentofacial Orthopedics, 1998. 114(6): p. 677‐683. 

143.  Dellinger,  E.L.,  A  histologic  and  cephalometric  investigation  of  premolar  intrusion  in  the Macaca speciosa monkey. American Journal of Orthodontics, 1967. 53(5): p. 325‐55. 

144.  King,  G.  and  Fischlschweiger,  W.,  The  effect  of  force  magnitude  on  extractable  bone resorptive activity and cemental cratering  in orthodontic tooth movement. Journal of Dental Research, 1982. 61(6): p. 775‐79. 

145.  Vardimon, A., Graber, T., Voss, L. and Lenke, J., Determinants controlling iatrogenic external root  resorption  and  repair  during  and  after  palatal  expansion.  Angle Orthodontist,  1991. 61(2): p. 113‐122. 

146.  Casa, M.A., Faltin, R.M., Faltin, K., Sander, F.G. and Arana‐Chavez, V.E., Root  resorptions  in upper  first  premolars  after  application  of  continuous  torque moment.  Journal  of Orofacial Orthopedics/Fortschritte der Kieferorthopädie, 2001. 62(4): p. 285‐295. 

147.  Darendeliler, M., Kharbanda, O., Chan, E., Srivicharnkul, P., Rex, T., Swain, M., Jones, A. and Petocz, P., Root resorption and its association with alterations in physical properties, mineral contents and resorption craters in human premolars following application of light and heavy controlled orthodontic forces. Orthodontics & Craniofacial Research, 2004. 7(2): p. 79‐97. 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    46 

148.  Faltin, R.M., Arana‐Chavez, V.E., Faltin, K., Sander, F.G. and Wichelhaus, A., Root resorptions in upper first premolars after application of continuous intrusive forces. Intra‐individual study. Journal of Orofacial Orthopedics, 1998. 59(4): p. 208‐19. 

149.  Chan, E.K.M., Darendeliler, M.A., Petocz, P.  and  Jones, A.S., A new method  for  volumetric measurement of orthodontically  induced  root  resorption  craters.  European  Journal of Oral Sciences, 2004. 112(2): p. 134‐9. 

150.  Harris, D.A., Jones, A.S. and Darendeliler, M.A., Physical properties of root cementum: part 8. Volumetric analysis of  root  resorption  craters after application of  controlled  intrusive  light and heavy orthodontic forces: a microcomputed tomography scan study. American Journal of Orthodontics & Dentofacial Orthopedics, 2006. 130(5): p. 639‐647. 

151.  Jiménez Montenegro, V.C., Jones, A., Petocz, P., Gonzales, C. and Darendeliler, M.A., Physical properties of root cementum: Part 22. Root resorption after the application of light and heavy extrusive  orthodontic  forces:  A  microcomputed  tomography  study.  American  Journal  of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics, 2012. 141(1): p. e1‐e9. 

152.  Paetyangkul,  A.,  Turk,  T.,  Elekdag‐Turk,  S.,  Jones,  A.S.,  Petocz,  P.  and  Darendeliler, M.A., Physical  properties  of  root  cementum:  part  14.  The  amount  of  root  resorption  after  force application  for  12  weeks  on  maxillary  and  mandibular  premolars:  a  microcomputed‐tomography  study.  American  Journal  of  Orthodontics  &  Dentofacial  Orthopedics,  2009. 136(4): p. 492.e1‐9; discussion 492‐3. 

153.  Owman‐Moll, P., Kurol, J. and Lundgren, D., Effects of a doubled orthodontic force magnitude on tooth movement and root resorptions. An  inter‐individual study in adolescents. European Journal of Orthodontics, 1996. 18(1): p. 141. 

154.  Owman‐Moll, P., Kurol, J. and Lundgren, D., The effects of a four‐fold  increased orthodontic force  magnitude  on  tooth  movement  and  root  resorptions.  An  intra‐individual  study  in adolescents. European Journal of Orthodontics, 1996. 18(3): p. 287‐94. 

155.  Sameshima,  G.T.  and  Sinclair,  P.M.,  Predicting  and  preventing  root  resorption:  Part  II. Treatment  factors.  American  Journal  of  Orthodontics  &  Dentofacial  Orthopedics,  2001. 119(5): p. 511‐515. 

156.  Artun, J., Smale,  I., Behbehani, F., Doppel, D., Hof, M. and Kuijpers‐Jagtman, A., Apical root resorption  six and 12 months after  initiation of  fixed orthodontic appliance  therapy. Angle Orthodontist, 2005. 75(6): p. 919. 

157.  McNab,  S.,  Battistutta,  D.,  Taverne,  A.  and  Symons,  A.L.,  External  apical  root  resorption following orthodontic treatment. Angle Orthodontist, 2000. 70(3): p. 227‐32. 

158.  Armstrong,  D.,  Kharbanda,  O.P.,  Petocz,  P.  and  Darendeliler, M.A.,  Root  resorption  after orthodontic treatment. Australian Orthodontic Journal, 2006. 22(2): p. 153‐160. 

159.  Alexander, S.A., Levels of root resorption associated with continuous arch and sectional arch mechanics. American  Journal  of Orthodontics & Dentofacial Orthopedics,  1996.  110(3): p. 321‐4. 

160.  Barbagallo,  L.J.,  Jones,  A.S.,  Petocz,  P.  and  Darendeliler, M.A.,  Physical  properties  of  root cementum:  Part  10.  Comparison  of  the  effects  of  invisible  removable  thermoplastic appliances  with  light  and  heavy  orthodontic  forces  on  premolar  cementum.  A microcomputed‐tomography  study.  American  Journal  of  Orthodontics  &  Dentofacial Orthopedics, 2008. 133(2): p. 218‐27. 

161.  Hollender, L., Ronnerman, A. and Thilander, B., Root resorption, marginal bone support and clinical crown  length  in orthodontically  treated patients. European  Journal of Orthodontics, 1980. 2(4): p. 197‐205. 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    47 

162.  Sharpe,  W.,  Reed,  B.,  Subtelny,  J.D.  and  Polson,  A.,  Orthodontic  relapse,  apical  root resorption, and crestal alveolar bone  levels. American Journal of Orthodontics & Dentofacial Orthopedics, 1987. 91(3): p. 252‐8. 

163.  Kennedy, D.B., Joondeph, D.R., Osterberg, S.K. and Little, R.M., The effect of extraction and orthodontic  treatment  on  dentoalveolar  support. American  Journal  of Orthodontics,  1983. 84(3): p. 183‐190. 

164.  Kinsella,  P.,  Some  aspects  of  root  resorption  in  orthodontics.  New  Zealand  Orthodontic Journal, 1973. 43: p. 247‐255. 

165.  Sjolien, T. and Zachrisson, B.U., Periodontal bone support and tooth length in orthodontically treated and untreated persons. American Journal of Orthodontics, 1973. 64(1): p. 28‐37. 

166.  El‐Bialy, T., El‐Shamy, I. and Graber, T.M., Repair of orthodontically induced root resorption by ultrasound in humans. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics, 2004. 126(2): p. 186‐193. 

167.  Grove, J.L., The Effect Of Mechanical Vibration (113 Hz Applied to Maxillary First Premolars) On  Root  Resorption  Associated With  Orthodontic  Force:  A Micro‐CT  Study  [Thesis],  2011, University of Sydney Australia. 

168.  Barber, A.F. and Sims, M.R., Rapid maxillary expansion and external root resorption in man: a scanning electron microscope study. American Journal of Orthodontics, 1981. 79(6): p. 630‐52. 

169.  DeShields, R.W., A Study of Root Resorption in Treated Class II, Division I Malocclusions. Angle Orthodontist, 1969. 39(4): p. 231‐245. 

170.  Goldson,  L.  and  Henrikson,  C.O.,  Root  resorption  during  Begg  treatment;  a  longitudinal roentgenologic study. American Journal of Orthodontics, 1975. 68(1): p. 55‐66. 

171.  Wu, A.T.J., Turk, T., Colak, C., Elekda ‐Turk, S., Jones, A.S., Petocz, P. and Darendeliler, M.A., Physical  properties  of  root  cementum:  Part  18.  The  extent  of  root  resorption  after  the application  of  light  and  heavy  controlled  rotational  orthodontic  forces  for  4  weeks:  A microcomputed  tomography  study.  American  Journal  of  Orthodontics  &  Dentofacial Orthopedics, 2011. 139(5): p. e495‐e503. 

172.  Jimenez‐Pellegrin,  C.  and  Arana‐Chavez,  V.E.,  Root  resorption  in  human  mandibular  first premolars after  rotation as detected by scanning electron microscopy. American  Journal of Orthodontics & Dentofacial Orthopedics, 2004. 126(2): p. 178‐184. 

173.  King, A.D., Turk, T., Colak, C., Elekdag‐Turk, S., Jones, A.S., Petocz, P. and Darendeliler, M.A., Physical properties of root cementum: Part 21. Extent of root resorption after the application of 2.5° and 15°  tips  for 4 weeks: A microcomputed  tomography study. American  Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics, 2011. 140(6): p. e299‐e305. 

174.  Paetyangkul,  A.,  Türk,  T.,  Elekdağ‐Türk,  S.,  Jones,  A.S.,  Petocz,  P.,  Cheng,  L.L.  and Darendeliler,  M.A.,  Physical  properties  of  root  cementum:  Part  16.  Comparisons  of  root resorption  and  resorption  craters  after  the  application  of  light  and  heavy  continuous  and controlled orthodontic  forces  for 4, 8, and 12 weeks. American  journal of orthodontics and dentofacial orthopedics, 2011. 139(3): p. e279‐e284. 

175.  Bartley, N., Türk, T., Colak, C., Elekda  ‐Türk, S.,  Jones, A., Petocz, P. and Darendeliler, M.A., Physical properties of root cementum: Part 17. Root resorption after the application of 2.5° and 15° of buccal  root  torque  for 4 weeks: A microcomputed  tomography  study. American Journal of Orthodontics & Dentofacial Orthopedics, 2011. 139(4): p. e353‐e360. 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    48 

176.  Goldin, B., Labial root torque: effect on the maxilla and incisor root apex. American Journal of Orthodontics & Dentofacial Orthopedics, 1989. 95(3): p. 208‐219. 

177.  Nakano,  T.,  Hotokezaka,  H.,  Hashimoto,  M.,  Sirisoontorn,  I.,  Arita,  K.,  Kurohama,  T., Darendeliler, M.A. and Yoshida, N., Effects of different  types of  tooth movement and  force magnitudes  on  the  amount  of  tooth  movement  and  root  resorption  in  rats.  Angle Orthodontist, 2014. 

178.  Melsen,  B.,  Agerbæk, N.  and Markenstam,  G.,  Intrusion  of  incisors  in  adult  patients with marginal  bone  loss. American  Journal of Orthodontics  and Dentofacial Orthopedics,  1989. 96(3): p. 232‐241. 

179.  Han, G., Huang, S., Von den Hoff, J.W., Zeng, X. and Kuijpers‐Jagtman, A.M., Root resorption after orthodontic intrusion and extrusion: an intraindividual study. Angle Orthodontist, 2005. 75(6): p. 912. 

180.  Dermaut, L. and De Munck, A., Apical  root  resorption of upper  incisors caused by  intrusive tooth movement:  a  radiographic  study. American  Journal of Orthodontics  and Dentofacial Orthopedics, 1986. 90(4): p. 321‐326. 

181.  Vlaskalic, V., Boyd, R.L. and Baumrind, S., Etiology and sequelae of root resorption. Seminars in Orthodontics, 1998. 4(2): p. 124‐31. 

182.  Cakmak,  F.,  Turk,  T.,  Karadeniz,  E.I.,  Elekdag‐Turk,  S.  and  Darendeliler,  M.A.,  Physical properties of root cementum: Part 24. Root resorption of the first premolars after 4 weeks of occlusal  trauma.  American  Journal  of  Orthodontics  and  Dentofacial  Orthopedics,  2014. 145(5): p. 617‐625. 

183.  Kim,  Y.H.  and  Son,  W.S.,  Root  resorption  and  bone  resorption  by  jiggling  force  in  cat premolars. Korean Journal of Orthodontics, 1994. 24(3): p. 621‐630. 

184.  Matsuda Y, M.M., Kaku M, Kawata T, Fujita T, Ohtani J, et al., Histochemical analysis of root resorption  in  rats  by  jiggling  forces.  .  Abstract,  available  at http://iadr.confex.com/iadr/japan10/preliminaryprogram/abstract_143030.htm. 

185.  Rudolph, D.J., Willes,  P.M.G.  and  Sameshima, G.T., A  finite  element model  of  apical  force distribution from orthodontic tooth movement. Angle Orthodontist, 2001. 71(2): p. 127‐31. 

186.  Henry,  J.L. and Weinmann,  J.P., The pattern of  resorption and  repair of human cementum. Journal of the American Dental Association, 1951. 42(3): p. 270‐90. 

187.  Acar,  A.,  Canyürek,  U.,  Kocaaga,  M.  and  Erverdi,  N.,  Continuous  vs.  discontinuous  force application and root resorption. Angle Orthodontist, 1999. 69(2): p. 159. 

188.  Maltha,  J.  and Dijkman, G., Discontinuous  forces  cause  less  extensive  root  resorption  than continuous forces. European Journal of Orthodontics, 1996. 18: p. 420. 

189.  Oppenheim,  A.,  Human  tissue  response  to  orthodontic  intervention  of  short  and  long duration. American Journal of Orthodontics and Oral Surgery, 1942. 28(5): p. 263‐301. 

190.  Reitan, K., Effects of force magnitude and direction of tooth movement on different alveolar bone types. Angle Orthodontist, 1964. 34(4): p. 244‐255. 

191.  Weiland,  F.,  Constant  versus  dissipating  forces  in  orthodontics:  the  effect  on  initial  tooth movement and root resorption. European Journal of Orthodontics, 2003. 25(4): p. 335‐42. 

192.  Aras, B., Cheng,  L.L., Turk, T., Elekdag‐Turk, S.,  Jones, A.S. and Darendeliler, M.A., Physical properties  of  root  cementum:  Part  23.  Effects  of  2  or  3 weekly  reactivated  continuous  or intermittent orthodontic  forces on  root  resorption and  tooth movement: A microcomputed 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    49 

tomography  study.  American  Journal  of Orthodontics  and  Dentofacial Orthopedics,  2012. 141(2): p. e29‐e37. 

193.  Ballard, D.J., Jones, A.S., Petocz, P., Darendeliler, M.A. and Baccetti, T., Physical properties of root  cementum:  part  11.  Continuous  vs  intermittent  controlled  orthodontic  forces  on  root resorption.  A  microcomputed‐tomography  study.  American  Journal  of  Orthodontics  & Dentofacial Orthopedics, 2009. 136(1): p. 8.e1‐8; discussion 8‐9. 

194.  Owman‐Moll,  P.,  Kurol,  J.  and  Lundgren,  D.,  Continuous  versus  interrupted  continuous orthodontic force related to early tooth movement and root resorption. Angle Orthodontist, 1995. 65(6): p. 395‐401; discussion 401‐2. 

195.  Schwarz,  A.M.,  Tissue  changes  incidental  to  orthodontic  tooth  movement.  International Journal of Orthodontia, 1932. 18: p. 331‐352. 

196.  Sandstedt, C., Einige beiträge zur theorie der zahnregulierung. Nord Tandlaeg. Tidskr, 1904. 5: p. 236‐256. 

197.  Sandstedt, C., Einige beiträge zur theorie der zahnregulierung. Nord Tandlaeg. Tidskr., 1905. 6: p. 1‐25. 

198.  Davidovitch,  Z., Nicolay, O.F., Ngan,  P.W.  and  Shanfeld,  J.L., Neurotransmitters,  cytokines, and the control of alveolar bone remodeling in orthodontics. Dental Clinics of North America, 1988. 32(3): p. 411‐35. 

199.  Brudvik,  P.  and  Rygh,  P.,  The  initial  phase  of  orthodontic  root  resorption  incident  to  local compression of the periodontal  ligament. European Journal of Orthodontics, 1993. 15(4): p. 249‐263. 

200.  Brudvik, P. and Rygh, P., Non‐clast cells start orthodontic root resorption  in the periphery of hyalinized zones. European Journal of Orthodontics, 1993. 15(6): p. 467. 

201.  Brudvik, P. and Rygh, P., Multi‐nucleated  cells  remove  the main hyalinized  tissue and  start resorption of adjacent root surfaces. European Journal of Orthodontics, 1994. 16(4): p. 265‐273. 

202.  Lacey, D., Timms, E., Tan, H.‐L., Kelley, M., Dunstan, C., Burgess, T., Elliott, R., Colombero, A., Elliott,  G.  and  Scully,  S.,  Osteoprotegerin  ligand  is  a  cytokine  that  regulates  osteoclast differentiation and activation. Cell, 1998. 93(2): p. 165‐176. 

203.  Sasaki, T., Differentiation and functions of osteoclasts and odontoclasts  in mineralized tissue resorption. Microscopy research and technique, 2003. 61(6): p. 483‐495. 

204.  Brudvik, P. and Rygh, P., Transition and determinants of orthodontic  root  resorption‐repair sequence. European Journal of Orthodontics, 1995. 17(3): p. 177‐188. 

205.  Schwartz, A.M., Tissue changes incident to orthodontic tooth movement. Int. J. Orthod., 1932. 18: p. 331‐352. 

206.  Brudvik, P. and Rygh, P., The repair of orthodontic root resorption: an ultrastructural study. European Journal of Orthodontics, 1995. 17(3): p. 189‐98. 

207.  Owman‐Moll, P. and Kurol,  J., The early  reparative process of orthodontically  induced  root resorption  in  adolescents‐‐location  and  type  of  tissue.  European  Journal  of  Orthodontics, 1998. 20(6): p. 727‐32. 

208.  Langford,  S.  and  Sims,  M.,  Root  surface  resorption,  repair,  and  periodontal  attachment following rapid maxillary expansion  in man. American Journal of Orthodontics, 1982. 81(2): p. 108‐115. 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    50 

209.  Parker, W.S.,  Root  resorption—long‐term  outcome.  American  Journal  of Orthodontics  and Dentofacial Orthopedics, 1997. 112(2): p. 119‐123. 

210.  Vonderahe,  G.,  Postretention  status  of maxillary  incisors  with  root‐end  resorption.  Angle Orthodontist, 1973. 43(3): p. 247‐255. 

211.  Vardimon,  A.D.,  Graber,  T.M.  and  Pitaru,  S.,  Repair  process  of  external  root  resorption subsequent to palatal expansion treatment. American Journal of Orthodontics & Dentofacial Orthopedics, 1993. 103(2): p. 120‐30. 

212.  Cheng, L.L., Türk, T., Elekdağ‐Türk, S., Jones, A.S., Yu, Y. and Darendeliler, M.A., Repair of root resorption 4 and 8 weeks after application of continuous light and heavy forces on premolars for  4  weeks:  A  histology  study.  American  Journal  of  Orthodontics  and  Dentofacial Orthopedics, 2010. 138(6): p. 727‐734. 

213.  Gonzales, C., Hotokezaka, H., Darendeliler, M.A. and Yoshida, N., Repair of root resorption 2 to 16 weeks after the application of continuous forces on maxillary first molars  in rats: A 2‐ and  3‐dimensional  quantitative  evaluation.  American  Journal  of  Orthodontics  and Dentofacial Orthopedics, 2010. 137(4): p. 477‐485. 

214.  Cheng, L.L., Türk, T., Elekdag‐Türk, S., Jones, A.S., Petocz, P. and Darendeliler, M.A., Physical properties  of  root  cementum:  Part  13.  Repair  of  root  resorption  4  and  8 weeks  after  the application of continuous  light and heavy forces for 4 weeks: A microcomputed‐tomography study. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics, 2009. 136(3): p. 320. e1‐320. e10. 

215.  Lee,  K.S.,  Straja,  S.R.  and  Tuncay,  O.C.,  Perceived  long‐term  prognosis  of  teeth  with orthodontically resorbed roots. Orthodontics & Craniofacial Research, 2003. 6(3): p. 177‐191. 

216.  Rönnerman, A. and Larsson, E., Overjet, overbite, intercanine distance and root resorption in orthodontically  treated patients. A  ten year  follow‐up  study.  Swedish dental  journal, 1980. 5(1): p. 21‐27. 

217.  Copeland,  S.  and  Green,  L.,  Root  resorption  in maxillary  central  incisors  following  active orthodontic treatment. American Journal of Orthodontics, 1986. 89(1): p. 51. 

218.  Levander, E. and Malmgren, O., Long‐term follow‐up of maxillary  incisors with severe apical root resorption. European Journal of Orthodontics, 2000. 22(1): p. 85. 

219.  Jönsson,  A.,  Malmgren,  O.  and  Levander,  E.,  Long‐term  follow‐up  of  tooth  mobility  in maxillary  incisors with orthodontically  induced  apical  root  resorption.  European  Journal of Orthodontics, 2007. 29(5): p. 482‐487. 

220.  Kalkwarf,  K.L.,  Krejci,  R.F.  and  Pao,  Y.C.,  Effect  of  apical  root  resorption  on  periodontal support. Journal of Prosthetic Dentistry, 1986. 56(3): p. 317‐9. 

221.  Foo, M., Jones, A. and Darendeliler, M.A., Physical properties of root cementum: Part 9. Effect of  systemic  fluoride  intake on  root  resorption  in  rats. American  Journal of Orthodontics & Dentofacial Orthopedics, 2007. 131(1): p. 34‐43. 

222.  Gonzales, C., Hotokezaka, H., Karadeniz, E.I., Miyazaki, T., Kobayashi, E., Darendeliler, M.A. and  Yoshida,  N.,  Effects  of  fluoride  intake  on  orthodontic  tooth  movement  and orthodontically  induced  root  resorption. American  Journal of Orthodontics  and Dentofacial Orthopedics, 2011. 139(2): p. 196‐205. 

223.  Karadeniz, E.I., Gonzales, C., Nebioglu‐Dalci, O., Dwarte, D., Turk, T.,  Isci, D., Sahin‐Saglam, A.M., Alkis, H., Elekdag‐Turk, S. and Darendeliler, M.A., Physical properties of root cementum: Part 20.  Effect of  fluoride on orthodontically  induced  root  resorption with  light and heavy 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    51 

orthodontic  forces  for  4 weeks: A microcomputed  tomography  study. American  Journal  of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics, 2011. 140(5): p. e199‐e210. 

224.  Karadeniz, E.I., Gonzales, C., Turk, T.,  Isci, D., Sahin‐Saglam, A.M., Alkis, H., Elekdag‐Turk, S. and  Darendeliler,  M.A.,  Effect  of  fluoride  on  root  resorption  following  heavy  and  light orthodontic  force  application  for  4 weeks  and  12 weeks  of  retention.  Angle Orthodontist, 2012. 83(3): p. 418‐424. 

225.  Pizzo, G., Licata, M., Guiglia, R. and Giuliana, G., Root resorption and orthodontic treatment. Review of the literature. Minerva Stomatologica, 2007. 56(1‐2): p. 31‐44. 

226.  Ketcham,  A.H.,  A  preliminary  report  of  an  investigation  of  apical  root  resorption  of  vital permanent teeth. International Journal of Orthodontia, Oral Surgery, and Radiography, 1927. 13: p. 97‐127. 

227.  Kurol, J., Owman‐Moll, P. and Lundgren, D., Time‐related root resorption after application of a controlled  continuous orthodontic  force. American  Journal of Orthodontics & Dentofacial Orthopedics, 1996. 110(3): p. 303‐10. 

228.  Owman‐Moll, P., Orthodontic tooth movement and root resorption with special reference to force  magnitude  and  duration.  A  clinical  and  histological  investigation  in  adolescents. Swedish Dental Journal ‐ Supplement, 1995. 105: p. 1‐45. 

229.  Kurol,  J.  and  Owman‐Moll,  P.,  Hyalinization  and  root  resorption  during  early  orthodontic tooth movement in adolescents. Angle Orthodontist, 1998. 68(2): p. 161‐165. 

230.  Phillips,  J.R., Apical Root Resorption Under Orthodontic Therapy. Angle Orthodontist, 1955. 25(1): p. 1‐22. 

231.  Williams, S., A histomorphometric study of orthodontically induced root resorption. European Journal of Orthodontics, 1984. 6(1): p. 35‐47. 

232.  Kvam, E., Scanning electron microscopy of tissue changes on the pressure surface of human premolars following tooth movement. European Journal of Oral Sciences, 1972. 80(5): p. 357‐368. 

233.  Kvam,  E.,  Scanning  electron microscopy  of  human  premolars  following  experimental  tooth movement. Transactions. European Orthodontic Society, 1972: p. 381. 

234.  Jones,  S.  and  Boyde,  A.,  A  study  of  human  root  cementum  surfaces  as  prepared  for  and examined  in  the  scanning  electron  microscope.  Zeitschrift  für  Zellforschung  und Mikroskopische Anatomie, 1972. 130(3): p. 318‐337. 

235.  Hohmann, A., Wolfram, U., Geiger, M., Boryor, A., Sander, C., Faltin, R., Faltin, K. and Sander, F.G., Periodontal ligament hydrostatic pressure with areas of root resorption after application of a continuous torque moment. Angle Orthodontist, 2007. 77(4): p. 653‐659. 

236.  Chan,  E.K.,  Darendeliler, M.A.,  Jones,  A.S.  and  Kaplin,  I.J.,  A  calibration method  used  for volumetric  measurement  of  orthodontically  induced  root  resorption  craters.  Annals  of Biomedical Engineering, 2004. 32(6): p. 880‐8. 

237.  Davis,  G.R.  and  Wong,  F.S.,  X‐ray  microtomography  of  bones  and  teeth.  Physiological Measurement, 1996. 17(3): p. 121‐46. 

238.  Olejniczak,  A.J.  and  Grine,  F.E.,  Assessment  of  the  accuracy  of  dental  enamel  thickness measurements using microfocal X‐ray computed tomography. The Anatomical Record Part A: Discoveries in Molecular, Cellular, and Evolutionary Biology, 2006. 288(3): p. 263‐275. 

239.  Olejniczak, A.J. and Grineb, F.E., High‐resolution measurement of Neandertal  tooth enamel thickness by micro‐focal computed tomography. people, 2005. 2: p. 5. 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    52 

240.  Olejniczak, A., Smith, T., Wang, W., Potts, R., Ciochon, R., Kullmer, O., Schrenk, F. and Hublin, J.J., Molar  enamel  thickness  and  dentine  horn  height  in Gigantopithecus  blacki.  American journal of physical anthropology, 2008. 135(1): p. 85‐91. 

241.  Olejniczak,  A.J.,  Smith,  T.M.,  Skinner, M.M.,  Grine,  F.E.,  Feeney,  R.N.,  Thackeray,  J.F.  and Hublin,  J.‐J., Three‐dimensional molar enamel distribution and thickness  in Australopithecus and Paranthropus. Biology Letters, 2008. 4(4): p. 406‐410. 

242.  Olejniczak,  A.J.,  Tafforeau,  P.,  Feeney,  R.N.  and  Martin,  L.B.,  Three‐dimensional  primate molar enamel thickness. Journal of Human Evolution, 2008. 54(2): p. 187‐195. 

243.  Gantt, D.G.,  Kappleman,  J.,  Ketcham,  R.A., Alder, M.E.  and Deahl,  T.H.,  Three‐dimensional reconstruction of enamel thickness and volume in humans and hominoids. European Journal of Oral Sciences, 2006. 114(s1): p. 360‐364. 

244.  Dowker,  S.E.,  Davis,  G.R.  and  Elliott,  J.C.,  X‐ray  microtomography:  nondestructive  three‐dimensional  imaging  for  in  vitro  endodontic  studies.  Oral  Surgery,  Oral  Medicine,  Oral Pathology, Oral Radiology, and Endodontology, 1997. 83(4): p. 510‐516. 

245.  Oi, T., Saka, H. and Ide, Y., Three‐dimensional observation of pulp cavities in the maxillary first premolar tooth using micro‐CT. International Endodontic Journal, 2004. 37(1): p. 46‐51. 

246.  Peters, O., Laib, A., Rüegsegger, P. and Barbakow, F., Three‐dimensional analysis of root canal geometry by high‐resolution computed tomography. Journal of Dental Research, 2000. 79(6): p. 1405‐09. 

247.  Lee,  J.‐K.,  Ha,  B.‐H.,  Choi,  J.‐H.,  Heo,  S.‐M.  and  Perinpanayagam,  H.,  Quantitative  three‐dimensional analysis of root canal curvature  in maxillary  first molars using micro‐computed tomography. Journal of endodontics, 2006. 32(10): p. 941‐945. 

248.  Bjørndal,  L.,  Carlsen, O.,  Thuesen,  G.,  Darvann,  T.  and  Kreiborg,  S.,  External  and  internal macromorphology  in  3D‐reconstructed  maxillary  molars  using  computerized  X‐ray microtomography. International Endodontic Journal, 1999. 32(1): p. 3‐9. 

249.  Jafarzadeh, H.  and Wu,  Y.‐N.,  The  C‐shaped  root  canal  configuration:  a  review.  Journal  of endodontics, 2007. 33(5): p. 517‐523. 

250.  Fan,  B.,  Cheung,  G.S.,  Fan,  M.,  Gutmann,  J.L.  and  Bian,  Z.,  C‐shaped  canal  system  in mandibular  second  molars:  part  I—anatomical  features.  Journal  of  endodontics,  2004. 30(12): p. 899‐903. 

251.  Fan,  B.,  Cheung,  G.S.,  Fan,  M.,  Gutmann,  J.L.  and  Fan,  W.,  C‐shaped  canal  system  in mandibular  second molars:  Part  II—Radiographic  features.  Journal  of  endodontics,  2004. 30(12): p. 904‐908. 

252.  Min,  Y.,  Fan,  B.,  Cheung,  G.S.,  Gutmann,  J.L.  and  Fan,  M.,  C‐shaped  canal  system  in mandibular  second molars  Part  III:  The morphology  of  the  pulp  chamber  floor.  Journal  of endodontics, 2006. 32(12): p. 1155‐1159. 

253.  Gao,  Y.,  Fan,  B.,  Cheung,  G.S.,  Gutmann,  J.L.  and  Fan,  M.,  C‐shaped  canal  system  in mandibular second molars part IV: 3‐D morphological analysis and transverse measurement. Journal of endodontics, 2006. 32(11): p. 1062‐1065. 

254.  Fan, B., Yang, J., Gutmann, J.L. and Fan, M., Root canal systems in mandibular first premolars with  C‐shaped  root  configurations.  Part  I:  Microcomputed  tomography  mapping  of  the radicular  groove  and  associated  root  canal  cross‐sections.  Journal  of  endodontics,  2008. 34(11): p. 1337‐1341. 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    53 

255.  Cheung, G., Yang, J. and Fan, B., Morphometric study of the apical anatomy of C‐shaped root canal systems in mandibular second molars. International Endodontic Journal, 2007. 40(4): p. 239‐246. 

256.  Cheung, L.H. and Cheung, G.S., Evaluation of a rotary  instrumentation method for C‐shaped canals with micro‐computed  tomography.  Journal  of  endodontics,  2008.  34(10):  p.  1233‐1238. 

257.  Bergmans,  L., Van  Cleynenbreugel,  J., Wevers, M.  and  Lambrechts,  P., A methodology  for quantitative  evaluation  of  root  canal  instrumentation  using microcomputed  tomography. International Endodontic Journal, 2001. 34(5): p. 390‐398. 

258.  Bergmans,  L.,  Van  Cleynenbreugel,  J.,  Beullens,  M.,  Wevers, M.,  Van Meerbeek,  B.  and Lambrechts,  P.,  Progressive  versus  constant  tapered  shaft  design  using  NiTi  rotary instruments. International Endodontic Journal, 2003. 36(4): p. 288‐295. 

259.  Hammad, M., Qualtrough, A. and Silikas, N., Three‐dimensional evaluation of effectiveness of hand  and  rotary  instrumentation  for  retreatment  of  canals  filled with  different materials. Journal of endodontics, 2008. 34(11): p. 1370‐1373. 

260.  Versiani, M.A.,  Pascon,  E.Á.,  Alves  de  Sousa,  C.J.,  Borges, M.A.G.  and  Sousa‐Neto, M.D., Influence of shaft design on the shaping ability of 3 nickel‐titanium rotary systems by means of  spiral  computerized  tomography.  Oral  Surgery,  Oral  Medicine,  Oral  Pathology,  Oral Radiology, and Endodontology, 2008. 105(6): p. 807‐813. 

261.  Peru, M., Peru, C., Mannocci, F., Sherriff, M., Buchanan, L. and Pitt Ford, T., Hand and nickel‐titanium  root  canal  instrumentation  performed  by  dental  students:  a  micro‐computed tomographic study. European Journal of Dental Education, 2006. 10(1): p. 52‐59. 

262.  Hübscher, W., Barbakow, F. and Peters, O., Root‐canal preparation with FlexMaster:  canal shapes  analysed  by micro‐computed  tomography.  International  Endodontic  Journal,  2003. 36(11): p. 740‐747. 

263.  Uyanik, M.O.,  Cehreli,  Z.C., Mocan,  B.O.  and  Dagli,  F.T.,  Comparative  evaluation  of  three nickel‐titanium  instrumentation  systems  in  human  teeth  using  computed  tomography. Journal of endodontics, 2006. 32(7): p. 668‐671. 

264.  Peters, O.,  Schönenberger, K. and  Laib, A., Effects of  four Ni–Ti preparation  techniques on root  canal  geometry  assessed  by  micro  computed  tomography.  International  Endodontic Journal, 2001. 34(3): p. 221‐230. 

265.  Peters, O.A., Laib, A., Gohring, T.N. and Barbakow, F., Changes  in root canal geometry after preparation  assessed  by  high‐resolution  computed  tomography.  Journal  of  Endodontics, 2001. 27(1): p. 1‐6. 

266.  Peters,  O.,  Peters,  C.,  Schonenberger,  K.  and  Barbakow,  F.,  ProTaper  rotary  root  canal preparation:  effects  of  canal  anatomy  on  final  shape  analysed  by micro  CT.  International Endodontic Journal, 2003. 36(2). 

267.  Peters, O.A.,  Current  challenges  and  concepts  in  the  preparation  of  root  canal  systems:  a review. Journal of endodontics, 2004. 30(8): p. 559‐567. 

268.  Paqué, F., Barbakow, F. and Peters, O., Root canal preparation with Endo‐Eze AET: changes in root canal shape assessed by micro‐computed tomography. International Endodontic Journal, 2005. 38(7): p. 456‐464. 

269.  Guldberg,  R.E.,  Lin,  A.S.,  Coleman,  R.,  Robertson,  G.  and  Duvall,  C.,  Microcomputed tomography  imaging  of  skeletal  development  and  growth.  Birth Defects  Research  Part  C: Embryo Today: Reviews, 2004. 72(3): p. 250‐259. 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    54 

270.  Mulder, L., Koolstra, J.H., Weijs, W.A. and van Eijden, T.M., Architecture and mineralization of developing  trabecular bone  in  the pig mandibular  condyle.  The Anatomical Record Part A: Discoveries in Molecular, Cellular, and Evolutionary Biology, 2005. 285(1): p. 659‐666. 

271.  Mulder,  L.,  Koolstra,  J.H.,  de  Jonge,  H.W.  and  van  Eijden,  T.M.,  Architecture  and mineralization  of  developing  cortical  and  trabecular  bone  of  the mandible.  Anatomy  and embryology, 2006. 211(1): p. 71‐78. 

272.  Luan,  Q.,  Desta,  T.,  Chehab,  L.,  Sanders,  V.,  Plattner,  J.  and  Graves,  D.,  Inhibition  of experimental  periodontitis  by  a  topical  boron‐based  antimicrobial.  Journal  of  Dental Research, 2008. 87(2): p. 148‐152. 

273.  Renders, G., Mulder,  L., Van Ruijven,  L. and Van Eijden, T., Porosity of human mandibular condylar bone. Journal of Anatomy, 2007. 210(3): p. 239‐248. 

274.  Magne, P., Efficient 3D finite element analysis of dental restorative procedures using micro‐CT data. Dental Materials, 2007. 23(5): p. 539‐548. 

275.  Verdonschot,  N.,  Fennis,  W.M.,  Kuijs,  R.H.,  Stolk,  J.,  Kreulen,  C.M.  and  Creugers,  N.H., Generation of 3‐D finite element models of restored human teeth using micro‐CT techniques. Int J Prosthodont, 2001. 14(4): p. 310‐5. 

276.  Van  Ruijven,  L.,  Giesen,  E.  and  Van  Eijden,  T., Mechanical  significance  of  the  trabecular microstructure of the human mandibular condyle. Journal of Dental Research, 2002. 81(10): p. 706‐710. 

277.  Takada, H., Abe, S., Tamatsu, Y., Mitarashi, S., Saka, H. and  Ide, Y., Three‐dimensional bone microstructures  of  the  mandibular  angle  using  micro‐CT  and  finite  element  analysis: relationship between partially impacted mandibular third molars and angle fractures. Dental Traumatology, 2006. 22(1): p. 18‐24. 

278.  Matsunaga, S., Okudera, H., Abe, S., Tamatsu, Y., Hashimoto, M. and Ide, Y., The influence of bite force on the internal structure of the mandible through implant—Three‐dimensional and mechanical analysis using micro‐CT and finite element method—. Journal of oral biosciences, 2008. 50(3): p. 194‐199. 

279.  Kim, T., Cheung, G., Lee, J., Kim, B., Hur, B. and Kim, H., Stress distribution of three NiTi rotary files  under  bending  and  torsional  conditions  using  a  mathematic  analysis.  International Endodontic Journal, 2009. 42(1): p. 14‐21. 

280.  Hollister,  S.J.,  Lin,  C.,  Saito,  E.,  Schek,  R.,  Taboas,  J., Williams,  J.,  Partee,  B.,  Flanagan,  C., Diggs,  A.  and  Wilke,  E.,  Engineering  craniofacial  scaffolds.  Orthodontics  &  Craniofacial Research, 2005. 8(3): p. 162‐173. 

281.  Cartmell, S., Huynh, K.,  Lin, A., Nagaraja, S. and Guldberg, R., Quantitative microcomputed tomography analysis of mineralization within three‐dimensional scaffolds  in vitro. Journal of Biomedical Materials Research Part A, 2004. 69(1): p. 97‐104. 

282.  Cowan, C.M., Shi, Y.‐Y., Aalami, O.O., Chou, Y.‐F., Mari, C., Thomas, R., Quarto, N., Contag, C.H., Wu, B. and Longaker, M.T., Adipose‐derived adult stromal cells heal critical‐size mouse calvarial defects. Nature biotechnology, 2004. 22(5): p. 560‐567. 

283.  Wong,  F.,  Anderson,  P.,  Fan,  H.  and  Davis,  G.,  X‐ray microtomographic  study  of mineral concentration  distribution  in  deciduous  enamel.  Archives  of Oral  Biology,  2004.  49(11):  p. 937‐944. 

284.  Elliott, J., Anderson, P., Gao, X., Wong, F., Davis, G. and Dowker, S., Application of scanning microradiography and X‐ray microtomography to studies of bones and teeth. Journal of X‐ray Science and Technology, 1994. 4(2): p. 102‐117. 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    55 

285.  Anderson, P., Elliott, J., Bose, U. and Jones, S., A comparison of the mineral content of enamel and dentine  in human premolars and enamel pearls measured by X‐ray microtomography. Archives of Oral Biology, 1996. 41(3): p. 281‐290. 

286.  Fearne, J., Anderson, P. and Davis, G., 3D X‐ray microscopic study of the extent of variations in  enamel  density  in  first  permanent  molars  with  idiopathic  enamel  hypomineralisation. British dental journal, 2004. 196(10): p. 634‐638. 

287.  Gao,  X.J.,  Elliott,  J.C.,  Anderson,  P.  and  Davis,  G.R.,  Scanning  microradiographic  and microtomographic  studies  of  remineralisation  of  subsurface  enamel  lesions.  J.  Chem.  Soc., Faraday Trans., 1993. 89(15): p. 2907‐2912. 

288.  Peariasamy, K., Anderson, P. and Brook, A., A quantitative study of the effect of pumicing and etching  on  the  remineralisation  of  enamel  opacities.  International  Journal  of  Paediatric Dentistry, 2001. 11(3): p. 193‐200. 

289.  Efeoglu, N., Wood, D.  and  Efeoglu,  C., Microcomputerised  tomography  evaluation  of  10% carbamide peroxide applied to enamel. Journal of dentistry, 2005. 33(7): p. 561‐567. 

290.  Efeoglu, N., Wood, D.J. and Efeoglu, C., Thirty‐five percent  carbamide peroxide application causes in vitro demineralization of enamel. Dental Materials, 2007. 23(7): p. 900‐904. 

291.  Huang,  T.T.,  Jones,  A.S., He,  L.H., Darendeliler, M.A.  and  Swain, M.V.,  Characterisation  of enamel white spot lesions using X‐ray micro‐tomography. Journal of dentistry, 2007. 35(9): p. 737‐743. 

292.  Zou,  W.,  Gao,  J.,  Jones,  A.S.,  Hunter,  N.  and  Swain,  M.V.,  Characterization  of  a  novel calibration method for mineral density determination of dentine by X‐ray micro‐tomography. Analyst, 2009. 134(1): p. 72‐79. 

293.  Zhang, X., Rahemtulla, F., Zhang, P., Beck, P. and Thomas, H.F., Different enamel and dentin mineralization observed in VDR deficient mouse model. Archives of Oral Biology, 2009. 54(4): p. 299‐305. 

294.  Swain,  M.V.  and  Xue,  J.,  State  of  the  art  of  micro‐CT  applications  in  dental  research. International Journal of Oral Science, 2009. 1(4): p. 177. 

295.  Park,  Y.S.,  Yi,  K.Y.,  Lee,  I.S.  and  Jung,  Y.C.,  Correlation  between  microtomography  and histomorphometry  for  assessment  of  implant  osseointegration.  Clinical  Oral  Implants Research, 2005. 16(2): p. 156‐160. 

296.  Nishimura,  I.,  Three‐dimensional  bone‐implant  integration  profiling  using micro‐computed tomography. 2005. 

297.  Rebaudi, A., Koller, B., Laib, A. and Trisi, P., Microcomputed tomographic analysis of the peri‐implant bone. International Journal of Periodontics and Restorative Dentistry, 2004. 24(4): p. 316‐325. 

298.  Kim, S.‐H., Choi, B.‐H., Li,  J., Kim, H.‐S., Ko, C.‐Y., Jeong, S.‐M., Xuan, F. and Lee, S.‐H., Peri‐implant bone reactions at delayed and immediately loaded implants: an experimental study. Oral  Surgery,  Oral  Medicine,  Oral  Pathology,  Oral  Radiology,  and  Endodontology,  2008. 105(2): p. 144‐148. 

299.  Yoo,  J.‐H.,  Choi,  B.‐H.,  Li,  J.,  Kim,  H.‐S.,  Ko,  C.‐Y.,  Xuan,  F.  and  Jeong,  S.‐M.,  Influence  of premature exposure of  implants on early  crestal bone  loss: an experimental  study  in dogs. Oral  Surgery,  Oral  Medicine,  Oral  Pathology,  Oral  Radiology,  and  Endodontology,  2008. 105(6): p. 702‐706. 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    56 

300.  Freilich, M.,  Shafer, D., Wei, M., Kompalli, R., Adams, D. and Kuhn,  L.,  Implant  system  for guiding a new layer of bone. Computed microtomography and histomorphometric analysis in the rabbit mandible. Clinical Oral Implants Research, 2009. 20(2): p. 201‐207. 

301.  Van Oosterwyck, H., Duyck, J., Sloten, J.V., Perre, G.V., Jansen, J., Wevers, M. and Naert,  I., The use of microfocus computerized tomography as a new technique for characterizing bone tissue around oral implants. Journal of Oral Implantology, 2000. 26(1): p. 5‐12. 

302.  Sennerby,  L., Wennerberg,  A.  and  Pasop,  F.,  A  new microtomographic  technique  for  non invasive evaluation of  the bone  structure around  implants. Clinical Oral  Implants Research, 2001. 12(1): p. 91‐94. 

303.  Morinaga, K., Kido, H., Sato, A., Watazu, A. and Matsuura, M., Chronological Changes  in the Ultrastructure  of  Titanium‐Bone  Interfaces:  Analysis  by  Light  Microscopy,  Transmission Electron  Microscopy,  and  Micro‐Computed  Tomography.  Clinical  implant  dentistry  and related research, 2009. 11(1): p. 59‐68. 

304.  Stock,  S.,  Recent  advances  in  X‐ray  microtomography  applied  to  materials.  International Materials Reviews, 2008. 53(3): p. 129‐181. 

305.  Skyscan NV, NRecon User Manual, 2011. 

306.  Deane,  S.,  Jones,  A.S.,  Petocz,  P.  and  Darendeliler,  M.A.,  Physical  properties  of  root cementum: part 12. The  incidence of physiologic  root  resorption on unerupted  third molars and  its  comparison with  orthodontically  treated  premolars:  a microcomputed‐tomography study. American Journal of Orthodontics & Dentofacial Orthopedics, 2009. 136(2): p. 148.e1‐9; discussion 148‐9. 

307.  Ho, C., Türk, T., Elekdağ‐Türk, S.,  Jones, A.S., Petocz, P., Cheng, L.L. and Darendeliler, M.A., Physical properties of root cementum: Part 19. Comparison of the amounts of root resorption between  the  right  and  left  first  premolars  after  application  of  buccally  directed  heavy orthodontic  tipping  forces. American  Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics, 2011. 140(1): p. e49‐e52. 

308.  Tan, D., The effect of mechanical vibration (Acceledent 30Hz) applied to the hemimaxilla on root resporption and tooth movement after application of orthodontic force. A micro CT study [Thesis], 2011, University of Sydney Australia. 

 

 

T

RESO

C

A co

THE EXTEN

ORPTION F

WITH

Carolyn Lia

Fethiye C

ndensed ve

NT OF ORT

FOLLOWIN

H HEAVY F

an Tat Ng

Cakmak, O

rsion of thisJournal 

4. MA

THODONT

NG TRANSV

FORCES FO

, Peter Pe

Oyku Dalc

s manuscriptof Orthodon

Sep

ANUSCRI

 

TICALLY IND

VERSE AND

OR 12 WE

 

etocz, Tam

i, Matthe

 t is to be subntics & Dent

 

ptember 2

IPT 

DUCED INF

D VERTICA

EKS: A M

mer Türk, S

w Foley, M

bmitted for tofacial Orth

2014

 

FLAMMAT

AL JIGGLIN

ICRO‐CT S

Selma Ele

M. Ali Dar

publication hopedics  

TORY ROO

NG MOVEM

STUDY 

kdag‐Türk

rendeliler

to the Ame

MENT 

k, 

 

erican 

 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    58 

Carolyn Lian Tat Ng, BDSc  

Post‐graduate student  

Discipline of Orthodontics  

Faculty of Dentistry  

University of Sydney, Australia 

Tamer Türk, DDS, PhD  

Professor  

Department of Orthodontics  

Faculty of Dentistry  

University of Ondokuz Mayis, Turkey 

  

Peter Petocz, PhD  

Associate Professor, Statistician  

Department of Statistics  

Macquarie University, Australia  

Selma Elekdag‐Türk  

Associate Professor  

Discipline of Orthodontics  

Faculty of Dentistry  

University of Ondokuz Mayis, Turkey 

 

Oyku Dalci, DDS, PhD  

Senior Lecturer  

Discipline of Orthodontics  

Faculty of Dentistry  

University of Sydney, Australia 

 

Fethiye Cakmak 

Assistant professor 

Department of Orthodontics 

Faculty of Dentistry 

University of Bulent Ecevit, Turkey. 

 

M. Ali Darendeliler, BDS, PhD, Dip Ortho, Certif. 

Orth, Priv. Doc  

Professor and Chair  

Discipline of Orthodontics  

Faculty of Dentistry  

University of Sydney, Australia 

Matthew Foley, BSc, PhD 

Image Analysis and Computed Tomography Specialist 

Australian Centre for Microscopy & Microanalysis  

University of Sydney, Australia 

 

  

Address for Correspondence:  

M. Ali Darendeliler  

Department of Orthodontics  

Level 2, 2 Chalmers Street  

Surry Hills, NSW 2010  

Australia  

  Phone +61 2 93518314 

Fax +61 2 9351 8336  

Email: [email protected]  

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    59 

4.1 Abstract 

Introduction:  Jiggling  tooth  movements  may  be  responsible  for  root  resorption  in  the 

absence  of  overt  root  displacement.  This  study  aims  to quantify and compare the  effects  of 

controlled  heavy transverse buccal  and palatal, and vertical  extrusive  and  intrusive  jiggling  forces 

applied  over  a  12  week  period  on  root  resorption,  and  to localize the  sites  of  prevalence  in 

premolars.  

Method: Ten patients who  required bilateral maxillary  first premolar extractions as part of 

their orthodontic treatment participated in this study. The total sample consisted of 20 maxillary first 

premolars. Heavy (225g) forces were applied to the right or  left first premolar with the direction of 

force  alternating  along  either  the  transverse  or  vertical  plane  every  4  weeks  over  a  12  week 

period.  After the experimental period, the teeth were extracted without root damage and analysed 

with micro  computed  tomography.  Each  specimen was  studied  in  3  dimensions with  specifically 

designed software to measure the volume of each crater.   

Results:  Heavy  vertical  forces  produced  marginally  more  root  resorption  than  heavy 

transverse forces with median total crater volumes of 1.51mm3 and 0.92mm3, respectively (p=0.032).  

There was also a significant difference  in  the  total  root  resorption on each  root surface caused by 

heavy vertical and transverse  forces  (p<0.001) with greater resorption on the distal root surface of 

premolars undergoing heavy vertical  jigging forces.  The cervical, middle or apical thirds of the root 

for both heavy vertical and transverse  jiggling forces did not show any significant difference  in root 

resorption.  

Conclusion:  Heavy  vertical  jiggling  forces  produced  more  root  resorption  than  heavy 

transverse  jiggling  forces.  Clinicians  should  especially  avoid mechanics  that  apply  vertical  jiggling 

forces as these maybe more detrimental.  

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    60 

Key Words:  Root  resorption,  jiggling,  heavy  forces,  transverse,  vertical, micro‐computed 

tomography, volumetric analysis. 

4.2 Introduction   

Jiggling  forces have generally been accepted  to be  responsible  for Orthodontically  Induced 

Inflammatory Root Resorption (OIIRR).1, 2 Jiggling was first described by Oppenheim3 and defined as 

“small intermittent movements along the tooth axis originating from biting forces when antagonizing 

teeth oppose extrusive forces,”3, 4  or a tooth oscillating along a  line of movement.5    Jiggling forces 

are thought to be produced during orthodontic treatment when there are occlusal  interferences;3, 6 

when deformation of  light archwires occurs during  function with concomitant use of  intermaxillary 

elastics;6 and  following dental relapse that occurs after removal of palatal expanders.5   Restorative 

build‐ups on first premolars, used to increase the vertical dimension by 2mm for 4 weeks, have been 

found  to  have  increased  OIIRR  during  the  active  bite‐increase  period, which may  be  due  to  the 

premature contacts that transmit excessive uncontrolled vertical  forces.7   Two animal studies have 

investigated the effects of jiggling on OIIRR. Kim and Son (1994) found no histological or radiographic 

difference  in the pattern of OIIRR  in a  feline model when alternating mesial and distal  forces were 

applied  in 3 day cycles over 6, 12, 18 and 24 days when compared to unidirectional mesial forces; 8 

while  Matsuda  et  al  found  that  weekly  cycles  of  alternating  buccal  and  lingual  jiggling  forces 

produced more OIIRR  in Wistar rats than two or four weekly cycles, which continued to  increase as 

the  duration  of  applied  jiggling  forces  lengthened.9    However,  Baumrind  in  1996  also  advised, 

“resorption  in  the absence of overt  root displacement seems entirely consistent with  the purported 

role of “jiggling” during orthodontic treatment...”10 

The severity of OIIRR is directionally proportional to the magnitude of the applied force. 5, 11‐

17  Numerous  three‐dimensional  quantitative  studies  on  human  maxillary  first  premolars  have 

demonstrated  an  increased  amount  of  OIIRR  with  increased  force  levels,18‐21  and  in  a  rigorous 

systematic  review  of  the  literature,  Weltman  in  2010  concluded  that  heavy  force  application 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    61 

produced significantly more OIIRR than light force application or control groups.22  Heavy forces that 

induce excessive hyalinisation  interferes with  the  repair of  root  resorption  craters,  resulting  in  an 

increased prevalence of OIIRR.11, 13, 23‐25   

There  are  several  x‐ray microcomputed  tomography  (XMT)  studies  analysing  the  effect of 

heavy and  light  forces on OIIRR on human premolars.19‐21 The volume of  root  resorption produced 

over a 12 week period by heavy buccal  forces has been  found  to be 2.25  times greater  than  light 

forces.21   Over  a  4 week  period,  the  volume  of  root  resorption  produced  by  heavy  intrusive  and 

extrusive  forces have been  found  to be approximately 619 and 320  times greater  than  light  forces, 

respectively.  

This  study aims  to quantify and compare  the effects of controlled heavy  transverse buccal 

and palatal, and vertical extrusive and intrusive jiggling forces applied over a 12 week period on root 

resorption,  and  to  localise  the  sites  of  prevalence  in  premolars.  It was  hypothesized  that:  heavy 

vertical  jiggling  forces would  result  in greater  root  resorption volumes  than  transverse  forces;  the 

pattern  of  root  resorption,  in  terms  of  the  root  surfaces  and  vertical  third  regions  between  the 

transverse  and  vertical  jiggling  force  groups,  would  differ  based  on  the  location  of  force 

concentration; and heavy jiggling forces would result in clinically significant or severe root shortening 

in both the transverse and vertical groups.   

4.3 Material and Methods 

4.3.1 Sample 

The sample consisted of 20 maxillary first premolars extracted from 10 orthodontic patients 

(7 girls, 3 boys), requiring removal of these teeth as part of their orthodontic treatment at Ondokuz 

Mayis University, Turkey.  The mean age of these patients was 14 years and 7 months, (11 years and 

9months  to 17 years and 7 months). Patients were  selected according  to a  strict  selection criteria 

described previously,26 with  sufficient  room  for  the proposed  tooth movements  to be carried out.  

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    62 

Ethics approvals were obtained  from Zonguldak Karaelmas University  (now known as University of 

Bulent Ecevit) Clinical Research Ethics Committee  in Turkey (2012/06) and the University of Sydney 

Human Research Ethics Committee (2013/1095).  Written and verbal informed consent was obtained 

from the participants and their parents or guardians.  This study was also registered in the Australian 

and New Zealand Clinical Trials Registry. 

Heavy (225g) forces, measured using a strain gauge (Dentaurum, Germany), were applied to 

a randomly selected right or left first premolar with the direction of force alternating along either the 

transverse  (bucco‐palatal)  or  vertical  (intrusive‐extrusive)  plane  every  4  weeks  over  a  12  week 

period.    In  transverse  plane,  the  premolar was moved  buccally  for  four weeks,  palatally  for  four 

weeks and buccally again for another 4 weeks.  In the vertical plane, the premolar was  intruded for 

four weeks,  extruded  for  four weeks  and  intruded  again  for  another  4 weeks.  All  patients were 

treated by the same operator. 

4.3.2 Appliance Design 

SPEED™ orthodontic brackets with a 0.022  inch  slot  (Strite  Industries, Cambridge, Ontario, 

Canada) were bonded  to  the maxillary  first molars  and premolars. A 0.017  x 0.025  inch  Titanium 

Molybdenum  Alloy  wire  was  used  to  apply  transverse  and  vertical  forces.    A  transpalatal  arch 

connecting the upper first molars was  included  in the setup with occlusal stops to prevent occlusal 

interferences (Figure 1). 

4.3.3 Specimen Collection 

After the experimental period, the teeth were extracted without root damage and placed in 

individual containers of 10% buffered formalin. Any residual periodontal ligament and soft tissue was 

removed by placement in an ultrasonic bath for 10 minutes followed by gently rubbing the root with 

damp gauze. The  teeth were  then  immersed  in 70% ethanol  for 30min  for disinfection and bench 

dried for at least 24 hours.     

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    63 

4.3.4 Specimen Analysis 

A desktop microcomputed tomography x‐ray system (SkyScan 1172, Aartselaar, Belgium) was 

used  to produce multiple high  resolution  tomography projection  images of  the  tooth.     The  x‐ray 

tube operated at 59kV with a current of 167μA, and without filters.   The rotation step of the tooth 

was at 0.200° and  images were saved as 16 bit Tagged Image File Format (TIFF) files.  Axial slice‐by‐

slice  reconstruction  was  achieved  using  Nrecon  (version  1.4.2,  Aartselaar,  Belgium),  which  is 

SkyScan's reconstruction software.  Avizo Fire Version 8 (FEI Visualisation Sciences Group, Burlington, 

MA, USA) was used  for 3D  reconstruction and visualisation of  the dataset.   Craters were manually 

isolated, duplicated  and  volumetrically  calculated  using  a  convex  hull macro within  Fiji,  an  image 

processing package comprising of Image J 1.47g, Java and Java 3D.  This macro was developed by Dr 

Matthew Foley at  the  Australian  Centre  for  Microscopy  &  Microanalysis  at  the  University  of 

Sydney.   Once  the  craters were duplicated,  the macro applies a 2D  convex hull algorithm  to each 

axial slice and calculates the number of pixels within the  isolated crater.   The macro then adds the 

total number of pixels across all slices and multiplies this value by the voxel volume, determined by 

the resolution (17.6μm), to calculate the total volume of the crater. 

Craters were grouped according to their location on the root surface (buccal, lingual, mesial, 

distal) and according  to  their  location  in  the vertical  regions of  the  tooth  (cervical, middle, apical). 

The total number of cross‐sectional slices from the CEJ to the apex for each tooth was divided  into 

thirds to determine the different vertical regions. Craters were allocated based on which region that 

corresponded to the majority of slices. 

4.3.5 Statistical Analysis 

Statistical analysis was performed using commercial software (SPSS for Windows, version 21, 

SPSS Inc., Chicago Ill).  In order to create a model that satisfied the assumptions of the analysis, the 

scale  of  measurement  was  converted  from  volume  (cubic  millimetres)  to  cube‐root‐volume 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    64 

(millimetres).   In doing so, the forces were compared to equivalent radii of the craters. This method 

has  been  used  in  similar  studies.19,  27      For  statistically  significant  results,  the mean  values were 

transformed back  to  the volumetric  scale, which adjusts  for patient and other  factors used  in  the 

analysis, and effectively translates to the median values for the sample. 

The statistical analysis was conducted using a Univariate Analysis of Variance (ANOVA) with a 

modified Bonferroni  adjustment  for  each of  the  cube‐root  volumes  as  response‐variables: patient 

was assigned as a random factor  (which  links the two teeth from each person); and  force, surface, 

region  and  their  interactions  as  fixed  factors.    Due  to  the  large  number  of  tests  examined,  a 

significance  level  of  0.01  has  been  used,  and  p‐values  between  0.01  and  0.05  were  considered 

marginally significant, in order to have some protection against type 1 errors (falsely rejecting a true 

null hypothesis). 

Craters were measured three times for 15% of the sample, 2 and 3 months after the  initial 

analysis, to determine the overall standard error of measurement. 

4.4 Results 

Heavy  vertical  jiggling  forces produced more  resorption  than  transverse  forces at 1.15mm 

(1.51mm3) and 0.97mm (0.92mm3), respectively (Figure 2). This difference was marginally significant, 

p = 0.032. 

The mean  cube‐root  volumes  for  the different  force and  region  combinations  is  shown  in 

Table 2 and  is depicted  in the profile plot  in Figure 3.   Heavy vertical  jiggling forces produced more 

resorption than transverse jiggling forces, however this difference was not statistically significant (p = 

0.127).   Cervical regions appeared to have more resorption than middle or apical regions, however 

these differences were also not statistically significant (p = 0.06).   Although the trend of resorption 

values across the different vertical regions appear to be different for vertical and transverse forces in 

Figure 3, these differences were not found to be statistically significant (p=0.438). 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    65 

The mean cube‐root volumes for the different forces and surface combinations is shown in  

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    66 

Table  3  and  is  depicted  in  the  profile  plot  in  Figure  4.    There was  no  overall  difference 

(p=0.66) in the amount of root resorption between vertical and transverse forces.  Irrespective of the 

type of  force applied,  the distal  surfaces had  the highest amount of  root  resorption  (0.755mm or 

0.430mm3)  followed  by  the mesial  (0.646mm  or  0.270mm3),  buccal  (0.527mm  or  0.146mm3)  and 

lingual  (0.410mm or 0.069mm3).   These differences between  surfaces were  statistically  significant 

(p<0.001).   Vertical  jiggling  forces produced both  the greatest and  the  least amount of  resorption, 

which were  found on  the distal and  lingual  surfaces  respectively  (p<0.001).   The difference  in  the 

trends of resorption volumes across the different root surfaces for vertical and transverse forces  in 

Figure 4 is statistically significant (p<0.001).   

Overall the statistical analysis revealed both statistically significant and marginally significant 

differences  in  root  resorption between patients  for all analyses conducted.   Consequently patients 

were included as a random factor in the analysis which links the data obtained from the left and right 

sides of the mouth. 

The overall standard error of measurement was found to be 0.0442mm3 and the coefficient 

of variance was 7.1%.   

4.5 Discussion 

Jiggling forces have  long been  implicated  in OIIRR.3, 4, 6, 28 Previous animal8, 9, 29   and human 

studies4  exploring  the  role  of  jiggling  in OIIRR  do  not  provide  3D  quantitative  conclusions on  the 

amount  of  resorption.  Additionally,  due  to  the  substantive  methodological  differences  between 

these studies the results are also incomparable.   Studies that discuss the effect of jiggling forces on 

OIIRR  in  humans  have  been  of  a  short  intermittent  duration,  caused  by  either  the  use  of 

intermaxillary  elastics,  active  removable  appliances  or  occlusal  interferences.3,  4,  6,  7  Furthermore, 

while these studies report on the effects of jiggling in the transverse5 and vertical4, 7 plane, there are 

no studies to date comparing the amount of OIIRR caused by controlled jiggling forces between the 

transverse and vertical planes of space.  

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    67 

This study  follows up  from a forthcoming prospective XMT study  investigating the effect of 

light and heavy  jiggling  forces  in  comparison with unidirectional  light and heavy  forces on human 

premolars.30   To supplement  this  investigation, this study aims  to compare the effect of controlled 

heavy jiggling forces occurring in 4 weekly cycles in the transverse and vertical plane over a 12 week 

period.  

It  is expected  that vertical  jigging  forces would have a higher  force per unit area and  thus 

cause more tissue necrosis and OIIRR;11, 31 a finding that  is supported by this study. Vertical  jiggling 

forces produced a significant 65% more resorption  than transverse  jiggling  forces.   Clinically, these 

findings  indicate  that  round  tripping with heavy vertical  forces  should be avoided  in patients with 

pre‐existing root resorption, emphasizing the importance of efficient treatment planning. 

 Although  the patient groups  in previous  root  resorption  studies analysed by XMT are not 

comparable, Harris et al19 found that heavy intrusive orthodontic forces produced a median average 

resorption volume of 9.41 x 10‐4mm3, while Jimenez Montenegro et al20 found that heavy extrusive 

orthodontic forces produced a median resorption average volume of 6.33 x 10‐3mm3; however, the 

heavy forces in both of these studies were applied for only 4 weeks.  These values are much less than 

the median resorption values  found  for vertical  (1.51mm3) and transverse  (0.92mm3)  forces  in this 

study.   Conversely, Paetyangkul et al21 reported heavy buccal forces applied over a 12 week period 

resulted in a median average of 17.31mm3.   This volume of OIIRR is 18 times greater than that found 

in the transverse jiggling group of this study. 

In terms of the vertical thirds of the root, although there was no statistical difference in the 

mean  cube‐root volume of  resorption between horizontal and vertical  force groups, and between 

the different regions, there appears to be a general trend for the heavy vertical force group to exhibit 

greater resorption in the cervical third.   Given that purely intrusive and extrusive forces are difficult 

to obtain without any mesiodistal tipping using the type of spring design in this study, the finding of 

greater  resorption  in  the  cervical  third  appears  to  be  concordant  with  a  finite  element  study 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    68 

demonstrating that the principal stress from a tipping force is located at the alveolar crest.32 The lack 

of  statistical difference between  regions  is also  concordant with  results published  in other  similar 

XMT studies.19, 20  

Apical cementum is characterised by cellular intrinsic fibre cementum which has an adaptive 

and reparative function, with no role  in tooth attachment.33     Apical cementum also has a reduced 

hardness  and  elastic modulus  in  comparison with  cervical  cementum,34,  35 while  the deficiency of 

Sharpey’s  fibres  in  cellular  cementum  is  assumed  to make  repaired  and  apical  cementum more 

vulnerable to resorption.36, 37  Consequently, the lack of statistical significance between the different 

vertical thirds  found  in this study and  in other similar XMT studies may  indicate that the hardness, 

elastic modulus and composition of cementum is unrelated to the distribution of OIIRR.  Alternately, 

the findings in this study may be confounded by the alternating nature of the applied forces that may 

have enabled repair of the OIIRR  lesions  in the apical third, masking the effect of the heavy  forces 

and  reducing  the discrepancy  in OIIRR  volumes between  the different  regions.    Furthermore,  the 

chosen  sample  size may be  inadequate  to  elicit  statistical differences  in  the  vertical  thirds26    and 

factor for variations  in  individual susceptibility,   while the treatment duration of the study may also 

be  inadequate  to produce  a noticeable difference; Matsuda et  al9  found  that  the  amount of  root 

resorption  area  caused  by  jiggling  forces  in  rats  increased  with  increased  time  lapse  of  the 

experiment.   

In  this  study,  the distal  root surface was  found  to have statistically more  resorption  in  the 

heavy vertical  jiggling group.   This may be due to distal placement of the centre of rotation during 

extrusive and  intrusive movements,  caused by  the design of  the  springs,  resulting  in uncontrolled 

distal tipping with greater tooth‐to‐bone contact along the distal surface, facilitating root resorption.  

This  finding  is  concordant with  those  reported  in  similar micro‐CT  studies  of  vertical  forces.19,  20  

Additional factors that predispose the distal surfaces to greater root resorption  include the original 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    69 

tooth position affecting the axial direction of applied forces20 and a distally inclined/dilacerated root 

morphology.1, 20, 38, 39   

Although, a new algorithm was written for this convex hull calculation, as explained by other 

XMT studies, there continues to be a limitation of underestimated crater volume on convex surfaces 

and overestimation of  crater  volumes on  concave  surfaces, which  is mitigated because  the  crater 

volume measurement is based on direct imaging of the tooth as a fully three dimensional object.19   

In the process of calculating resorption volumes, there are two points in the process whereby 

voxel  data  is  intentionally  removed,  which  may  affect  the  resultant  reading  on  repeated 

measurements.   When the teeth are scanned by SkyScan 1172 XMT unit, a series of high resolution 

projections of  the  tooth are produced with varying degrees of  radiopacity. On  reconstruction  into 

cross‐sectional slices, in SkyScan’s Nrecon software package, the images undergo a process of beam 

hardening and artefact reduction, and a user‐defined greyscale range within the image is selected for 

the desired reconstruction. Through this process, pixels outside of this greyscale range are omitted 

from  the cross‐sectional  slices, which  is attributed  to  the extremes of being completely opaque or 

transparent. Typically this greyscale range should be selected based on the best imaging that can be 

achieved across the whole sample. Variations in this range may occur due to individual variations in 

tooth  mineralisation  and  radiopacity.    The  cross‐sectional  slices  are  then  compiled  as  a  three‐

dimensional  image  of  the  tooth  and  is  inspected  for  resorption  craters  in  Avizo  Fire.   Once  the 

resorption craters have been identified, the collection of cross‐sectional slices are imported  into Fiji 

(an image processing package based on Image J) and binarisation of the images in the stack of slices 

occurs  following  selection of an appropriate greyscale  threshold with black  set as background and 

white  set  as  tooth  structure.   Once  again,  this  greyscale  threshold  is  selected  based  on  the  best 

imaging threshold that applies across the whole sample.   Once a crater  is  identified and  isolated, a 

range of x, y and z coordinates are then selected that define the location of the crater.  Although the 

coordinates of the crater have been defined; to get to this stage, there have been two time points (at 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    70 

reconstruction and on binarisation) whereby voxel data is omitted from the final sample from which 

crater  volumes  are  calculated.    Selection  of  different  greyscale  ranges  and  different  greyscale 

thresholds  may  result  in  omission  of  different  voxels  in  the  final  sample  when  the  process  is 

repeated, which effectively translates as variability  in the number of craters and/or total volume of 

OIIRR.    

To measure  the  reliability  of  the method,  15%  of  the  sample  underwent  the  process  of 

reconstruction, conversion to binary scale and analysis, three times, 2 and 3 months after the initial 

analysis,  to produce an overall  standard error of measurement of 0.0442mm3 and a coefficient of 

variance of 7.1%.  The sample size chosen for repeat analysis follows that used in a previous micro‐CT 

study.20  The importance of repeating the process from reconstruction to volumetric analysis ensures 

that  discrepancies  in  greyscale  range  and  threshold  selection  are  factored  into  the  error  of 

measurement.    If  the  teeth do not undergo  the whole process  from  reconstruction  to  volumetric 

analysis on repeat measurements, then there is unlikely to be a significant difference in the standard 

error of measurement as the x, y, z coordinates of a binary  image are unlikely to deviate  from the 

initial  analysis.    The  standard  error  of measurement  in  this  study  is  similar  to  that  reported  in  a 

similar XMT study on OIIRR.40 

Volumetric  root  resorption  results  obtained  by  different  XMT  studies  are  often  not 

comparable  because  of  variations  in  the  scanning  environment,  x‐ray  beam  properties  and  the 

operator involved in establishing image reconstruction and volumetric analysis parameters.  The use 

of a calibrated phantom at  the time of scanning each  tooth would enable  the entire sample  to be 

calibrated and measured according  to a defined greyscale  range and  threshold. When  subsequent 

samples and  studies are  scanned with  the  same  calibrated block  it  is expected  that  there may be 

greater  standardisation  and  comparability  between  studies  and  samples.  However,  there  is  a 

practical  issue  of  space  optimisation  in  the  chamber when  inadequate  space  is  available  for  the 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    71 

sample alone.   Furthermore  there may be considerations  relating  to degradation of  the calibrated 

phantom on repeated analysis. 

The force characteristics employed by this study were chosen to reflect those used in routine 

clinical orthodontic  treatment.   Although  the experimental period was  short,  the  transverse  force 

group may have  a  force pattern  similar  to  that used  in  alternating  rapid maxillary expansion  and 

contraction (ALT‐RAMEC) protocols advocated by Liou41, 42 for disarticulation of circumaxillary sutures 

for maxillary protraction in cleft and Class III patients. Alternately, the vertical force group may have 

a  force  pattern  similar  to  that  used  in  correction  of  deep  bite  Class  II  division  2 malocclusions, 

whereby  maxillary  incisors  are  intruded  to  reduce  the  deep  bite  and  allow  Class  II  correction, 

extruded during incisor palatal‐root torque expression and re‐intruded again to re‐establish optimal 

overbite. The  findings  from  this  study  indicate  that  the  latter  form of mechanics, when used with 

heavy  forces,  is more damaging  than  the  former, which  typically  uses heavy  forces,  and  as  such, 

should  be  avoided  in  patients with  clinical  signs  of  increased  risk  for  OIIRR.    Considerations  for 

efficient mechanotherapy with  light  forces  is especially  important  in management of patients with 

malocclusions  that  may  result  in  alternating  vertical  intermittent  forces.    Further  treatment 

considerations may include the avoidance of intermaxillary elastics on light archwires and prevention 

of  premature  occlusal  contacts  in  the  final  stages  of  incisor  retraction  to  avoid  occlusal 

interferences.6  

This  findings  of  this  study  also  suggest  that  combined  tooth‐borne  and  bone‐borne 

expansion appliances may be a desirable option to reduce the transverse loading on the teeth during 

ALT‐RAMEC  expansion protocols.     Vardimon5 demonstrated  in  an  animal model  that bone‐borne 

direct magnetic expansion resulted  in  less OIIRR than  indirect tooth‐borne magnetic expansion, and 

there was less OIIRR after 4months retention and 2 months relapse due to repair of the OIIRR lesions. 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    72 

4.6 Conclusion 

Heavy vertical jiggling forces produced greater OIIRR volumes than heavy transverse jiggling 

forces, neither of which appear to result in severe root shortening.  Vertical jiggling forces produced 

greater OIIRR  lesions on  the distal surface of  the  root, which may be  related  to  the  type of spring 

design used.   Clinicians  should  avoid mechanics  that  apply  vertical  jiggling  forces  as  these maybe 

more detrimental. 

4.7 Acknowledgement 

The authors would  like  to  thank  the ASO Foundation  for Research and Education  for  their 

kind  financial  support  and  acknowledge  the  role  of  the  Australian Microscopy  and Microanalysis 

Facility in this research. 

 

   

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    73 

4.8 References 

1.  Dermaut, L. and De Munck, A., Apical  root  resorption of upper  incisors caused by  intrusive tooth movement:  a  radiographic  study. American  Journal of Orthodontics  and Dentofacial Orthopedics, 1986. 90(4): p. 321‐326. 

2.  Vlaskalic, V., Boyd, R.L. and Baumrind, S., Etiology and sequelae of root resorption. Seminars in Orthodontics, 1998. 4(2): p. 124‐31. 

3.  Stuteville, O., Injuries caused by orthodontic forces and the ultimate results of these injuries. American Journal of Orthodontics and Oral Surgery, 1938. 24(2): p. 103‐119. 

4.  Stenvik, A., The effect of extrusive orthodontic  forces on human pulp and dentin. European Journal of Oral Sciences, 1971. 79(4): p. 430‐435. 

5.  Vardimon, A., Graber, T., Voss, L. and Lenke, J., Determinants controlling iatrogenic external root  resorption  and  repair  during  and  after  palatal  expansion.  Angle Orthodontist,  1991. 61(2): p. 113‐122. 

6.  Linge, B.O. and Linge, L., Apical root resorption  in upper anterior teeth. European Journal of Orthodontics, 1983. 5(3): p. 173‐83. 

7.  Cakmak,  F.,  Turk,  T.,  Karadeniz,  E.I.,  Elekdag‐Turk,  S.  and  Darendeliler,  M.A.,  Physical properties of root cementum: Part 24. Root resorption of the first premolars after 4 weeks of occlusal  trauma.  American  Journal  of  Orthodontics  and  Dentofacial  Orthopedics,  2014. 145(5): p. 617‐625. 

8.  Kim,  Y.H.  and  Son,  W.S.,  Root  resorption  and  bone  resorption  by  jiggling  force  in  cat premolars. Korean Journal of Orthodontics, 1994. 24(3): p. 621‐630. 

9.  Matsuda Y, M.M., Kaku M, Kawata T, Fujita T, Ohtani J, et al., Histochemical analysis of root resorption  in  rats  by  jiggling  forces.  .  Abstract,  available  at http://iadr.confex.com/iadr/japan10/preliminaryprogram/abstract_143030.htm. 

10.  Baumrind,  S.,  Korn,  E.L.  and  Boyd,  R.L.,  Apical  root  resorption  in  orthodontically  treated adults. American  Journal of Orthodontics & Dentofacial Orthopedics, 1996. 110(3): p. 311‐320. 

11.  Darendeliler,  M.,  Cheng,  L.,  Orthodontically  Induced  Inflammatory  Root  Resorption.,  in Evidence‐Based Clinical Orthodontics.2012, Quintessence Publishing Co.,  Inc.. United States. p. 137‐156. 

12.  Dellinger,  E.L.,  A  histologic  and  cephalometric  investigation  of  premolar  intrusion  in  the Macaca speciosa monkey. American Journal of Orthodontics, 1967. 53(5): p. 325‐55. 

13.  King,  G.  and  Fischlschweiger,  W.,  The  effect  of  force  magnitude  on  extractable  bone resorptive activity and cemental cratering  in orthodontic tooth movement. Journal of Dental Research, 1982. 61(6): p. 775‐79. 

14.  Casa, M.A., Faltin, R.M., Faltin, K., Sander, F.G. and Arana‐Chavez, V.E., Root  resorptions  in upper  first  premolars  after  application  of  continuous  torque moment.  Journal  of Orofacial Orthopedics/Fortschritte der Kieferorthopädie, 2001. 62(4): p. 285‐295. 

15.  Darendeliler, M., Kharbanda, O., Chan, E., Srivicharnkul, P., Rex, T., Swain, M., Jones, A. and Petocz, P., Root resorption and its association with alterations in physical properties, mineral contents and resorption craters in human premolars following application of light and heavy controlled orthodontic forces. Orthodontics & Craniofacial Research, 2004. 7(2): p. 79‐97. 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    74 

16.  Faltin, R.M., Arana‐Chavez, V.E., Faltin, K., Sander, F.G. and Wichelhaus, A., Root resorptions in upper first premolars after application of continuous intrusive forces. Intra‐individual study. Journal of Orofacial Orthopedics, 1998. 59(4): p. 208‐19. 

17.  Harry,  M.R.  and  Sims,  M.R.,  Root  resorption  in  bicuspid  intrusion.  A  scanning  electron microscope study. Angle Orthodontist, 1982. 52(3): p. 235‐58. 

18.  Chan, E.K.M., Darendeliler, M.A., Petocz, P.  and  Jones, A.S., A new method  for  volumetric measurement of orthodontically  induced  root  resorption  craters.  European  Journal of Oral Sciences, 2004. 112(2): p. 134‐9. 

19.  Harris, D.A., Jones, A.S. and Darendeliler, M.A., Physical properties of root cementum: part 8. Volumetric analysis of  root  resorption  craters after application of  controlled  intrusive  light and heavy orthodontic forces: a microcomputed tomography scan study. American Journal of Orthodontics & Dentofacial Orthopedics, 2006. 130(5): p. 639‐647. 

20.  Jiménez Montenegro, V.C., Jones, A., Petocz, P., Gonzales, C. and Darendeliler, M.A., Physical properties of root cementum: Part 22. Root resorption after the application of light and heavy extrusive  orthodontic  forces:  A  microcomputed  tomography  study.  American  Journal  of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics, 2012. 141(1): p. e1‐e9. 

21.  Paetyangkul,  A.,  Turk,  T.,  Elekdag‐Turk,  S.,  Jones,  A.S.,  Petocz,  P.  and  Darendeliler, M.A., Physical  properties  of  root  cementum:  part  14.  The  amount  of  root  resorption  after  force application  for  12  weeks  on  maxillary  and  mandibular  premolars:  a  microcomputed‐tomography  study.  American  Journal  of  Orthodontics  &  Dentofacial  Orthopedics,  2009. 136(4): p. 492.e1‐9; discussion 492‐3. 

22.  Weltman, B., Vig, K.W.L., Fields, H.W., Shanker, S. and Kaizar, E.E., Root resorption associated with  orthodontic  tooth movement:  a  systematic  review.  American  journal  of  orthodontics and dentofacial orthopedics, 2010. 137(4): p. 462‐476. 

23.  Rygh,  P., Orthodontic  root  resorption  studied  by  electron microscopy.  Angle Orthodontist, 1977. 47(1): p. 1‐16. 

24.  Stenvik,  A.  and Mjor,  I.A.,  Pulp  and  dentine  reactions  to  experimental  tooth  intrusion:  A histologic study of the initial changes. American Journal of Orthodontics, 1970. 57(4): p. 370‐385. 

25.  Reitan,  K.,  Initial  tissue  behavior  during  apical  root  resorption.  Angle Orthodontist,  1974. 44(1): p. 68‐82. 

26.  King, A.D., Turk, T., Colak, C., Elekdag‐Turk, S., Jones, A.S., Petocz, P. and Darendeliler, M.A., Physical properties of root cementum: Part 21. Extent of root resorption after the application of 2.5° and 15°  tips  for 4 weeks: A microcomputed  tomography study. American  Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics, 2011. 140(6): p. e299‐e305. 

27.  Chan,  E.  and Darendeliler, M.A., Physical properties of  root  cementum: Part 5. Volumetric analysis  of  root  resorption  craters  after  application  of  light  and  heavy  orthodontic  forces. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics, 2005. 127(2): p. 186‐195. 

28.  Brezniak,  N.  and  Wasserstein,  A.,  Root  resorption  after  orthodontic  treatment:  Part  2. Literature  review.  American  Journal  of  Orthodontics  &  Dentofacial  Orthopedics,  1993. 103(2): p. 138‐146. 

29.  Vardimon,  A.D.,  Graber,  T.M.  and  Pitaru,  S.,  Repair  process  of  external  root  resorption subsequent to palatal expansion treatment. American Journal of Orthodontics & Dentofacial Orthopedics, 1993. 103(2): p. 120‐30. 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    75 

30.  Eross, E., Turk, T., Elekda ‐Türk, S., Cakmak, F., Jones, A., Papadopoulou A.K. and Darendeliler, M.A., Extent of root resorption after the application of  light and heavy bucco‐palatal forces for  12  weeks:  A  microcomputed  tomography  study.  PhD  Thesis,  School  of  Semmelweis University, Budapest, Hungary, 2014. 

31.  Reitan,  K., Biomechanical  principles  and  reactions.,  in Orthodontics:  current  principals  and techniques., R.L. Vanarsdall and T.M. Graber, Editors. 1985, Mosby: St. Louis. p. 101‐92. 

32.  Rudolph, D.J., Willes,  P.M.G.  and  Sameshima, G.T., A  finite  element model  of  apical  force distribution from orthodontic tooth movement. Angle Orthodontist, 2001. 71(2): p. 127‐31. 

33.  Nanci, A. and Ten Cate, A.R., Ten Cate's oral histology: development, structure, and function. 6th ed, ed. P. Rudolph 2003, St Louis: Mosby. 

34.  Srivicharnkul, P., Kharbanda, O.P.,  Swain, M.V., Petocz, P.  and Darendeliler, M.A., Physical properties of root cementum: Part 3. Hardness and elastic modulus after application of  light and heavy forces. American Journal of Orthodontics & Dentofacial Orthopedics, 2005. 127(2): p. 168‐76; quiz 260. 

35.  Malek, S., Darendeliler, M.A. and Swain, M.V., Physical properties of root cementum: Part I. A new method  for 3‐dimensional evaluation. American  Journal of Orthodontics & Dentofacial Orthopedics, 2001. 120(2): p. 198‐208. 

36.  Vardimon, A.D., Graber, T.M., Voss,  L.R.  and  Lenke,  J., Determinants  controlling  iatrogenic external root  resorption and  repair during and after palatal expansion. Angle Orthodontist, 1991. 61(2): p. 113‐122. 

37.  Jones,  S.  and  Boyde,  A.,  The  resorption  of  dentine  and  cementum  in  vivo  and  in  vitro. Biological mechanisms of tooth eruption and root resorption. Ohio: Columbus, 1988: p. 335‐354. 

38.  Oyama,  K.,  Motoyoshi,  M.,  Hirabayashi,  M.,  Hosoi,  K.  and  Shimizu,  N.,  Effects  of  root morphology on stress distribution at the root apex. European Journal of Orthodontics, 2007. 29(2): p. 113‐7. 

39.  Aoki,  K.,  [Morphological  studies  on  the  roots  of  maxillary  premolars  in  Japanese].  Shika gakuho. Dental science reports, 1990. 90(2): p. 181‐199. 

40.  Cheng, L.L., Türk, T., Elekdag‐Türk, S., Jones, A.S., Petocz, P. and Darendeliler, M.A., Physical properties  of  root  cementum:  Part  13.  Repair  of  root  resorption  4  and  8 weeks  after  the application of continuous  light and heavy forces for 4 weeks: A microcomputed‐tomography study. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics, 2009. 136(3): p. 320. e1‐320. e10. 

41.  Liou,  E.,  Effective maxillary  orthopedic  protraction  for  growing  Class  III  patients:  a  clinical application simulates distraction osteogenesis. Progress  in Orthodontics, 2005. 6(2): p. 154‐71. 

42.  Liou,  E.J.W.  and  Tsai,  W.C.,  A  new  protocol  for  maxillary  protraction  in  cleft  patients: repetitive weekly protocol of alternate rapid maxillary expansions and constrictions. The Cleft Palate‐Craniofacial Journal, 2005. 42(2): p. 121‐127. 

 

CAROLYN NG    76 

4.9 Figures 

Figure 2: Experiment protocol ................................................................................................ 77 

Figure 3: Mean resorption values for heavy jiggling forces. ..... Error! Bookmark not defined. 

Figure 4: Mean resorption values for each vertical third region. .......................................... 78 

Figure 5: Mean resorption values for each root surface. .......... Error! Bookmark not defined. 

 

   

THE EXTE

CAROLYN N

A

for  four 

weeks, e

sides. 

 

NT OF ORTHODO

NG 

A randomly 

weeks and 

extruded for

ONTICALLY INDUMOVEMENT

F

selected righ

buccally  for 

r four weeks 

 

CED INFLAMMAT

T WITH HEAVY FO

Figure 1: E

ht or left firs

four weeks,

and intrude

TORY ROOT RESOORCES FOR 12 W

Experimen

st premolar w

, while the c

ed for four w

ORPTION FOLLOW

WEEKS: A MICRO

nt protoco

was moved 

contralateral

weeks. 225g 

WING TRANSVER

O‐CT STUDY 

ol 

buccally for 

l premolar w

of heavy for

SE AND VERTICA

four weeks, 

was  intruded

rce was used

L JIGGLING 

77 

 

palatally 

d  for  four 

d on both 

THE EXTE

CAROLYN N

 

 

bl

()

NT OF ORTHODO

NG 

Figure

Cube‐Root Volume (mm) 

ONTICALLY INDUMOVEMENT

e 2: Mean

 

CED INFLAMMAT

T WITH HEAVY FO

n resorptio

TORY ROOT RESOORCES FOR 12 W

on values 

Jiggling

ORPTION FOLLOW

WEEKS: A MICRO

for heavy

g Force 

WING TRANSVER

O‐CT STUDY 

y jiggling f

SE AND VERTICA

forces. 

 

L JIGGLING 

78 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    79 

Figure 3: Mean resorption values for each vertical third region. 

 

 

   

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

Cervical Middle Apical

Estimated M

arginal M

ean

s Cube‐Root Volume (mm)

Vertical Third Region

TransverseVertical

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    80 

Figure 4: Mean resorption values for each root surface. 

 

 

   

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

Mesial Distal Buccal Lingual

Estimated M

arginal M

ean

s Cube‐Root Volume (mm)

Tooth Surface

Transverse

Vertical

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    81 

4.10 Tables 

Table 1: Force Direction: Mean Resorption Values (mm) ...................................................... 82 

Table 2: Vertical Third Region vs. Force Direction: Mean Resorption Values (mm) .............. 82 

Table 3: Tooth Surface vs. Force Direction: Mean Resorption Values (mm) ......................... 84 

 

   

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    82 

Table 1: Force Direction: Mean Resorption Values (mm)  

 

Mean Resorption Values (mm) 

Force 

Direction 

M

ean  

S

Transverse  0

.972 

0

.049 

Vertical  1

.147 

0

.049 

 

Table 2: Vertical Third Region vs. Force Direction: Mean Resorption Values (mm) 

 

 

Vertical Third 

Region 

Force 

Direction 

Tra

nsverse 

V

ertical 

Mesial  0.6

27

0

.665

Distal  0.5

08

1

.001

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    83 

Buccal   0.6

25

0

.429

Lingual  0.5

38

0

.282

 

 

   

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    84 

Table 3: Tooth Surface vs. Force Direction: Mean Resorption Values (mm) 

 

Vertical Third 

Region 

Force 

Direction 

Tra

nsverse 

V

ertical 

Mesial  0.6

27

0

.665

Distal  0.5

08

1

.001

Buccal   0.6

25

0

.429

Lingual  0.5

38

0

.282

 

   

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    85 

5. Future Directions 

It  is expected  that  the differences  in  cementum hardness between  the apical and  cervical 

regions  and  the mosaic  nature  of  cementum  composition would  result  in  regional  differences  in 

resorption and repair. Consequently, from a methodological perspective,  further OIIRR studies that 

incorporate both hardness testing and XMT analysis may assist with determining possible reasons for 

the lack of variation in OIIRR for the different vertical thirds.  Larger sample sizes that enable greater 

levels  of  stratification  in  terms  of  the  timing  of  repair may  also  assist  with  achieving  a  greater 

spectrum  of  OIIRR  volumes  across  the  different  vertical  thirds.    With  adequate  sample  sizes, 

histologic and XMT studies may be conducted  in tandem with hardness testing and XMT studies to 

further  elucidate  the  role  of  cementum  composition  in  OIIRR.    There  are  obvious  ethical 

considerations  pertaining  to  extended  intervention  periods,  however  with  well‐planned  study 

designs, larger scale studies may be more easily implemented with the current study protocols. 

Unfortunately, due to magnification and corresponding radiation exposure issues relating to 

XMT  in comparison with cone beam computed tomography, scanning with CBCT technology before 

and after application of orthodontic forces  is unlikely to yield adequate data except  in cases where 

severe OIIRR has occurred.  

 

   

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    86 

6. Appendices 

6.1 Sample Distribution 

 

   

10 participants

Randomly assigned first premolar

Transverse Jiggling

225g

Buccal 4 wks

Palatal 4 wks

Buccal 4 weeks

Extraction 

Analysis

Vertical 

Jiggling

225g

Intrusion 4 wks

Extrusion 4 wks

Intrusion 4 wks

Extraction 

Analysis

THE EXTE

CAROLYN N

6.2 Sp

 

 

 

 

1

NT OF ORTHODO

NG 

pecimen C

10% bufferedFormalin

ONTICALLY INDUMOVEMENT

Collection 

 

10minUltraso

Bath

CED INFLAMMAT

T WITH HEAVY FO

Sequence

n nic 

TORY ROOT RESOORCES FOR 12 W

 

Gentle removal ofPDL with 

damp gauz

ORPTION FOLLOW

WEEKS: A MICRO

70% Etdisinfe

e

WING TRANSVER

O‐CT STUDY 

2Be

hanol ection

SE AND VERTICA

24 Hours ench Dry

L JIGGLING 

87 

 

THE EXTE

CAROLYN N

6.3 Sp

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

images o

images. 

identific

using a c

 

NT OF ORTHODO

NG 

pecimen A

SkyScan 117

of the tooth.

Avizo  Fire 

ation  of  cra

convex hull m

Sky

ONTICALLY INDUMOVEMENT

Analysis Se

72 scanner w

. SkyScan Nr

was  used  f

ters.  Craters

macro within

 

yScan1172

CED INFLAMMAT

T WITH HEAVY FO

equence 

was used to 

recon softwa

for  the  3D  r

s were man

n Fiji, an imag

N2

TORY ROOT RESOORCES FOR 12 W

produce mu

are package 

reconstructio

nually  isolate

ge processin

Nrecon

SkyHig

ORPTION FOLLOW

WEEKS: A MICRO

ultiple high re

was used to

on  of  the  t

ed,  duplicate

g package co

yScan1172

h-resolution

WING TRANSVER

O‐CT STUDY 

esolution to

o reconstruct

tooth  to  allo

ed  and  volu

omprising of

Micro-

SE AND VERTICA

mography p

t axial cross‐

ow  visualiza

metrically  c

f Image J.   

L JIGGLING 

88 

rojection 

‐sectional 

tion  and 

alculated 

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    89 

6.4 Total Volumetric Resorption per Tooth 

Total volume of resorption per Tooth (mm3) 

Subject  Transverse (T)  Vertical (V) 

1  0.031 0.024

2  0.075  0.142 

3  0.019  0.070 

4  0.072  0.041 

5  0.071  0.080 

6  0.029  0.049 

7  0.027  0.060 

8  0.067 0.166

9  0.050  0.078 

10  0.042  0.069 

 

6.5 Total Volumetric Resorption per Region 

Total volume of resorption per vertical third (mm3) 

Subject Cervical Middle Apical 

T  V  T  B  T  V 

1  0.076  0.101  0.007  0.031  0.025  0.010 

2  0.170  0.046 0.040 0.273 0.028 0.069 

3  0.040  0.897  0.018  0.018  0.013  0.025 

4  0.254   0.000  0.030  0.072  0.032  0.009 

5  0.090  0.144  0.092  0.061  0.033  0.029 

6  0.069  0.284 0.018 0.029 0.013 0.027 

7  0.031  0.347  0.019  0.075  0.049  0.019 

8  0.133  0.469  0.044  0.037  0.060  0.108 

9  0.079  0.348 0.024 0.030 0.042 0.069 

10  0.089  0.167  0.030  0.039  0.036  0.022 

Total  1.031  2.803  0.322  0.666  0.329  0.388 

Mean  0.103  0.311  0.032  0.067  0.033  0.039 

SD  0.067  0.259  0.024  0.075  0.015  0.032 

T= transverse, V = Vertical 

   

THE EXTENT OF ORTHODONTICALLY INDUCED INFLAMMATORY ROOT RESORPTION FOLLOWING TRANSVERSE AND VERTICAL JIGGLING 

MOVEMENT WITH HEAVY FORCES FOR 12 WEEKS: A MICRO‐CT STUDY 

CAROLYN NG    90 

 

6.6 Total Volumetric Resorption per Surface  

Total volume of resorption per surface (mm3) 

Subject Buccal  Distal Lingual Mesial 

T  V  T  B  T  V  T  V 

1  0.039  0.015 0.018  0.029 0.038 0.016  0.024 0.036 

2  0.035  0.005 0.109 0.235 0.095 0.001 0.064 0.066 

3  0.007  0.040 0.013  0.116 0.018  0.000 0.040 0.020 

4  0.067  0.006 0.060  0.036 0.038 0.003  0.143 0.080 

5  0.097  0.022 0.115  0.091 0.003 0.001  0.033 0.092 

6  0.023  0.029 0.010 0.087 0.048 0.201 0.036 0.017 

7  0.036  0.020 0.020  0.094 0.025 0.000  0.028 0.032 

8  0.092  0.015 0.040  0.493 0.051 0.040  0.040 0.076 

9  0.035  0.050 0.000 0.174 0.165 0.019 0.039 0.083 

10  0.055  0.033 0.043  0.210 0.126 0.042  0.027 0.047 

Total  0.486  0.233 0.428  1.565 0.608 0.324  0.474 0.549 

Mean  0.049  0.023 0.048  0.156 0.061 0.040  0.047 0.055 

SD  0.029  0.015 0.040  0.136 0.052 0.067  0.035 0.028 

T= transverse, V = Vertical