Surgically Assisted Rapid Palatal Expansion (SARPE)

The general indications for SARPE are skeletal maturity, transverse maxillary deficiency, excessive display of buccal corridors when smiling, and anterior crowding.

1. Pocket Dentistry Fastest Clinical Dentistry Insight Engine Surgically Assisted Rapid Palatal Expansion Prof. Dr. Maher Abdelsalam Fouda Faculty of Dentistry Mansoura University

2. History of the Procedure The procedure for transverse maxillary expansion by opening the  midpalatal  suture using  anorthodontic  appliance was first described by Angell more than  acentury  ago.   It was noted that palatal expansion may result in a forward and  downward movement of the maxilla, due to resistance not entirely from the  midpalatal   suture, as was thought initially, but also from surrounding bony structures, such as an Intact zygomatic buttress, the pterygoid plates, and the piriform aperture. 

3. The findings on  the  increased facial skeletal resistance to expansion at  the zygomaticotemporal ,  zygomaticofrontal , and  zygomaticomaxillary  articulations  have  led  to a better understanding of the anatomic barriers to expansion  beyond the   midpalatal   suture.  

4. Identification of the areas of resistance in the facial skeleton has prompted the  development of various maxillary osteotomies to expand the maxilla in conjunction with the use of  orthodontic expansion devices. In 1999, bone ­borne  transpalatal distraction was introduced, suggesting that bone-borne devices may overcome some potential disadvantages of  tooth­borne  devices, such as undesirable movements of the abutment teeth during  expansion. Rigid bone borne palatal distractor T ooth borne palatal distractor

5. Over the years, various technical modifications have been introduced, with an  emphasis on procedures that can be performed on an ambulatory outpatient basis.   Some surgeons advocated complete separation of all maxillary articulations  and areas of resistance, whereas others advised against separation at the pterygomaxillary  junction to avoid potential pterygoid plate fracture and ensuing  complications.

6. Arguments in favor of leaving the pterygoid plates intact were based on two principles: first, that surgical separation at the pterygoid plates has not been shown to improve the  expandability of the maxilla or prevent relapse in a consistent manner, and second, that  surgically assisted rapid palatal expansion(SARPE) should not be done as an office  procedure under intravenous sedation if a surgeon decides to perform surgical  separation at the pterygoid plates or nasal septum, because these maneuvers may  increase the risk of significant bleeding, without any proven benefit.

7. As a measure to ensure the mobility of maxillary segments and symmetric expansion, some have proposed the use of two  paramedian  palatal osteotomies, in addition to the midline  and lateral osteotomies. The  paramedian  palatal  osteotomycuts  are made from the  posterior nasal spine to a point posterior to the incisive canal. The question of what is the  minimal procedure required to produce consistent and stable maxillary expansion in adults has yet to be answered. Regardless of which surgical modification is used, based on the surgeon’s training and  preference,  SARPE  has become an important treatment modality for management of maxillary transverse deficiency in all types of malocclusions.

8. Indications for the Use of the Procedure The general indications for SARPE are  skeletal maturity ,  transverse maxillary deficiency ,  excessive display of buccal corridors when smiling , and  anterior crowding .  Any clinical situation in which orthodontic expansion has failed should be evaluated for potential sutural resistance to expansion. For many clinicians, the patient’s age and the degree of skeletal maturity are the basis for considering nonsurgical expansion rather than SARPE. It has been shown that ossification of the  midpalatal  suture has wide variations in various age groups.   In general, SARPE is recommended for patients over 16 years of age.

9. SARPE   is  also indicated as phase 1 surgery in the early stage of orthodontic arch alignment and in preparation for future maxillary  osteotomies  for other vertical and  anterior­posterior  (AP) discrepancies.  In  addition, it may help obviate  the need  for complex  segmentalization  of the maxilla and hence avoid complications  associated with  segmental  osteotomies.

10. In summary, indications for SARPE include: Increasing the maxillary arch perimeter so as to correct unilateral or bilateral  posterior  crossbite , with or without additional surgical procedures  for other discrepancies. 2. Increasing the maxillary transverse width, especially when the transverse  discrepancy is greater than 5 mm. 3. Alleviating dental crowding when bicuspid extractions are not indicated. 4. Reducing excessively prominent and visible buccal corridors when smiling. 5. Overcoming resistance at the sutures and bony articulations when orthopedic maxillary expansion has failed.

11. The determination of maxillary transverse discrepancy is based on identification of  the problem as  absolute or relative . An absolute transverse discrepancy is a true horizontal width deficiency in the maxilla, whereas a relative transverse  discrepancy is a result of the discrepancy in the maxilla or both jaws in the AP plane.   Placing diagnostic models in Class I occlusion can be helpful for differentiating  between absolute and relative transverse discrepancy. It also can yield valuable information about the location and nature of a maxillary transverse  constriction.

12. To diagnose maxillary hypoplasia properly, a detailed clinical examination is performed and  measurements are taken. In addition, postroanterior (PA) cephalometric radiographs can be used to identify transverse skeletal discrepancies between the maxilla and the mandible. With the advent of three dimensional (3D) imaging techniques and the availability of  cone beam computed tomography (CBCT) in surgery offices, clinicians now can evaluate the  actual dimensions of apical bases at different levels of the alveolar ridge in the maxilla.  A radiographic survey, clinical examination, model analysis using diagnostic casts held in Class I occlusion, and a detailed arch length analysis provided by orthodontists  can provide the means to quantify the parameter for expansion.

13. Orthopedic maxillary expansion in a skeletally mature patient may lead to undesirable  effects on the surrounding hard and soft tissues, in addition to unstable dental compensations due to alveolar tipping, not to mention total failure of expansion.  Therefore, it is prudent to determine the patient’s skeletal maturity and to monitor the initial response to an orthopedic expansion and force application.  A prompt decision must be made to proceed with surgically assisted expansion if resistance to expansion due to skeletal maturation is suspected.

14. Limitations and Contraindications There is no absolute contraindication to SARPE. However, the procedure is relatively  contraindicated in patients with significant coagulopathy, which may increase the risk of severe bleeding. Just as with any surgical procedure, measures are  taken to correct coagulation abnormalities and to optimize the patient’s medical condition before surgery. Patients with generalized periodontal disease and a heavy smoking habit should be  informed about the potential loss of gingival attachment in the maxillary anterior region.  Patient selection is important in determining the type of anesthesia to be used  (i.e., intravenous or general anesthesia); the osteotomy design  (pterygoid and/or nasal septum osteotomy) also may  influence the decision for a type of anesthesia that is appropriate for the procedure.

15. As does any other surgical procedure,  SARPE has a relapse rate of 5% to 28% , and some  overexpansion should be considered to account for relapse. Advocates of the  bone­borne   transpalatal  distractor suggest that overexpansion is not necessary because their  study showed no relapse at the time of follow up, a finding they attributed to the direct  application of distraction forces to the skeletal base. However, further studies are  necessary to substantiate the efficacy and superiority of the  bone­borne  transpalatal distractor over tooth ­borne devices.

16. Technique: Surgically Assisted Rapid Palatal Expansion Either oral right angle endotracheal (RAE) tube or  nasoendotracheal  intubation can be used.  If a palatal osteotomy is planned, oral (RAE) endotracheal intubation with the tube taped to the lip commissure provides the best access and  reduces the risk of inadvertently cutting into the nasal tube when making the midpalatal  cut. Neurosurgical patties are soaked in either  oxymetazoline  solution or  4% topical cocaine and packed into the bilateral nares for hemostasis. oral right angle endotracheal

17. Step 1: Incision Injections of a local anesthetic with vasoconstrictor are administered, including local  infiltrations into the maxillary vestibule and also greater palatine, infraorbital, and nasopalatine nerve blocks. A buccal vestibular incision is made in the alveolar mucosa approximately 2 to 3 mm from the  mucogingival junction. The incision is carried from the first molar to the canine (the same incision is made on the  contralateral side), leaving a pedicle of mucosa untouched in the midline. Subperiosteal  dissection is performed, tunneling anteriorly to the piriform aperture and  extending posteriorly to the  pterygomaxillary  junction.  A #9 periosteal elevator is left medial to the piriform rim and a reverse  Langenbeck  retractor is  placed in the  pterygomaxillary  fissure to protect the soft tissue.  A buccal osteotomy is made from the  pterygo­maxillary  junction to the piriform rim anteriorly, using a reciprocating saw.

18. Step 2: Buccal Osteotomy A reciprocating saw is used to make a horizontal osteotomy cut across the anterior maxillary  wall and through the posterior lateral maxillary wall. The cut must be made 4 to 5 mm from the apices of the maxillary dentition and  parallel to the occlusal plane.  A buccal osteotomy is made from the  pterygomaxillary  junction to  the piriform  rim anteriorly, using a  reciprocating  saw.

19.  A  midpalatal incision (red line) with  mucoperiosteal  dissection (shaded areas) Step 3: Palatal Incision A midline incision is made over the  midpalatal  suture, extending from the posterior  aspect of the incisive canal to near the posterior edge of the hard palate. A Cottle  elevator is used to reflect the palatal mucosa, and the same instrument is placed just posterior to the bony ledge of the hard palate to protect the soft tissue.

20. A  paramedian  palatal osteotomy is used approximately 2 mm lateral to the midpalatal  suture. Two cuts are joined in the midline at a point posterior to the incisive canal. Note: Some surgeons may prefer not to make a palatal mucosal incision and instead use a chisel to  split the  midpalatal  suture from a maxillary vestibular approach. A midline osteotomy is made. Step 4: Palatal Osteotomy Starting from the posterior edge of the hard palate, a reciprocating saw is engaged to make a palatal cut approximately 2 mm lateral to the  midpalatal  suture, all the way to the point just posterior to the incisive canal. On the contralateral side, a second  paramedian  cut is made approximately 2 mm lateral to  the midpalatal  suture. The two cuts are joined in the midline at a point posterior to the  incisive canal.

21. followed by a midline osteotomy using  a fine straight  osteotome . Step 5: Midline Osteotomy A vertical midline incision is made in the alveolar mucosa between the maxillary central incisors, and a #9 periosteal elevator is used to reflect the soft tissue just below the anterior nasal spine. As a fine straight  osteotome  is gently tapped into the   interseptal  bone between the two maxillary central incisors, the nondominant  index finger is placed intraorally over the anterior maxilla to feel the leading edge  of the  osteotome  breaking through the palatal cortical bone. To ensure complete mobilization of the maxillary segments, gentle rotation of the fine straight  osteotome  results in a symmetric mobility and separation between the maxillary central incisors.

22. Step 5: Midline Osteotomy A vertical midline incision is made in the alveolar mucosa between the maxillary central incisors, and a  #9 periosteal elevator is used to reflect the soft tissue just below the anterior nasal spine. As a fine straight  osteotome  is gently tapped into the  interseptal  bone  between the two maxillary central incisors, the nondominant  index finger is placed intraorally over the  anterior maxilla to feel the leading edge of the   osteotome  breaking through the palatal cortical bone. To ensure complete mobilization of the maxillary  segments, gentle rotation of the fine straight  osteotome  results in a symmetric mobility and  separation between the maxillary central incisors.

23. Step 5: Midline Osteotomy A vertical midline incision is made in the alveolar mucosa between the maxillary central incisors, and  a #9 periosteal elevator is used to reflect the soft  tissue just below the anterior nasal spine. As a fine straight  osteotome  is gently tapped into  the  interseptal  bone between the two maxillary  central incisors, the nondominant  index finger is placed intraorally over the anterior maxilla to feel the leading edge of the  osteotome  breaking through the  palatal cortical bone.  To ensure complete mobilization of the maxillary  segments, gentle rotation of the fine straight   osteotome  results in a symmetric mobility and  separation between the maxillary central incisors.

24.  An expansion device is activated to expand the maxilla  The  osteotome  is driven posteriorly to the  midpalatal   suture .

25. Step 6: Wound Closure All wounds are irrigated free of debris and closed using 3­0  polyglycolate  sutures for the buccal vestibular and  midline incisions. The palatal incision is closed using  4­0  polyglycolate  sutures in horizontal mattress fashion.

26. Step 7: Activation of the Expander The Hyrax expander is seated using a glass ionomer cement, and the expander is activated with one or two quarter turns to make sure activation occurs without resistance.

27. Depending on the surgeon’s preference and experience, the latency period can be eliminated or can last up to 5 days. Special consideration is required for patients with very little  interseptal  bone radiographically and those with thin gingival papilla  between the maxillary central incisors. When less than ideal periodontal support is a factor, a longer latency period and slower activation may be more  beneficial than immediate activation and the regular expansion rate of 1 mm per day.

28. Note:  If a patient has an expander that was cemented in place before surgery and the  surgeon decides not to make the palatal osteotomy, steps 3, 4, and a cementation of the Hyrax expander can be omitted.

29. The expansion (distraction osteogenesis) is  started 5 to 7 days postop  to let the blood clot organize itself into a soft callus. The distraction is done at the rate of  0.5 mm per day  until the desired dimension is obtained. In the image on the opposite side, taken at the last day of expansion, notice the space of about  10 mm between both central incisors . The separation between both incisors indicates that an adequate disjunction of both hemimaxillas was performed. This freshly created space between both incisors will close progressively while the gingival fibers, which are stretched during the expansion, will go back to their normal size. Since they are attached to teeth by cementum, the teeth will then move into this empty space. The installation of brackets will complete the closing of the diastema.

30. A typical postoperative schedule looks like this: 5 days appliance is activated for first time, instructions are given for you to activate the appliance. 1 week later the space that is being created between your two front teeth is checked and the bite is checked. After another week the separation of teeth and the bite are checked one more time and activation is stopped. You return to the orthodontist for a check. The appliance remains in place for 3 months without further activation. Orthodontic treatment is then resumed.

31. Alternative Technique: Pterygoid Disjunction and Unilateral SARPE At the surgeon’s discretion, a curved  osteotome  may be used to separate the   pterygomaxillary  junction. A fine straight  osteotome  can be used to ensure proper bony separations at the  piriform rim and the lateral and posterior  walls of the maxilla

32. If the patient has a unilateral transverse maxillary deficiency, unilateral SARPE can be used. A vertical interdental  osteotomy is made at the anterior border of the segment to be expanded, using a  spatula  osteotome  driven to the   midpalatal  suture. A horizontal buccal  osteotomy is made to connect to the  vertical osteotomy.  The remaining steps are the same as for bilateral SARP

33. Avoidance and Management of Intraoperative Complications Adequate mobilization of the maxillary segments is crucial to the success of unimpeded,  symmetric bony expansion. Failed expansion and a subsequent return to the operating room can be a great distress to all parties; therefore, it cannot be  overemphasized that adequate mobility and confirmation of device activation before the completion of surgery are of prime importance. 

34. Moreover, the midline cut between the maxillary central incisors should be made with the utmost care to ensure adequate separation within the  interseptal  bone without jeopardizing the viability of root structure. Use of an ultra­fine spatula  osteotome may be considered, especially when the  interseptal  bone between two roots is of minimal  thickness. Asymmetric and/or inadequate expansion is reported to be the most common surgical complication (13.3%), whereas gingival recession is the most  frequent dental complication (8.3%). Fortunately, a devastating periodontal defect that results in loss of teeth is reported to be rare and is seen less often than  in segmental Le Fort I osteotomies

35. Postoperative Considerations SARPE may result in complications such as bleeding, infection, buccal tipping of posterior teeth,  gingival recession, attachment loss in the midline papilla between the maxillary central incisors,  oronasal  fistula, palatal tissue necrosis, expansion failure, unintended asymmetric expansion, and pain. When the palatal incision is made, the patient must be given sinus precaution instructions,  such as to refrain from forceful nose blowing. An  oronasal  fistula is rare even with a  midpalatal  osteotomy, and it tends to close spontaneously without further surgical repair. A small trickle of nose bleeding is common after surgery, but significant bleeding should be managed with the placement of nasal packs, proper control of  blood pressure, and judicious injection of a local anesthetic with vasoconstrictor.

36. Swelling typically is minimal to moderate. The patient is instructed, preferably at the  presurgical  visit, in the proper use of the activation key and the appropriate activation schedule. At the conclusion of the expansion schedule,  the device should be left in place for approximately 12 weeks as a retention device. It typically is not necessary to place a ligature wire through the key hole, although this is recommended by some surgeons.