Introduction

Pain is defined by the Task Force on Taxonomy of the International Association for the Study of Pain (IASP) as “an unpleasant sensory or emotional experience associated with actual or potential tissue damage, or is described in terms of such damage” [11]. Despite all the technological advances made in orthodontics, patients still seems to experience some amount of discomfort and/or pain in association with orthodontic therapy. Oliver and Knapman [13] reported that patients rank pain as the worst aspect of orthodontic treatment and the reason for wanting to discontinue care. Surveys of orthodontic patients have revealed that this pain is among the most often cited negative effects of orthodontic therapy, even when compared to other procedures such as extractions [7, 9, 10, 13, 16]. The noxious stimulus of orthodontic pain is compression of the periodontal ligament, resulting in an inflammatory response mediated by the release of chemical mediators such as histamine, bradykinin, serotonin, substance P, cytokines, and prostaglandins [8]. Patients tend to experience pain and soreness 24 hours after placement of an orthodontic appliance. The pain is generally experienced after placement of the first archwire and subsides after a week [12].

The control of pain during orthodontic treatment is of great concern to both orthodontists and patients. However, there has been little research into controlling such pain, and there is no standard of care for controlling this discomfort. Nonsteroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) are the most preferred drugs for pain control, and ibuprofen and paracetamol/acetaminophen are drugs commonly recommended for this purpose [20]. The analgesic action of non-selective NSAIDs is explained by their ability to inhibit the synthesis of prostaglandins at the site of the tissue injury. This is thought to take place via the inhibition of the cyclo-oxygenase enzymes COX-1 and COX-2. However, due to the inhibition of both COX-1 and COX-2 enzymes, non-selective NSAIDs incur several side effects, i.e., the inhibition of tooth movement, gastric problems, and disturbed platelet function [8, 20]. A recent development in this area of pain management has been introduction of selective COX-2 inhibitors. It has been reported that these have no effect on prostaglandin (PGE-1) levels and can be safely used for pain control during orthodontic mechanotherapy [15].

Hence, the aim of this study was to compare the analgesic effects of a nonselective versus a selective nonsteroidal anti-inflammatory drug for the control of orthodontic pain.

Materials and methods

Our study was approved from our institution’s ethics committee (Ref: 131A/2011–12) and was conducted in accordance with Helsinki Declaration 1975, revision 2008. A total of 45 patients (23 females and 22 males, aged 15–22 years) from the department of orthodontics about to undergo fixed appliance orthodontic treatment were enrolled in this double-blind, prospective study. Sample size was selected on the basis of predetermined power of the study (80 %), significance level (5 %) and percentage success in the control and experimental groups. Patients were informed about the study in their language, and written consent was obtained. The study’s inclusion criterion was patients undergoing bonding and initial archwire placement using a 0.014/0.016 inch NiTi wire in at least in one arch. Patients were not allowed to be currently taking any antibiotics or analgesics, they could have no allergy to NSAIDs and no oral pathology nor could they have had a tooth extracted at least 2 weeks before bonding. Patients presenting extreme crowding (measured through Little’s Irregularity index) and those with open bite were excluded from the study. Patients were randomly assigned to three different groups and blinding was done using the SNOSE technique (sequentially numbered opaque sealed envelopes).These envelopes measured10.2 × 15.2 cm. Patients in group A (7 females and 8 males) were given a Crocin 500 mg paracetamol/acetaminophen tablet (GSK Pharmaceuticals, India) thrice daily, patients in group B (8 females and 7 males) were given a placebo (empty capsule) thrice daily, and patients in group C (eight females and seven males) were given an Etoshine 60 mg etoricoxib tablet (Sun Pharmaceuticals, India) once daily. The drugs or placebo were administered for the first time 1 h before initiating the bonding procedure and archwire placement, and patients were asked to continue taking their tablets until day 3. Data were collected in the form of a questionnaire (Fig. 1). Patients recorded the pain they perceived on a linear and graded Visual Analogue Scale (VAS) at time intervals 2 h after insertion of the appliance, 6 h thereafter, and at nighttime of the same day; 24 h later and on day 2 at nighttime; 48 h after the appointment and on day 3 at nighttime.

Fig. 1
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Sample of the questionnaire given to patients. Ausschnitt aus dem Fragebogen, den die Patienten erhielten

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Patients were given a printed format of the VAS scale and were thoroughly informed about how to use it. They were told that zero in VAS corresponds to no pain and that 10 corresponds to maximum pain, and were asked to document their perceived pain intensity accordingly. Patients were told not to take any other analgesic medications. If any other medications were taken by the patients within this time frame they were asked to mention the date, dosage, time, and name of the drug taken in the questionnaire booklet. All of the 45 patients (23 females and 22 males) who participated in the study returned their questionnaires. None of them had resorted to using any kind of additional medication.

All these data were put into Microsoft Excel 2007 and statistically analyzed using one-way ANOVA (Analysis of Variance) and the Student’s t-test using SPSS 15.0 software (IBM, USA).

Results

Pain patterns

Our study patients first documented pain 2 h after the bonding procedure; it reached a maximum at 24 h after the bonding procedure and continued at moderate intensity until day 3 at bedtime.

We observed no significant differences between males and females in relation to the pain perceived according to the Student’s t-test.

The mean pain values perceived by the patients in all three groups are shown in Tab. 1.

Tab. 1 Mean VAS scores of pain in three groups. Durchschnittliche VAS-Scores in den 3 Gruppen
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The three groups’ results were statistically significant (p < 0.001) and etoricoxib proved to be more effective than paracetamol/acetominophen and the placebo; the paracetamol/acetaminophen was more also effective than the placebo.

Discussion

This randomized controlled study was conducted using a patient cohort of 45 individuals scheduled to undergo fixed appliance therapy. Three experimental groups were formed: patients in group A were administered 500 mg paracetamol/acetaminophen, patients in group B were given placebo (empty capsules), and patients in group C took 60 mg etoricoxib; in all groups, medication was started 1 h before the bonding procedure and continued for 3 days. None of the patients resorted using any additional medications. The lowest possible doses (as suggested by National Health Service, UK) of acetaminophen and etoricoxib were chosen to manage pain. To obtain the pain scores, patients were asked to indicate their pain on VAS scale at the specified time intervals.

In our study, pain began from the moment of bonding and initial archwire placement and reached its peak during the first 24 h thereafter, gradually decreasing until the day 3. Other study groups have reported similar results [1, 2, 12, 14, 18]. During the entire study period, no average VAS score exceeded 6.4 on a 0–10 scale, confirming moderate pain levels associated with routine orthodontic treatment.

Conventional nonselective NSAIDs such as ibuprofen and paracetamol/acetaminophen act by inhibiting the production of prostaglandins by inhibiting the cyclo-oxygenase enzyme (COX) which exists in two forms. The first, COX-1, is present in many tissues and releases prostaglandins that are responsible for normal cellular activity such as the synthesis of eicosanoids which play an important role in homeostatic function in the gastric mucosa and platelets [8]. COX-2 on the other hand is induced by pro-inflammatory mediators and releases prostaglandins involved in inflammation and pain signaling [8, 20]. Prostaglandins are important in orthodontic treatment since they mediate the inflammatory response in the periodontal ligament (PDL) following orthodontic force application, facilitating tooth movement. Prostaglandins have been linked with bone resorption as well as bone apposition [8]. Thus, conventional non-selective NSAIDs can potentially reduce tooth movement by inhibiting or at least reducing associated inflammatory and bone resorptive processes, while on the other hand the selective COX-2 inhibitor reveals no or very little effect on tooth movement compared to conventional non-selective NSAIDs.

Thus a selective COX-2 inhibitor such as etoricoxib exerts not only the least inhibiting effect on tooth movement and smallest possible effect on the gastric mucosa and platelet function, it is also a very powerful and longer-lasting pain controller during orthodontic treatment [6, 17, 19]. Furthermore, since etoricoxib’s half-life is longer than those of most non-selective NSAIDs, it need only be given once daily, which improves patient compliance. We identified no studies in the literature comparing the analgesic efficacy of etoricoxib with that of paracetamol/acetaminophen or placebo or of any other NSAIDs for controlling orthodontic pain.

However, there are studies comparing the analgesic efficacy of etoricoxib with that of other NSAIDs for pain control during other dental procedures; all have concluded that etoricoxib is either more or similarly effective analgesically when compared with other NSAIDs [3, 4, 5].

To better control pain in patients undergoing fixed orthodontic treatment, we thus recommend the administration of etoricoxib rather than that of paracetamol/acetaminophen, especially considering the latter’s adverse effects and half life.

Conclusion

The following conclusions can be drawn from our study:

  • No correlation was found between gender and perceived pain.

  • The highest average VAS scores reported during this study indicated moderately intense pain associated with routine orthodontic treatment.

  • Pain started after initial archwire placement and peaked within the first 24 h thereafter, then decreasing gradually.

  • The 3 study groups revealed statistically significant differences in pain control.

  • Etoricoxib proved to be the most efficacious drug for controlling pain during orthodontic treatment.

  • Paracetamol/acetaminophen is significantly more effective than placebo.

Einleitung

Laut IASP(International Association for the Study of Pain)-Definition ist Schmerz ein unangenehmes Sinnes- oder Gefühlserlebnis, das mit tatsächlicher oder potenzieller Gewebeschädigung einhergeht oder in Begriffen einer solchen Schädigung beschrieben wird [11]. Trotz aller technischen Fortschritte führen kieferorthopädische Behandlungen immer noch zu gewissen Beschwerden auch in Form von Schmerzen. Für die Patienten sind Schmerzen laut Oliver u. Knapman [13] die unangenehmste Begleiterscheinung von kieferorthopädischen Behandlungen und können im Extremfall zum Wunsch nach Therapieabbruch führen. Erhebungen unter Patienten zeigen, dass Schmerzen – selbst im Vergleich zu invasiven Eingriffen wie Extraktionen – zu den am häufigsten genannten negativen Effekten kieferorthopädischer Behandlungen zählen [7, 9, 10, 13, 16]. Der Schmerzreiz geht dabei vom Desmodont aus. Dessen Kompression bewirkt eine Entzündungsreaktion, vermittelt durch die Freisetzung von Mediatorsubstanzen, wie Histamin, Bradykinin, Serotonin, Substanz P, Zytokinen und Prostaglandinen [8]. Vierundzwanzig Stunden nach Eingliederung einer festsitzenden Apparatur neigen die Patienten zu Schmerzen und Wundsein. Die Schmerzen beginnen in der Regel nach Einsetzen des ersten Drahtes und klingen nach 1 Woche wieder ab [12].

Schmerzkontrolle ist Kieferorthopäden wie Patienten ein wichtiges Anliegen. Dennoch ist die Studienlage spärlich, und es gibt keinen Versorgungsstandard zur Schmerzlinderung. Nichtsteroidale Antiphlogistika (NSAP) sind die bevorzugten Medikamente zur Schmerzkontrolle, in der Regel werden Ibuprofen und Paracetamol verbreitet empfohlen empfohlen [20]. Die analgetische Wirkung nichtselektiver NSAP erklärt sich aus ihrer hemmenden Wirkung auf die Prostaglandinsynthese am Ort der Gewebeverletzung, was nach gängiger Auffassung über Hemmung der Enzyme Cyclooxygenase-1 (COX-1) und -2 (COX-2) geschieht. Allerdings führt die Tatsache, dass nichtselektive NSAP auf beide Enzyme gleichermaßen wirken, zu Nebenwirkungen, wie beeinträchtigte Zahnbewegungen, Magenprobleme und Thrombozytenfunktionsstörungen [8, 20]. Die Variante des selektiven COX-2-Hemmers ist eine jüngere Entwicklung für solche Einsatzzwecke. Sari et al. [15] zufolge hat dieses Medikament keinen Einfluss auf die Konzentrationen von Prostaglandin E1 und ermöglicht eine sichere Anwendung zur Schmerzkontrolle bei kieferorthopädischen Mechanotherapien [15].

Gegenstand der vorliegenden Studie war somit ein Vergleich zwischen einem nichtselektiven NSAP und einem selektiven COX-2-Hemmer zur Linderung kieferorthopädischer Schmerzen.

Material und Methode

Die Untersuchung wurde als prospektiver Doppelblindversuch konzipiert, von der Ethikkommission unserer Einrichtung (Nr. 131A/2011–12) genehmigt und im Einklang mit der Deklaration von Helsinki aus 1975 (Fassung 2008) durchgeführt. Aufgenommen wurden 45 Patienten (23 Frauen, 22 Männer, Alter 15–22 Jahre) mit bevorstehender festsitzender Behandlung an unserer Abteilung für Kieferorthopädie. Die Berechnung der Stichprobengröße erfolgte nach Maßgabe einer vorab festgelegten Trennschärfe von 80 % bei einem Signifikanzniveau von 5 % und von angegebenen Erfolgsquoten in den Kontroll- und Studiengruppen. Die Patienten wurden in ihrer Muttersprache über die Studie aufgeklärt und unterzeichneten eine Einwilligungserklärung. Einschlusskriterium war eine bevorstehende Behandlungen mit Bekleben der Zähne und Einsetzen eines ersten Drahtes (NiTi 0,014/0,016 Zoll) in wenigstens einem Kiefer. Ausschlussgründe waren eine aktuelle Einnahme von Antibiotika oder Analgetika, Allergien gegen NSAP oder orale Pathologien sowie kürzliche (≤ 2 Wochen vor dem Bekleben) Extraktionstherapien. Auch ein extremer Zahnengstand (Irregularitätsindex nach Little) oder ein offener Biss führten zum Ausschluss. Aus den Teilnehmern wurden nach dem Zufallsprinzip 3 Gruppen gebildet, die Verblindung erfolgte in SNOSE(“sequentially numbered opaque sealed envelopes”)-Technik, mit durchnummerierten, undurchsichtigen, versiegelten Umschlägen (10,2 × 15,2 cm). In Gruppe A (7 Frauen, 8 Männer) kam 3 × täglich eine Paracetamol-Tablette (500 mg, Crocin; GSK Pharmaceuticals, Indien), in Gruppe B (8 Frauen, 7 Männer) 3 × täglich ein Placebo (leere Kapsel) und in Gruppe C (8 Frauen, 7 Männer) 1 × täglich eine Etoricoxib-Tablette (60 mg; Etoshine, Sun Pharmaceuticals, Indien) zur Anwendung. Die Einnahme begann 1 h vor Bekleben der Zähne/Einsetzen des ersten Drahtes und war von den Patienten 2 Tage fortzuführen. Die Datenerhebung erfolgte per Fragebogen (Fig. 1) mit einer visuellen Analogskala (VAS) zur Schmerzdokumentation 2, 6, 24 und 48 h nach Eingliederung der Apparatur sowie jeweils zusätzlich am späten Abend.

Die Patienten erhielten die visuellen Analogskalen in gedruckter Form ausgehändigt und wurden ausführlich zu deren Verwendungsweise aufgeklärt, also darüber, dass die 0 einen schmerzfreien Zustand bezeichnete, dass bei maximaler Schmerzintensität die 10 und bei Schmerzintensitäten dazwischen eine passende Zahl zwischen 1 und 9 zu markieren war. Ferner wurden sie gebeten, keine anderen Schmermittel einzunehmen. Alle sonstigen (während der Beobachtungsdauer eingenommenen) Medikamente sollten nebst Bezeichnung, Datum, Dosis und Uhrzeit in das Fragebogenheft eingetragen werden. Alle 45 Studienteilnehmer (23 Frauen und 22 Männer) gaben die ausgefüllten Fragebögen zurück. Alle waren ohne zusätzliche Medikamente ausgekommen.

Die Daten wurden in Microsoft Excel 2007 eingegeben und mittels einfaktorieller Varianzanalyse (“one way analysis of variance”, ANOVA) und dem Student-t-Test mit Statistiksoftware (SPSS Version 15.0; IBM, USA) ausgewertet.

Ergebnisse

Schmerzmuster

Die ersten Markierungen auf der visuellen Analogskala wurden 2 h nach dem Bekleben der Zähne vorgenommen. Nach 24 h erreichten die Schmerzen ihre stärkste Intensität und blieben danach bis zum dritten Tag vor dem Zubettgehen auf einem mittelstarken Niveau.

Es fanden sich keine Unterschiede zwischen den Männern und Frauen (Student-t-Test).

Die mittleren aus den Patientenangaben auf der visuellen Analogskala errechneten Schmerzintensitäten in den 3 Gruppen zeigt Tab. 1.

Die Wirksamkeitsunterschiede waren signifikant (p < 0,001), wobei Etoricoxib besser als Paracetamol abschnitt und Paracetamol immer noch besser als das Placebo.

Diskussion

Diese randomisierte kontrollierte Studie umfasste eine Kohorte von 45 Patienten mit bevorstehender festsitzender kieferorthopädischer Behandlung. In Gruppe A erfolgte die Schmerzbehandlung mit Paracetamol 500 mg, Gruppe B erhielt ein Placebo (leere Kapseln) und in Gruppe C kam Etoricoxib 60 mg zum Einsatz. Die Einnahme begann in allen 3 Gruppen 1 h vor dem Bekleben und dauerte 3 Tage. Alle Patienten kamen ohne zusätzliche Medikamente aus. Die Verabreichung von Paracetamol bzw. Etoricoxib blieb (nach Maßgabe des National Health Service, Großbritannien) auf die geringstmögliche Dosis reduziert. Zur Quantifizierung der Schmerzintensitäten markierten die Patienten zu festgelegten Zeitpunkten passende Werte auf einer VAS.

Die Schmerzen setzten beim Bekleben der Zähne und Einsetzen des ersten Drahtes ein, erreichten binnen 24 h ihre stärkste Intensität und ließen bis zum dritten Tag wieder nach. Andere Arbeitsgruppen gelangten zu ähnlichen Resultaten [1, 2, 12, 14, 18]. Der höchste im Studienverlauf dokumentierte Durchschnittswert auf der VAS betrug 6,4 auf einer Skala von 0−10. Dieser Befund bestätigt, dass kieferorthopädische Routinebehandlungen mit einer mittelstarken Schmerzintensität verbunden sind.

Konventionelle nichtselektive NASP wie Ibuprofen oder Paracetamol entfalten ihre Wirkung über Hemmung des Enzyms Cyclooxygenase (COX), also über die Inhibiierung der Prostaglandinproduktion. Nun existiert COX in 2 Varianten: COX-1 ist in zahlreichen Geweben anzutreffen und setzt Prostaglandine frei, die anphysiologischen Zellfunktionen beteiligt sind, etwa an der Synthese von Eicosanoiden. Diese wiederum sind für die Homöostase von Magenschleimhaut und Thrombozyten essenziell [8]. COX-2 hingegen wird von proinflammatorischen Mediatoren induziert und setzt an Entzündungen und Schmerzsignalen beteiligte Prostaglandine frei [8, 20]. Prostaglandine spielen bei kieferorthopädischen Behandlungen eine wichtige Rolle, da sie nach der mechanischen Krafteinleitung die Entzündungsreaktion im Desmodont vermitteln und so die Zahnbewegung erleichtern. Sie wurden mit Knochenresorption, aber auch mit Knochenapposition in Zusammenhang gebracht [8]. Konventionelle nichtselektive NSAP können somit (auf dem Weg einer zumindest partiellen Hemmung entzündlicher und knochenresorptiver Prozesse) die Zahnbewegung beeinträchtigen. Der selektive COX-2-Hemmer hingegen beeinflusst Zahnbewegungen, wenn überhaupt, allenfalls minimal.

Somit ist ein selektives NSAP wie Etoricoxib nicht nur für die Zahnbewegung am wenigsten beeinträchtigend und nimmt geringstmöglichen Einfluss auf Magenschleimhaut wie Thrombozytenfunktion, sondern ist zudem ein sehr potentes und länger wirkendes Analgetikum zur Kontrolle kieferorthopädischer Schmerzen [6, 17, 19]. Dank der im Vergleich zu nichtselektiven NSAP längeren Halbwertszeit braucht Etoricoxib nur einmal täglich verabreicht zu werden, was sich positiv auf die Compliance der Patienten auswirkt. Die im Rahmen der Studie durchgeführte Literaturrecherche erbrachte keine Studien zur Wirksamkeit von Etoricoxib bei kieferorthopädischen Schmerzen im Vergleich zu Paracetamol, Placebo oder anderen NSAP.

Allerdings gibt es Studien [3, 4, 5] zur Wirksamkeit von Etoricoxib im Vergleich mit sonstigen NSAP bei anderen zahnärztlichen Behandlungen. Allen zufolge ist die analgetische Wirksamkeit von Etoricoxib entweder höher als die anderer NSAP oder vergleichbar mit der Wirksamkeit anderer NSAP.

Nicht zuletzt angesichts der unerwünschten Effekte und der kürzeren Halbwertzeit von Paracetamol empfehlen wir zur besseren Schmerzlinderung bei festsitzenden kieferorthopädischen Behandlungen Etoricoxib statt Paracetamol.

Schlussfolgerung

  • Es fanden sich keine geschlechtsspezifischen Unterschiede in der Schmerzintensität.

  • Die höchsten mittleren Schmerzintensitäten im Rahmen dieser Studie weisen auf mittelstarke Schmerzen bei kieferorthopädischen Routinebehandlungen hin.

  • Die Schmerzen begannen nach Einsetzen des ersten Drahtes, erreichten binnen 24 h ihre stärkste Intensität und ließen anschließend langsam wieder nach.

  • Die Schmerzlinderung in den 3 Studiengruppen unterschied sich signifikant.

  • Etoricoxib erwies sich als das wirksamste Analgetikum bei kieferorthopädischen Schmerzen, Paracetamol war immer noch signifikant wirksamer als ein Placebo.