Презентация на тему Биомеханика перемещения зубов

ЗУБА ПОД ДЕЙСТВИЕМ РАЗЛИЧНЫХ СИЛ.

лечения возникает необходимость перемещать зубы в трех взаимно перпендикулярных

направлениях. В связи с анатомическими особенностями зубочелюстной системы нуж­ное давление и тягу можно оказывать в основном на коронку зуба. Его корень, который примерно в 2 раза длиннее коронки, находится в альвеоле. Под воздействием горизонтально направ­ленной силы, приложенной к коронке зуба, происходит его наклон, а не поступательное (корпусное) перемещение.

аппарата следует определять на­правление и величину его действующей силы,

обозначаемой как активная сила F, а также направление и величину про­тиводействующей силы, обозначаемой как реактивная сила R

Направление активной (F) и реактивной (R) сил и их влияние на поступательное или вращательное перемещение тела.

представляет собой сумму двух простых движений: поступатель­ного, возникающего при

совпадении линий действия активной и реактивной сил, и вращательного, возникающего при несов­падении линий действия этих сил. Следует учитывать, что сила характеризуется тремя параметрами — величиной, линией действия и его направлением.

центра вращения, каким является, например, маховое колесо на неподвижном

стержне. Поскольку центр вращения колеса О фиксирован, то при действии активной силы F колесо будет вращаться. Для определения направления вращения колеса из его центра опускают перпендикуляр L на продолжение линии действия активной силы F. Маховое колесо вращается по часовой стрелке —М (см. рис. 10.2, в) или против нее +М (см. рис. 10.2, а). При совпадении линий действия активной силы F и реактивной R и их прохождений через центр махового колеса оно вращаться не будет (см. рис. 10.2, б). Вращение колеса произойдет, если активная сила F, линия действия которой не проходит через центр вращения колеса О, вызовет появление пары сил. Эта пара состоит из активной силы F и реактивной R, возникающих в центре вращения колеса О; последняя всегда параллельна силе F, равна ей по величине и направлена в противоположную сторону. Суммарная величина вращающего момента (М), возникающего при данной паре сил, может быть вычислена по формуле:

L, так как F = R. Из последней формулы

видно, что величина вращающего момента М прямо пропорциональна величине активной силы F и длине перпендикуляра L. Следовательно, чем дальше проходит линия действия силы от центра вращения колеса, т. е. чем больше L, тем больше вращающий момент для той же величины си-лы F. А. М. Schwarz (1929) сравнил движение зуба в альвеоле с движением твердого тела в вязкой среде. Опираясь на законы механики и поведение твердого тела в упругой среде (закон Гусса), он математически определил центр вращения пере-мещаемого зуба с учетом длины его корня, а также удален-ности точки приложения одной горизонтальной силы от шейки зуба. По данным А. М. Schwarz, центр вращения перемещаемого зуба расположен между верхушечной и средней третями корня; иногда он может смещаться в сторону середины корня, но не достигает ее. На местоположение центра вращения перемещаемого однокорневого зуба влияет форма его корня [Камышева Л. И., 1969; Schwarz A. M., 1928, 1929; MarkorzA, 1962].

тело, частично погруженное в густую вязкую среду, с нефиксированным

центром вращения. Примером может служить кол, вбитый в землю. На рис. 10.3 представлены возможные варианты воздействия активной силы F на такой кол: а) только вправо, вращение по часовой стрелке; б) вправо и вниз, вращение по часовой стрелке; в) вправо и вниз, без вращения; г) влево и вниз, вращение против часовой стрелки; д) вправо и вверх, вращение по часовой стрелке.

точки ее приложения, положения центра вращения кола в почве

и противодействующих сил среды, в которой находится кол. В случаях, иллюстрируемых рисунком, действующая сила направлена вправо, но под разными углами. В связи с этим появляется компонент силы, направленный вниз, который стремится погрузить кол в землю (см. рис. 10.3, б, в)

земли (см. рис. 10.3, д). Компонент, направленный по вертикали,

отсутствует (см. рис. 10.3, а). Согласно принципу вращения махового колеса, кол будет вращаться по часовой стрелке (см. рис. 10.3, а, б, д),
против нее (см. рис. 10.3, г) или вращения не будет (см. рис. 10.3, в).

направлении через центр вращения, то кол переместился бы поступательно

(см. рис. 10.3, е). Корень зуба, расположенный в альвеоле, можно сравнить с колом, вбитым в землю. Подобно такому колу, под действием приложенной силы зуб может совершать поступательное и вращательное движения.

активной силы F на первый постоянный моляр. Центр вращения

зуба обычно находится на границе между средней и апикальной третью корня.

Виды воздействия активной силы F на верхний первый постоянный моляр. О— центр вращения зуба; F — активная (действующая) сила; R — реактивная (противодействующая) сила; L — длина перпендикуляра, опущенного из центра вращения зуба на линию дейстия силы F; М — момент вращения (прямыми стрелками обозначено направление силы, вызывающей поступательное перемещение зуба, дугообразными — вращательное). Направлению воздействия по часовой стрелке соответствует дистальный наклон зуба, против часовой стрелки — мезиальный.

моляр

силы F возможны следующие варианты перемещения моляра: а) сила F

направлена перпендикулярно вертикальной оси зуба, линия ее действия проходит ниже центра его вращения; результат — дистальное перемещение зуба с его дистальным наклоном; б) сила F направлена дистально и вверх, линия ее действия проходит ниже центра вращения зуба, результат — дистальное перемещение зуба с дистальным наклоном его коронки и зубоальвеолярным укорочением; в) сила F направлена дистально и вверх, линия ее действия проходит через центр вращения зуба, результат — дистальное перемещение зуба с зубоальвеолярным укорочением, но без наклона;

ее действия проходит выше центра вращения зуба, результат — дистальный

наклон корней зуба с мезиальным наклоном его коронки и зубоальвеолярным укорочением; д) сила F направлена дистально и вниз, линия ее действия проходит ниже центра вращения зуба, результат — дистальное перемещение зуба с дистальным наклоном его коронки и зубоальвеолярным удлинением;

оси зуба, линия ее действия проходит на уровне центра

вращения; результат — поступательное перемещение зуба. Анализируя представленные на схеме варианты силового воздействия на зуб, можно констатировать, что в зависимости от направления линии действия активной силы F и ее отношения к центру вращения зуба он может перемещаться в дистальном направлении с дистальным или мезиальным наклоном коронки, поступательно; одновременно может происходить зубоальвеолярное удлинение или укорочение. 

одной силы необходимо исключить вращательный момент путем максимального смещения

центра вращения зуба за его пределы. При показаниях' к перемещению корня зуба без значительного смещения его коронки силу нужно приложить в области середины корня. Для предупреждения наклона перемещаемого зуба сочетают прямолинейное воздействие на него с воздействием обратной пары сил, т. е. с вращательным воздействием. Поступательного перемещения зуба достигают при оптимальном соотношении между названными силовыми воздействиями.

— концепция центра сопротивления.

ЦЕНТР СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗУБА

его корня

количества корней

количества поддерживающей костной ткани

от цементно-эмалевой границы до верхушки корня.

ряды, на челюстные кости и лицевой скелет в целом,

следует рассматривать три компонента: действующую силу, приложение действующей силы и опору.


При ортодонтическом лечении действует третий закон Ньютона, который гласит: “Действие равно противодействию”

так как именно благодаря ей происходит перемещение зубов.

Единицами

измерения силы являются ньютоны (Н) или г (мм/с).


Ортодонтическое лечение заключается в приложении сил к зубу.

величине воздействия
Слабые
Умеренные
Большие
Очень большие
По времени воздействия
Перемежающие
Постоянно действующие
По характеру (принципу) воздействия
Механические
Функциональные

По направлению

Активные
Реактивные

систематизировал А.М. Шварц на основе проведенных клинико-экспериментальных исследований.
В

основе расчетов лежит величина внутрикапиллярного давления - 20 г/см2.

первой группе А.М. Шварц отнес малые силы - 3-5

г/см2 — эти силы малы и не вызывают реакции пародонта. 2-Ко второй группе сил относят силы меньшие или равные внутрикапиллярному давлению - 15 — 20 г/см2 . При применении таких сил подавляется микроциркуляторное кровообращение в области зоны давления, что сопровождается обратимыми изменениями в стенке альвеолы и корня перемещаемого зуба. 3-К третьей группе - относятся силы 30-40 г/см2. Они подавляют кровообращение, что сопровождается гипоксией тканей и выраженными обратимыми реактивными изменениями. 4-К четвертой группе - относятся большие силы - более 60 г/см2; они разрушают мягкие ткани путем раздавливания, то есть такие явления необратимы после прекращения действия силы. Таким образом, оптимальной является сила второй степени.

Д.А.Калвелису
Д.А.Калвелис разделил характер тканевых изменений под действием ортодонтических

аппаратов на 4 степени по их тяжести и величине действующей силы.
 Первая степень оп­ределяется небольшим повышенным давлением в периодонте, т.е. применением малой си­лы. При этой же первой степени A.Schwarz применял силу в 15—20 г на 1 см2. Применяе­мая сила в опытах обоих авторов была крайне мала, поэтому процессы резорбции и обра­зования кости лунки зуба были уравновешены и зуб оставался устойчивым.
Вторая степень определяется полным сдавливанием периодонта в каком-то участке с нарушением кровообращения, и в нем резорбция происходить не может, но она осущест­вляется в жизнеспособных тканях, окружающих этот участок. В условиях рассасывания только ущемленного участка периодонта происходит полное морфологическое и функци­ональное восстановление. По A.Schwarz, при этой степени сила давления хотя и ниже вну-трикапиллярного (20—26 г на 1 см2), но она способна вызывать перестройку.
Третья степень характеризуется ущемлением периодонта с нарушением кровообраще­ния на большом протяжении, и в процесс резорбции вовлекается также корень зуба. Если в ходе восстановительного процесса образуется периодонт и резорбционные лакуны в кор­не зуба выстилаются цементом, то конечным исходом может быть восстановление функ­циональной способности, но с морфологическими дефектами. По A.Schwarz, конечный результат несколько иной, а именно сила давления средняя, но выше капиллярного, по­этому в зоне давления может наступить застойная резорбция стенки лунки, которая кли­нически сопровождается болью. Конечный исход при таком давлении — функциональное и анатомическое восстановление.
Четвёртая степень практически аналогична у обоих авторов. Изменения обусловлены сдавливанием периодонта на большом участке, и рассасыванию подвергаются не только ущемлённый периодонт и альвеолярная лунка, но в значительной степени и твёрдые тка­ни зуба, в которых образуются глубокие лакуны. Последние уже не выстилаются цемен­том, а заполняются костной тканью, и в результате происходит сращение корня зуба со стенкой альвеолы, т.е. своеобразный «анкилоз». И конечным исходом являются не только морфологические дефекты, но и функциональные, так как нарушается эластичность ук­репления зуба в лунке.

наиболее оптимальная сила давления должна быть 15—20 г на

1 см2. По данным расчётов Райтена (1968), величи­на силы, необходимой для перемещения одного зуба, составила примерно:
при наклонно-вращательном движении однокорневого зуба =50—70 г, многокорне­вого — 150 г;
• при корпусном перемещении однокорневого зуба «70—90 г, а много корневого «150 г;
• экструзия зуба «25 г;
• интрузия «50 г.
Эти величины, на наш взгляд, весьма относительны, так как есть точка зрения, что для экструзии сила должна быть больше, чем для интрузии.

на­грузке зависят от двух основных факторов (Калвелис Д.А.):
1)

общего состояния соматиче­ского и психического здоровья, пластической реактивности организма и состояния паро-донта;
2) от характера, величины и продолжительности действующей силы, причём реша­ющим фактором является степень сдавливания периодонта, а следовательно, нарушение кровообращения и иннервации.
При нормальной реактивности даже сильная нагрузка не влечёт за собой расшатывания. При пониженной же реактивности уже незначительная на­грузка может привести к патологической подвижности зубов, как, например, при пародон-титах, когда процессы резорбции кости и её восстановления не уравновешены.

F – действующая сила, t - период действия аппарата

при каждой активации

А- перемежающая сила, Б-постоянная сила

и функциональных ортодонтических аппаратов.


Механические: источник силы заложен в самой

конструкции

Функциональные: (пассивные). Основная особенность этой группы аппаратов состоит в том, что они не содержат источника внешней силы, а их действие осуществляется за счет целенаправленной передачи силы сокращения жевательных мышц на определенный участок зубного ряда. При этом другие участки, наоборот, разгружаются.

на перемещаемый участок. То есть, это силы, с помощью

которых осуществляется перемещение отдельных зубов, групп зубов, нижней челюсти и т.п.


Реактивные силы – это силы, действующие на точку опоры. Под точкой опоры подразумевают участок зубного ряда, на котором укрепляют аппарат.

силы перемещение зубов может быть:
наклонно-вращательным;
Корпусным:
экструзия (зубоальвеолярное удлинение);
интрузия (зубоальвеолярное укорочение);
параллельное

движение зуба.

ротационным.

Взаимосвязь между прилагаемой системой сил и типом перемещения описывает соотношение момент/сила.

Соотношение момент/сила определяет тип перемещения или центр вращения.

направлении действующей силы, в то время как апикальная часть

корня смещается в противоположном направлении.
К указанному виду движений относится вестибуло-оральный наклон (торк или инклинация) и мезио-дистальный (ангуляция).

вращения, наклон можно подразделить на контролируемый и неконтролируемый.
При

неконтролируемом наклоне центр вращения находится между центром сопротивления и верхушкой корня, а при контролируемом наклоне - непосредственно в области верхушки корня зуба.

корня и коронки зуба только в одном направлении.


К данному

виду перемещения относятся:
экструзия (зубоальвеолярное удлинение);
интрузия (зубоальвеолярное укорочение);
параллельное движение зуба.

равнодей­ствующая проходила через центр вращения или, по крайней мере,

в непосредственной близости от него . Решение этого вопроса может быть двояким: первое — пе­реместить точку приложения силы ближе к центру вращения, что трудно сделать непо­средственно в отношении корня, но можно удлинить жёсткое крепление с вестибулярной стороны применяемого аппарата по направлению к верхушке корня, создав пару сил; вто­рое — создать путём сочетания двух аппаратов пару противоположно действующих сил, равных по величине. Например, если при ретрузии переднего зуба прилагается усилие ка­кого-либо съёмного аппарата в области шейки к перемещению его лабиально, то можно создать второе усилие ближе к режущему краю с вестибулярной стороны, направив дей­ствие силы в оральную сторону.

Корпусное перемещение зубов

корня наклоняется в сторону действующей силы, а верхушечная часть

его движется в противоположном направлении . Наклон зуба происходит вокруг неподвижной точки оси вращения, положение которой зависит от многих условий, и в частности от длины корня и коронки, точки приложения силы, анатомической особенности лунки зуба и др. Благодаря этому образуется не две, а четыре зоны, где развертываются тканевые преобразования: две зоны давления (1 и 4) и две зоны натяжения (2 и 3). В зонах давления появляются остеокласты и происходит резорбция внутренней стенки, что дает возможность зубу продвигаться в определенном направлении. В зонах натяжения, наоборот, отмечается новое образование кости на внутренней стенке альвеолы, способствующей выравниванию размеров расширенной периодонтальной щели.

ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

особенности. По данным Б. Готлиба и Б. Орбана через

48 часов после появления нагрузки наступает образование новой кости на стороне натяжения. Процесс резорбции на стороне давления возникает несколько позднее. Эту закономерность подметил и Д.А. Калвелис. При действии больших сил имеет место не только рассасывание альвеолярной кости, но и лакунарная резорбция цемента и дентина. Когда перемещение зуба закончено, и он фиксируется в новом положении (период ретенции), характер тканевых изменений становится несколько иным. В зонах натяжения путем резорбции сглаживаются остеофиты, образовавшиеся во время перемещения зуба, благодаря чему и выравнивается внутренняя поверхность альвеолы, и периодонтальная щель становится ровной. Поскольку резорбция кости на стороне давления происходит неравномерно, образовавшиеся лакуны в стенке альвеолы в этот период заполняются новообразованной костью, а лакуны в цементе — цементоподобной тканью. На стороне давления может также происходить образование кости и на наружной поверхности альвеолы. Это напластование кости, по мнению Д.А.Калвелиса, носит компенсаторный характер. Таким образом, в стадии ретенции, в одной и той же зоне рядом могут иметь место и процессы резорбции, и процессы наслоения новой кости.

ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

принципиально не отличаются от только что описанных. При действии

на зуб силы, погружающей его, явление резорбции наблюдается на дне альвеолы с распространением их и на боковые стенки лунки (Х.А.Каламкаров, Д.А.Калвелис). При вытяжении зуба происходит постепенное выдвижение его из альвеолы. Образование новой кости происходит на дне альвеолы, а также в области межкорковых перегородок. Результатом этого является так называемое зубоальвеолярное удлинение. Тканевые преобразования при расширении верхней челюсти. 

ВЕРТИКАЛЬНЫЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

эффекта перемещения в других направлениях.
Применяется при различных видах и

степени аномалийно расположенного зуба, или при так называемой тортоаномалии.

связке при перемещении корня. Величина давления в области верхушки

корня при этом вызывает значительную резорбцию костной ткани в этой области. Такая концентрация давления может привести к подрывающей резорбции, что заметно уменьшает скорость перемещения. Это может быть преимуществом при использовании такого типа перемещения для усиления опоры.
Перемещение корня в ортодонтическом лечении часто определяется термином «торк». Торк – это приложение сил, вызывающих ротацию. Торком называют скручивающие изгибы на прямоугольной дуге или наклон паза брекета по отношению к длинной оси зуба и окклюзионной плоскости. Он обычно определяется при измерении угла изгиба дуги. Угловые измерения не характеризуют механические параметры пружины или давления, вызывающего перемещение зуба. Величина торка зависит от размера паза брекета, диаметра дуги, величины зазора между дугой и брекетом, а также от начального положения зуба. Например, утверждение, что дуга размером 0,018×0,025″ дает для четырех верхних резцов торк, равный 17°, не характеризует величину момента или давления, действующих на зуб.

че­люстей, чаще верхней, которое обычно связано с перекрёстным прикусом,

когда имеется обратное соотношение боковых зубов***.
Механизм расширения верхней челюсти основан на трёх принципах (Калвелис Д.А.):
1) в качестве опоры для ортодонтического аппарата нередко используются боковые зубы, испытывающие нагрузку в щёчном направлении, и если эту опору не усилить за счет лин-гвальной дуги или лицевой, то будет происходить только расширение зубного ряда;
2) из боковых зубов должен быть создан единый блок с каждой стороны; 3) при правиль­ном определении опорной части нагрузка передаётся на нёбный свод, кость растягивается и он становится более плоским.
Расширение лучше проводить малыми силами и медленнее, так как при применении мощных аппаратов для быстрого раскрытия нёбного шва костеобразование происходит нерегулярно и шов может приобрести ненормальную структуру (рис. 159). Расширение верхней челюсти проводится у детей и подростков, у взрослых без хирургического вмеша­тельства это сделать трудно, так как шов становится более извилистым и плотным.
В ретенционном периоде внутренняя структура кости перестраивается путём трансфор­мации и челюсть приобретает новую форму (рис. 158, 159).
Что касается расширения нижней челюсти, то возможности более ограничены, так как используется только один механизм, а именно за счёт вестибулярного перемещения или, точнее сказать, изменения наклона боковых зубов. Растяжение самой челюсти малоэф­фективно из-за массивности и полного костного сращения её половин.

результате воздействия на зубочелюстную систему силы ортодонтического аппарата изменяется

ее анатомическое строение.

Тканевые преобразования, возникающие как ответная реакция организма, являются биологическими проявлениями жизнедеятельности организма.

Таким образом, сталкиваются два разных явления: действие ортодонтического аппарата и ответная биологическая реакция в форме тканевой перестройки.

на стороне повышенного давления имеет место резорбция кости альвеолы,

а на стороне натяжения ее — аппозиционный рост
аппозиция и резорбция костной ткани.

зоны сдавления и зоны натяжения тканей.
При воздействии силы

на коронку зуба происходит его наклон, в пришеечной области возникает зона сдавления, в которой периодонтальная щель сужается, с противоположной стороны —зона натяжения. Аналогичная картина, но в противоположных направлениях наблюдается в области верхушки корня зуба. Сдавливаются кровеносные и лимфатические сосуды, периодонтальные волокна, клеточные элементы и нервные окончания. По данным экспериментальных исследований вследствие изменения трофических процессов в течение суток в первую очередь разрушаются нервные окончания, поэтому в дальнейшем давление, оказываемое на зуб, не вызывает болезненных ощущений.

(зона давления) и ток крови уменьшается, а при растяжении

(зона тяги) он поддерживает­ся на прежнем уровне или усиливается. Последнее, в свою очередь, способствует повыше­нию уровня кислорода и простагландина, которые стимулируют деятельность остеоклас­тов и остеобластов, облегчая процесс перемещения зуба.
При работе с ортодонтическими аппаратами практически невозможно избежать ситуа­ции, чтобы действующая сила не приводила к полному сдавливанию кровеносных сосудов и прекращению кровообращения. В этих случаях клеточные элементы из соседних непо­вреждённых участков периодонта начинают через некоторое время после действия аппарата проникать в места некроза, а остеокласты резорбировать некротическую массу. Это проис­ходит при использовании больших сил, когда, казалось бы, смещение зуба должно происхо­дить быстрее, а на самом деле оно замедляется из-за необходимости выработки остеокластов в костном мозге и очень большой толщины резорбируемого участка. Это ещё раз подчёрки­вает необходимость применения малых сил и разработки методов их точного дозирования.

оно немного превышало капиллярное давление в периодонте, затрудняло ток

крови и являлось причиной направленной перестройки формы лунки зуба.

активного действия аппаратов отмечается резкая гиперемия, сетчатая атрофия, слой

одонтобластов вакуолизирован.

необходимо знание принципов биомеханики.

Значительное повышение эффективности достигается при применении

принципов биомеханики на практике, это позволяет разработать индивидуальный план, сократить время лечения и получить более предсказуемый результат.
Оптимальным является применение дозированных нагрузок, не превышающих фиксирующую способность пародонта перемещаемых зубов (Иванов JI. П., 1990). При нарушении динамического равновесия между применяемой нагрузкой и реакцией пародонта процессы резорбции приводят к необратимым изменениям в тканях пародонта, расшатыванию зубов (Щербакова Э. В., 1999; Тугарин В. А., Персии Л. С., 1996; Митке Р. Р., 2004; Dargee F., 1992). Показано, что при отсутствии ретенционного периода возникали рецидивы, процессы перестройки в тканях пародонта становились неуправляемыми и непредсказуемыми (Оспанова Г. Б., 2004; Филимонова

ортодонтии/ Р. Нанда.-М.:МЕДпресс-информ, 2009.-388с

Хорошилкина Ф.Я. - Руководство по ортодонтии/Под

ред. Ф. Я. Хорошилкиной. —2-е изд., перераб. и доп. —М.: Медицина, 1999. —800 с:

Персин Л.С. - Ортодонтия. Диагностика и лечение зубочелюстно-лицевых аномалий и деформаций : учебник / Л. С. Персин [и др.]. - М. : ГЭОТАР-Медиа, 2015. - 640 с

Аболмасов Н.Г., Аболмасов Н.Н. – Ортодонтия/ Н.Г. Аболмасов, Н.Н. Аболмасов// Учебн. пособие. - М.: МЕДпресс-информ, 2008. - 424 с

Куцевляк В.И. - Ортодонтия: Учебное пособие для студентов стом. ф-та,врачей-интернов / В. И. Куцевляк, А. В. Самсонов, С.А. Скляр/ под ред. В. И. Куцевляка.— Харьков: ХГМУ, 2005- 264 с.