А. Шварц. Инновации в ортопедической стоматологии

Стоматология - раздел медицины, в котором применяются достижения естественных наук (лауреаты Нобелевской премии академики Ландау и Гинзбург, академик РАН Скулачев, академик РАМН Лопухин, член-корреспондент РАМН Колесниченко (МГМСУ), профессор Перова (Краснодар), профессор Агапов, проф. Ипполитов, профессор Ломакин и др.).
Наряду с этим перед стоматологией стоят задачи изучения аксиом физики, механических явлений биомеханики и ряда вопросов ортопедической стоматологии.
В биомеханике различают теоретический и прикладной разделы. Первый - это молекулярная биофизика, биофизика клетки, биофизика сложных систем, которые изучают кровь, движение эритроцитов, белковые структуры и другие важные вопросы развития болезней человека, в том числе стоматологического профиля.
К прикладной биомеханике относятся проблемы ортопедической стоматологии, устройство органов полости рта, их функционирование.
В стоматологии осуществляются контакты зубов, при которых возникают:
- силы нормальной реакции (упругости ) - N,
- силы трения - F,
- силы опорной реакции - Rn,
- силы общей (полной) реакции - R,
- моменты сил - М.
Первые три силы возникают на каждом скате, 4 и 5 - относятся ко всему зубу.
Указанные 5 сил - это биомеханические явления, постоянно проявляемые на боковых зубах. Следовательно, силы, возникающие при контактах зубов друг с другом и с пищей это биомеханические силы, которые должны учитывать все стоматологи, но применять при клинической работе - врачи-ортопеды.
(Возникновение и развитие биомеханических явлений относится к механогенезису). Вопросам биомеханики уделяли много внимания еще в 1950-1960 годы: Haupl, Korber, Osborne, Thilemann, а в последующем: Соснин, Панчоха, Курляндский, Гаврилов, Копейкин, однако биомеханических явлений все эти авторы не рассматривали.
Для того чтобы добиться гармоничной окклюзии нецелесообразно руководствоваться законами и правилами господствовавшего сотни лет назад эмпиризма, ибо последний всегда выступал против нового, передового, отчего многие интеллектуальные сферы труда, а также медицины, от него отказались.
Ряд ортопедов считает, что опорные (ведущие) бугорки жевательных зубов больше (протяженнее) неопорных (неведущих):
- Gisi, 1918 - 2:1
- Lehmann, 1979 - 2,5:1,5
- Siebert, 1984 - 2:1
- Solut, 1988 - 3:2
- Шварц, 1992 - 5:3
- Россия - 1:1
Соотношение бугорков коронок зубов имеет важное значение потому, что направление силы жевательной нагрузки, возникающей со стороны скатов и вершин бугорков, влияет на устойчивость или расшатывание зубов в зависимости от соотношения направления силы и оси корня зуба.
Сила - вектор, обладающий 3-мя параметрами: величиной, направлением и точкой приложения (закон физики). Следовательно нельзя судить об устойчивости зуба, учитывая только один параметр, например, величину нагрузки в зависимости от атрофии костной ткани, ибо при протезировании ее направление - более важный параметр, о чем писали в начале XIX- го века Kantorowich и др. авторы (А. Ш. - напр., сила в 10 кг вдоль оси, менее опасна, чем сила в 5 кг - под углом к оси).
Направление нагрузки надо учитывать во время дробления пищи и при контактах антагонистов:
- при дроблении пищи (со стороны 2-х прилегающих скатов коронки зуба),
- при IKP (со стороны 3-х скатов коронки зуба),
- при RKP (со стороны центральных скатов антагонистов). В этой позиции A. Motsch (Германия) считает, что сила нагрузки при одиночных контактах в 3-3,5 раза больше, чем при жевании пищи.
Поэтому для оценки эффективности протезирования целесообразно знать направление силы общей реакции (R) при IKP и глотании. Однако, большой угол между осью корня и направлением R (при соотношении бугорков 1:1) (рис. 1) является причиной изменения соотношения бугорков на 5:3, особенно для больных и пожилых пациентов.

Многие авторы на западе (еще в 1930 - 1960 гг.) и в дальнейшем в РФ считали, что для устойчивости зуба надо добиться совпадения направления оси и силы (R). Против этого выступал профессор Катц (СССР) еще в 1937 г. Он считал, что при незначительном угле между осью и направлением силы зуб будет устойчивее, благодаря конической форме корней, увеличения площади периодонта и угла встречи силы и коллагеновых волокон. Однако он, а также ряд других исследователей, считали, что сила нагрузки зависит от мышц и нужно стремиться к совпадению осей корней зубов с их направлением. Мы также считаем, что устойчивость может быть при небольшом угле между осями корней и силами, возникающими со стороны скатов (R), ибо при больших углах зубы будут расшатываться. Очевидно, при малых углах в кости и периодонте возникают резервные силы, усиливающие фиксацию зуба.
Для определения направления силы общей реакции при любой - методике (относительно оси корня зуба) надо перенести равнодействующие сил Rnl, Rn2, Rn3 в одну точку (с) на оси корпя, параллельно их направлениям, и соединить начало и конец стрелок, получив при этом общую силу R (рис. 2). При этом мы воспользовались рекомендациями немецкого ученого Glasser и Таптуновой (МГМСУ), которые считают, что для суждения о действии силы на зуб достаточно учитывать его поперечное сечение.

Рис. 2. Общая реакция R получается при переносе сил опорных реакций Rn1, Rn2, Rn3 на ось корня зуба. Ее можно перенести на жевательную поверхность.

При методике 1:1 считают, что при выполнении всех требований артикуляции, жевательная нагрузка при глотании действует вдоль осей боковых зубов. Мы считаем такое предположение ошибочным, ибо желаемое принимается за действительное и, кроме того, полагаем, что точного совпадения направления нагрузки и оси не должно быть. При этом мы придерживаемся принципа Английского Королевского общества "Ничего на слово", то есть все надо просчитывать.
У молодых и здоровых пациентов биомеханическая реактивность опорных структур намного выше функциональных нагрузок, поэтому для них применяется методика 1:1. Однако у пожилых и больных пациентов опорные возможности пародонта ниже функциональных нагрузок, отчего для них применяют методику 5:3, при которой мобилизуются все резервные силы пародонта и при глотании сила нагрузки действует под небольшим углом к осям боковых зубов. Относительно пациентов среднего возраста, надо учитывать, что с годами опорные возможности пародонта уменьшатся и в ряде случаев следует применить методику 5:3.
При этом мы руководствуемся положением о том, что при утраченной биологической стабилизации следует прибегнуть к биомеханической стабилизации.

Рис. 3. Наша модель 2-х антогонистов позволяет определить:
составляющую силы нормальной реакции (N₁), составляющую силы трения (F пр.), диагональ треугольника Rn (сила опорной реакции) и момент силы (M = Rn · L), уменьшающийся в зависимости от наклона ската.

Нами определены 4 биомеханических явления (N, Fпр., Rn, M) при рассмотрении предложенной модели антагонистов на чертеже (рис. 3) с изображением сил и - их составляющих, а также графическим изображением моментов сил (М = N · L ). На рис.3 представлены составляющие N, Т и их реакции N₁ и Fnp., а также - диагональ параллелограмма, являющаяся гипотенузой Rn и момент силы. Направление общей реакции представлено на другой модели (см. рис. 2). Таким образом, эти 2 модели показывают направления пяти биомеханических явлений.
Предложенные геометрические модели использованы в научной и практической работе (профессор Арутюнов, "Моделирование и анализ функциональных смещений премоляра"; (рис. 4); к.т.н. Чуйко (Харьков) "Особенности биомеханики в стоматологии").

При ортопедическом лечении после определения диагноза составляется план лечения, в котором должны быть определены наклоны корней боковых зубов, относительно вертикали и наклоны скатов бугорков, относительно горизонтали (см. рис. 7).
Эти элементарные расчеты являются планированием конструкции протеза и при методике 5:3 должны включаться в план лечения.
В сложных случаях протезирования целесообразно применить чертеж конструкции, но при простых чертеж не требуется. Достаточно только при первичном применении методики 5:3 расчертить контуры каркаса для ознакомления с особенностями конструирования при определении углов.

Последовательность методики 5:3

(чертеж)

1)
а) Проведение прямой линии, соответствующей поперечному размеру нижнего бокового зуба, которая делится на 8 частей: 5 относятся к опорным бугоркам, а 3 - к неопорным - (рис. 5).
б) От середины прямой проводится вертикальная линия и угол между ней и осью корня (рис. 5).
(На нижней челюсти опорные бугорки находятся с вестибулярной стороны, на верхней - с оральной).

Рис. 5. Деление прямой линии на 8 частей и обозначение угла между осью корня и вертикалью.

Рис. 6. Проведение 2-х линий в вестибулярную и оральную стороны от точки между 5 и 6 частями.

2)
а) Между 5-й и 6-й частями проводят 2 линии: первую - в вестибулярную сторону под углом на 10° больше наклона оси корня (напр.: наклон оси корня - 20°, наклон линии - 20° + 10° = 30°; вторую - в сторону языка, под углом 15° (рис. 6). Больший угол увеличивает расшатывание зуба, меньший - ликвидирует необходимую силу трения.
б) На этих линиях отмечают по 2 отрезка (соответствующих по величине ранее отмеченным 8), окончания которых соответствуют вершинам бугорков, и соединяют их с началом и окончанием отрезка прямой (с 1-й и 8-й точками).- рис.7.

Рис. 7. Разметка 2-х отрезков, окончания которых соответствуют вершинам бугорков и соединение их с началом и окончанием прямой линии.

Рис. 9. Угол между силами N и Rn всегда составляет 8,5°.

Эти прямые линии являются ориентирами (хордами) скатов, которым можно придать небольшой рельеф, соответствующий жевательной поверхности (в лаборатории).

Заключительная проверка эффективности методики состоит в учете величины углов и действующих при этом нагрузок (рис. 8):
- наклон корня зуба - 20°,
- наклон центрального ската - 20° + 10° = 30°,
- расположение силы опорной реакции (N) от горизонтальной линии - 60° (90° от центрального ската),
- угла между N и Rn = 8,5° (одинаковый в каждом случае, что вытекает из рассмотрения параллелограмма сил и логарифма угла между N и Fпр. (см. рис. 9).
Общий наклон силы Rn при глотании: 30° + 60° + 8,5° = 98,5°.
Угол между наклоном центрального ската и осью корня 100° (70° - между осью и горизонтальной линией, 30° - наклон центрального ската). Следовательно, сила опорной реакции Rn в 1,5° от оси.

Важным обстоятельством является то, что жевательные мышцы действуют в сагиттальном направлении, а изложенные нами расчеты происходят в трансверзальном направлении. Следовательно Rn наших расчетов - это составляющая силы, возникающей в сагиттальном направлении, между которыми возникает небольшой угол, достаточный для устойчивости зуба. Однако, чтобы добиться такого небольшого угла, надо в трансверзальной плоскости добиться направления силы вдоль оси.
При этом в периодонте возникает только сила тяги, то есть выпрямление (растягивание) коллагеновых волокон, в результате чего возникает равномерное напряжение вокруг корня и нормальное распределение меры внутренних сил в костной ткани (р = N/S).
Методика составлена с учетом современных данных физики, ее разделов теоретической механики (статики, определяющей условия равновесие зубов при действии жевательных сил, и кинематики, учитывающей их геометрические свойства без учета сил). Благодаря этому сила действует под незначительным углом к оси зуба, обеспечивая его равновесие, а применение системы сходящихся сил и их разложение при скольжении в стороны (геометрический способ сложения сил в теоретической механике) - в комплексе соответствуют системному подходу в ортопедической стоматологии.
Особенностями методики являются:
1) сила жевательной нагрузки действует посредине окклюзионных поверхностей верхних и нижних зубов (при 1:1 - в стороне) и
2) линия действия жевательной нагрузки совпадает с межальвеолярными линиями
(совпадение середины жевательной поверхности с межальвеолярными линиями, осями зубов и направлением нагрузки - важнейшие факторы равновесия зубов, отсутствующие при всех ныне существующих в мире методиках (рис. 10 а, 10 б; рис. 11 а, 11б).


Рис. 10а	Рис. 10б

Рис. 11а	Рис. 11б

3) Цифры 5 и 3 соответствуют ряду Фибоначчи (5:3; 8:5; 13:8; 21:13 и т.д.), относящиеся к "золотому сечению" - 1,6, то есть числам, сумма которых (в нашем случае) равна 8 (5+3) относится к большему (5), как это большее к меньшему (3), 8:5 - 5:3. При делении этих чисел получается 1,6.
Многие театры, музеи и дворцы мира воздвигнуты по принципу "золотого сечения" (Большой театр, Ковент - Гарден - Лондон, Парфенон - Греция).
Принцип "золотого сечения" используется также в музыке и поэзии, однако нашел применение в методике 5:3, когда при глотании, то есть около 2-2,5 тысяч раз в день, сила жевательной нагрузки действует вдоль осей боковых зубов (см. рис 8).
4) При концевых дефектах и значительной атрофии костной, ткани не выставляются вторые моляры, а при недостаточной их протяженности вместо 2-х моляров применяют премоляр и моляр. При атрофии всего альвеолярного отростка для сокращения давления - лингвализированную окклюзию.
5) Для уменьшения момента силы, возникающего между вершиной бугорка и межальвелярной линией, применяются более узкие боковые зубы.
Следует отметить, что Коник (1973, Полтава) считал, что невозможно добиться совмещения осей антагонистов с межальвеолярными линиями. Однако при предложенной нами методике 5:3 это осуществлено.
Некоторые особенности или весь комплекс необходимо использовать для пожилых и больных пациентов, для лиц, страдающих заболеваниями пародонта, участников ВОВ, нуждающихся в увеличении биомеханической реактивности опорных структур и применении в клинике принципа "свободной центральной окклюзии" ( Ramfiord, Ash, 1983) при котором происходит скольжение между IKP и RKP ("скольжение по центру"), способствующему беспрепятственным движениям нижней челюсти в различных направлениях. Весь комплекс обеспечивает достижение гармоничной окклюзии.