background image

Growth and Development of 

Cranio – Mandibular Structures


background image

Growth

• According to KROGMAN , growth is an 

“Increase in size, change in proportion and 
progressive complexity”

•  According to MOYER`S “Quantitative aspect of 

biologic development per unit time” 


background image

THEORIES OF GROWTH CONTROL

THEORIES OF GROWTH CONTROL

• It is a truism that growth is strongly influenced 

by genetic factors, but it also can be 
significantly affected by the environment, in 
the form of nutritional status, degree of 
physical activity, health or illness, and a 
number of similar factors.


background image

Exactly what determines the growth of the jaws, however, 

remains unclear and continues to be the subject of 
intensive research.

Three major theories in recent years have attempted to
explain the determinants of craniofacial growth:
 (1) bone, like other tissues, is the primary determinant of 

its own growth; 

(2) cartilage is the primary determinant of skeletal
growth, while bone responds secondarily and passively; 
(3) the soft tissue matrix in which the skeletal elements are
embedded is the primary determinant of growth, and both
bone and cartilage are secondary followers.


background image

• The major difference in the theories is the 

location at which genetic control is expressed. 

• The first theory implies that genetic control is 

expressed directly at the level of the bone, 
and therefore its locus should be the 
periosteum


background image

• The second, or cartilage, theory suggests that 

genetic control is expressed in the cartilage, 
while bone responds passively to being 
displaced. This indirect genetic control is 
called epigenetic.


background image

• The third theory assumes that genetic control 

is mediated to a large extent outside the 
skeletal system and that growth of both bone 
and cartilage is controlled epigenetically, 
occurring only in response to a signal from 
other tissues.


background image

Sutural Dominance Theory (Sicher)

Sutural Dominance Theory (Sicher)

• Sicher introduced that sutures were causing 

most of growth 

• Primary event in sutural growth connective 

tissue proliferation between the two bones. 

•  This creates the space for oppositional growth 

at the borders of the two bones. 


background image

• The connective tissue in sutures of both the 

nasomaxilary complex and vault produced 
forces which separated the bones. 

• The theory held sutures, cartilage and 

periosteum all responsible for facial growth 
and assumed all were under tight intrinsic 
genetic control. 


background image

• Shortcomings of Sutural theory It is clear now 

that sutures are not primary determinants of 
growth. Two evidences in support are: 
1)Sutures & periosteal tissues lack innate 
growth potential,proved by transplanting a 
suture

   2)Growth at sutures responds to outside 

influences,as compression and tension.


background image

• For eg. If cranial or facial bones are pulled 

apart at sutures, new bone fills in and if suture 
is compressed the growth will be impeded. 
Sutures are thus areas that react-not primary 
determinants. Thus sutures are growth sites, 
not growth centres. 


background image

• Growth Center: Those areas of craniofacial 

skeleton that have: tissue seperating 
capabiltiesand  innate growth potential not 
influenced by external factors 
e.g.Synchondrosis and nasal septal cartilage.


background image

• Growth Site: Locations at which active skeletal 

growth occur but as a secondary 
,compensatory effect lacking direct genetic 
influence effected by external influences. e.g. 
sutures and periosteum.


background image

Scott’s Hypothesis

Scott’s Hypothesis

• Held that cartilaginous portions of head, nasal 

capsule, mandible and cranial base dominate 
facial growth. 

• Specifically emphasized how the cartilage of 

nasal septum paced the growth of maxilla.

• Sutural growth came in response to growth of 

other str. including cartilaginous structures


background image

Growth at nasal septum causes downward & forward translation of maxilla


background image

• Growth of maxilla on basis of Scott’s theory 

nasomaxillary complex grows as unit that 
cartilaginous nasal septum serves as a 
pacemaker for maxillary growth 

• cartilage growth leads to forward and 

downward translation of maxilla. sutures 
which serve as reactive areas respond by new 
bone formation leading to growth.


background image

background image

Experiments to verify Scott’s

Experiments to verify Scott’s

• theory Two kinds of experiments carried out 

to test the theory: 

    1. Transplantation experiments 
    2. Removal of cartilage. 
    In transplantation experiments not all skeletal 

cartilage act same when transplanted


background image

• Epiphyseal plate of long bone continued to 

grow in new location. Spheno-occipital 
synchondrosis also grows when transplanted, 
but not as well. Nasal septal cartilage found to 
grow nearly as well as others. No growth 
found when mandibular condyle transplanted. 


background image

• In cartilage removal experiments, Extirpating a 

young rabbits septum causes a considerable 
deficit in growth of midface. 

• Gilhuus- Moe and Lund demonstrated that 

after fracture of condyle in a child there was 
an excellent chance that it would regenerate 
to app. Its original size


background image

background image

background image

Shortcomings of Scott’s Theory

Shortcomings of Scott’s Theory

• Transplantation experiments have revealed 

that condyle has no innate growth potential. 

• It is a growth site and not a growth center 
• Influenced by local factors 
• growth at condyle is entirely reactive 


background image

FUNCTIONAL MATRIX HYPOTHESIS (Melvin 

Moss)

FUNCTIONAL MATRIX HYPOTHESIS (Melvin 

Moss)

•  In this conceptual view, the soft tissues grow, and 

both bone and cartilage react.

• The growth of the cranium illustrates this view of 

skeletal growth very well. There can be little 
question that the growth of the cranial vault is a 
direct response to the growth of the brain. Pressure 
exerted by the growing brain separates the cranial 
bones at the sutures, and new bone passively fills in 
at these sites so that the brain case fits the brain.


background image

• Another excellent example is the relationship 

between the size of the eye and the size of the 
orbit. An enlarged eye or small eye will cause 
a corresponding change in the size of the 
orbital cavity. In this instance, the eye is the 
functional matrix.


background image

background image

• FUNCTIONAL MATRIX : all soft tissues and 

spaces that perform a given function 

• SKELETAL UNIT: bony structures that support 

the functional matrix and are necessary for 
that function


background image

FUNCTIONAL MATRICES

FUNCTIONAL MATRICES

1- Periosteal Matrix 
    Relates the matrix to those tissues that influence the bone 

directly through the periosteum Muscles Blood vessels and 
nerves lying in grooves or entering or exiting through 
foramina Affects a microskeletal unit, the influence is usually 
limited to a part of one bone.

 

All responses of skeletal units 

to periosteal matrices brought about by complementary and 
inter related processes of osseous depositon and 
resorption .They act by bringing transformation of the related 
skeletal units  

    e.g. Temporalis – coronoid process 
            Tooth - alveolar bone


background image

2- Capsular Matrix 
• Included in this matrix are those masses and spaces 

that are surrounded by capsules. Neural mass with 
scalp and dura. Orbital mass with supporting tissues 
of the eyes. Capsules tend to influence 
macroskeletal units which means portions of several 
bones are simultaneously affected Inner surface of 
calvarium. This sharing of reaction by several 
adjacent bones constitutes a macroskeletal unit.


background image

• Expansion of the brain i.e closed capsular matrix 

volume is primary event in expansion of the capsule. 
The volumetric increase causes compensatory 
expansion of surrounding capsule which is brought 
about by mitotic activity.

• Later the calvarial functional cranial component as a 

whole are passively and secondarily translated .Such 
translations occur without necessity of involving the 
processes of selective periosteal apposition and 
resorption


background image

background image

• Moss theorizes that the major determinant of growth of 

the maxilla and mandible is the enlargement of the nasal 
and oral cavities, which grow in response to functional 
needs. The theory does not make it clear how functional 
needs are transmitted to the tissues around the mouth 
and nose, but it does predict that the cartilages of the 
nasal septum and mandibular condyles are not important 
determinants of growth and that their loss would have 
little effect on growth if proper function could be 
obtained. From the view of this theory, however, absence 
of normal function would have wide-ranging effects.


background image

• We have already noted that in 75% to 80% of 

human children who suffer a condylar 
fracture, the resulting loss of the condyle does 
not impede mandibular growth. The condyle 
regenerates very nicely. What about the 20% 
to 25% of children in whom a growth deficit 
occurs after condylar fracture?19 Could some 
interference with function be the reason for 
the growth deficiency?


background image

Mechanism Of Bone Growth

Mechanism Of Bone Growth

 

Mechanisms Of Bone Growth are:

- Remodeling 
-Cortical drift 
-Displacement 


background image

REMODELING

REMODELING

• BONE DEPOSITION & RESORPTION:
• Bone changes in shape & size by two basic 

mechanisms,bone deposition & bone resorption. The bone 
deposition & resorption together is called “ BONE 
REMODELING”.The changes that bone deposition & 
resorption can produce are:

• Change in size
• Change in shape
• Change in proportion
• Change in relationship of the bone with adjacent structures.


background image

Cortical Drift

Cortical Drift

•  Most bones grow by interplay of bone deposition & 

resorption .A combination of bone deposition & 
resorption resulting in a growth movement towards 
the deposition surface is called “Cortical Drift”. 

• If bone deposition & resorption on either side of a 

bone are equal, the thickness of the bone remains 
constant.

• If in case more bone is deposited on one side & less 

bone resorbed on the opposite side The thickness of 
the bone increases.


background image

Displacement

Displacement

• Displacement: Growth which causes the mass 

of a bone to be moved relative to its 
neighbours. Displacement can be of two types.

•  Primary displacement: If a bone gets displaced 

as a result of its own growth, it is called 
“Primary displacement”. e.g.. Growth of the 
maxilla at the tuberosity region results in 
pushing of the maxilla against the cranial base 
in a forward & downward direction. 


background image

Displacement

Displacement

• Secondary displacement: If the bone gets 

displaced as a result of growth &enlargement 
of an adjacent bone, it is called “Secondary 
displacement.”e.g.. The growth of the cranial 
base causes the forward &downward 
displacement of the maxilla


background image

background image

Characteristics of Bone Growth

Characteristics of Bone Growth

• Bone formation occurs by 2 methods of 

differentiation of mesenchymal tissues. 
Accordingly 2 types of bone growth is normally 
seen. 

• 1) Intra-membranous ossification : The 

transformation of mesenchymal connective 
tissue usually in membranous sheets, into 
osseous tissues. E.g. Cranial vault, face (Mx & 
body of Md) and the clavicles 


background image

2. Endochondral ossification: The conversion of 

hyaline cartilage into bone. E.g. Cranial base, 
condyle and  Epiphyseal plate Proliferating 
cartilage.


background image

Growth Spurts

Growth Spurts

• Growth doesn’t take place uniformly at all 

times. There seem periods when a sudden 
acceleration of growth occurs. This sudden 
increase in growth is called growth spurt.

• The physiologic alteration in hormonal 

screation is believed to be the cause for such 
accentuated growth. The timing of growth 
spurt differs in boys and girls.


background image

• The following are the timings of growth spurt
a. Just before the birth
b. 1 year after the birth
c. Mixed dentition growth spurt
      Boys  8- 11
      Girls  7-9
d. Pubertal growth spurt
     Boys 14-16
     Girls  11-13


background image

• Growth modification by the means of 

functional and orthodontic appliances elicit 
better response during growth spurt . surgical 
corrections of maxilla and mandible should be 
carried out  only after cessation of growth 
spurt


background image

background image

Growth patterns

Growth patterns

• In studies of growth and development, the concept of 

pattern is an important one.Pattern in growth also 
represents proportionality, but in a still more complex 
way, because it refers not just to a set of proportional 
relationships at a point in time, but to the change in 
these proportional relationships over time. In other 
words, the physical arrangement of the body at any one 
time is a pattern of spatially proportioned parts. But 
there is a higher level pattern, the pattern of growth, 
which refers to the changes in these spatial proportions 
over time.


background image

• In fetal life, at about the third month of intrauterine 

development, the head takes up almost 50% of the total 
body length. At this stage, the cranium is large relative to 
the face and represents more than half the total head. In 
contrast, the limbs are still rudimentary and the trunk is 
underdeveloped. By the time of birth, the trunk and limbs 
have grown faster than the head and face, so that the 
proportion of the entire body devoted to the head has 
decreased to about 30%. The overall pattern of growth 
thereafter follows this course, with a progressive reduction 
of the relative size of the head to about 12 % of the adult. 


background image

• At birth the legs represent about one third of the 

total body length, while in the adult they represent 
about half. As Figure 2-1illustrates, there is more 
growth of the lower limbs than the upper limbs 
during postnatal life. All of these changes, which 
are a part of the normal growth pattern, reflect 
the "cephalocaudal gradient of growth." This 
simply means that there is an axis of increased 
growth extending from the head toward the feet.


background image

background image

• Even within the head and face, the cephalocaudal growth 

gradient strongly affects proportions and leads to changes in 
proportion with growth (Figure 2-3). When the skull of a 
newborn infant is compared proportionally with that of an adult, 
it is easy to see that the infant has a relatively much larger 
cranium and a much smaller face. This change in proportionality, 
with an emphasis on growth of the face relative to the cranium, 
is an important aspect of the pattern of facial growth. When the 
facial growth pattern is viewed against the perspective of the 
cephalocaudal gradient, it is not surprising that the mandible, 
being further away from the brain, tends to grow more and later

     than the maxilla, which is closer.


background image

background image

Growth patterns

Growth patterns

• Different tissues have different growth 

patterns (curves) in terms of rate and timing, 
and four main types are recognized: neural, 
somatic, genital, and  lymphoid. The  first two 
are the most relevant in terms of craniofacial  
growth. 


background image

Neural grow

• this essentially that which is determined by 

growth of the brain, with the calvarium 
following this pattern. There is rapid growth in 
the early years of life, but this slows until by 
about the age of 7 years growth is almost 
complete. The orbits also follow a neural 
growth pattern.


background image

Somatic growth

• Is that which is followed by most structures. It is seen in the long 

bones, amongst others, and is the pattern followed by increase in 
body height. Growth is fairly rapid in the early years, but slows in 
the prepubertal period. The pubertal growth spurt is a time of very 
rapid growth, which is followed by further slower growth. 

• Traditionally, the pubertal growth spurt has been reported to occur 
      on average at 12 years in girls, but there is evidence that the age 

of 

      puberty is decreasing in girls. In boys the age of puberty is later at 
      about 14 years.


background image

• The maxilla and mandible follow a pattern of 

growth that is intermediate between neural 
and somatic growth, with the mandible 
following the somatic growth curve more 
closely than the maxilla, which has a more 
neural growth pattern


background image

• Thus  different parts of the skull follow 

different growth patterns, with much of the 
growth of the face occurring later than the 
growth of the cranial vault. As a result the 
proportions of the face to the cranium change 
during growth, and the face of the child 
represents a much smaller proportion of the 
skull than the face of the adult.




رفعت المحاضرة من قبل: Mustafa Shaheen
المشاهدات: لقد قام 11 عضواً و 192 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل