Ортопедическая стоматология и биомеханические реакции

Биомеханика - это раздел физики, который изучает взаимодействие нижней челюсти и зубов с окружающими структурами. При движении и контактах зубов возникают механические явления (N - сила нормальной реакции, упругости, F - сила трения, Rn - сила опорной реакции, R - общая сила, М - момент силы, расшатывающий зубы). Действие этих сил на зубы и пародонт зависит от их параметров (величины, направления, точки приложения).
Поскольку при использовании клинических методик осуществляются контакты зубных рядов, то в результате их взаимодействия возникают силы. Следовательно, эти действия являются биомеханическими, что требует их учета в применяемых методиках.
Так, при сжатии пищи между зубами возникают силы нормальной реакции и трения, направление которых следует учитывать относительно центра сопротивления на оси зуба.
Функциональные (клинические) процессы в полости рта - дробление пищи, скольжение, глотание - вызывают согласно принципу равенства действия и противодействия (3-й закон Ньютона) указанные выше механические силы, что является биомеханической реакцией. Отсюда, при суперконтактах и наличии почти всех зубов, несмотря на направление силы, действующей на них в сторону щек или языка, величина силы будет незначительной. Однако при нескольких парах антагонистов и суперконтактах ее величина возрастает, поэтому следует изменить направление силы и сориентировать вдоль осей сохранившихся зубов или под незначительным к ним углам (0-15°), чтобы уменьшить их расшатывание (момент).
Мы считаем, что протезирование и биомеханика - это две стороны одной медали, и без знания аксиом физики ортопедическая стоматология обречена на стагнацию. Преодоление этих недостатков - задача ортопедии сегодняшнего дня. С грустью приходится отмечать, что в ВУЗах не изучают механические явления в полости рта. Кроме того, некоторые авторы критически оценивают роль биомеханики, например в изданной в 2005 г. монографии проф. Хватовой сказано: "Старый термин "биомеханика" - более узкое понятие, которое обозначает использование чисто механических и математических законов для изучения живых объектов".
Это представление опровергается многими учеными. Тем не менее, в учебниках и монографиях по ортопедической стоматологии в нашей стране и за рубежом основным понятиям биомеханики зуба уделяется недостаточно внимания. Иногда в них встречаются и не совсем верные постулаты.
В результате такое явление как сила нередко трактуется без учета того факта, что сила - вектор, обладающий тремя параметрами: величиной, направлением и точкой приложения. Все они важны, но направление нагрузки на зубы - особенно, так как она может действовать в стороны щек, языка (нарушая равновесие) или вдоль корня. Задача врача - добиться того, чтобы воздействие этих сил было наименее отрицательным для опорного аппарата - коллагеновых волокон, костных трабекул, сосудов. Для рационального лечения пациентов необходимо правильное планирование конструкции протезов, то есть определение: наклонов корней боковых зубов (относительно вертикали), в зависимости от чего техник смоделирует центральные скаты жевательных зубов на 10° больше, и наклонов скатов неведущих бугорков (относительно горизонтали) - 15°.
Для решения этих задач в дополнение к эмпирической (1:1) методике разработана рациональная методика протезирования - 5:3. Ее применение обеспечит сохранение устойчивости зубов на более длительное время, что необходимо для страдающих заболеваниями пародонта и пожилых людей, для которых она, главным образом, и разрабатывалась.
Да, методика 5:3 сложнее - не обойтись без составления чертежа коронки, корня и направления сил для определения угла между осью и полной силой как параметра, характеризующего момент силы. Однако эта методика дает и лучшие результаты.

Две методики конструирования окклюзии

При использовании методики одинакового соотношения бyгopков жевательных зубов 1:1 действия врача основаны на опыте и предположениях, а не на расчете.
Мы считаем, что это соотношение должно быть 5:3, то есть одни бугорки больше других. Повторимся, сила - это вектор, имеющий 3 параметра. Учитывая, что силы могут действовать в стороны щек, языка или вдоль корня, следует применять аксиомы физики о направлении действия сил. Нельзя полагать, что сила жевательной нагрузки действует всегда вдоль корня зуба, так как следует учитывать, что направление силы зависит от скатов боковых зубов. Чем круче скаты, тем больше расшатывается зуб. Основой длительного функционирования зубов является их устойчивость при действии наибольших сил, что происходит при глотании пищи, при котором развиваются силы в 3-3,5 раза больше, чем при обычном жевании. При этом напряжения опорных тканей вокруг корней зубов должны быть равномерными.


Рисунок из книги проф. В.А.Хватовой.
Соотношение правых и левых моляров и трансверсальной плоскости на рабочей (а) и балансирующей (б) сторонах.
1 - групповые рабочие контакты;
2 - двухсторонняя сбалансированная окклюзия
(создается на съемных протезах при полном отсутствии зубов).
В действительности при контактах на балансирующей стороне сила опорной реакции (Rn) имеет направление к десне, а не языку.


При использовании методики 5:3:
- Действие силы имеет направление вдоль осей боковых зубов и межальвеолярных линий, соединяющих наиболее выносливые области обеих челюстей, что увеличивает их устойчивость при глотании (RKP).
- С целью уменьшения давления на слизистую оболочку проводится уменьшение длины зубных рядов (при расстановке зубов), при которой больные и пожилые пациенты быстрее привыкают к протезам.
- Учитывается принцип независимости действия сил, согласно которому сила жевательной нагрузки при давлении на скаты делится на силу нормальной реакции и силу трения, причем первая в 6,5 раз превышает вторую. Поэтому при акте жевания в точке приложения силы к скату всегда надо учитывать 2 силы или заменяющую их силу опорной реакции Rn.
- Наиболее опасный для устойчивости зубов момент силы равен нулю, то есть жевательные зубы, воспринимающие большую нагрузку при жевании, действующую вдоль осей корней, не подвергаются расшатыванию.
- Имеется возможность определения общего давления на зуб, без чего невозможно вычислить момент силы - главный параметр сохранения зуба.
- Учитывается, что один из параметров силы - направление - возникает в зависимости от крутизны скатов, а не от расположения жевательных мышц, как подразумевает эмпирическая методика.
- Принимается в расчет тот факт, что горизонтальные силы, перемалывающие пищу, меньше вертикальных сил, выполняющих основную функцию давления (F < N).
- Точно определяются направления сил, без чего в ряде учебников неверно трактуется действие сил при контактах зубных рядов.
Таковы преимущества методики 5:3.


Рисунок из книги проф. В.Н.Трезубова


Биомеханика в ортопедии

Ряд крупных ученых России убежден в том, что в стоматологии должны применяться сведения многих наук. Однако, наряду с этим существует мнение, согласно которому физика - инженервная наука - не должна применяться в медицинских интересах. Для доказательства необдуманности такого подхода ниже публикуются некоторые известные, но недостаточно популярные у стоматологов положения, которые учитываются методикой 5:3.
- "Свободная центральная окклюзия" (Ramfjord Ach-1983), обусловлена скольжением по центру - ямками первых моляров.
- Момент силы (расшатывающее действие) - действие под углом. Например: сила в 10 кг вдоль оси менее опасна для устойчивости зуба, чем сила 5 кг под углом.
- Сила трения исчезает при наклоне скатов - 8,5°, что является причиной вынужденного сдвига нижней челюсти при акте жевания и болезней ВНЧС.
- При жевательной нагрузке на всю окклюзиониую поверхность действуют (при рассмотрении в одной плоскости) силы, возникающие в трех точках скатов и моменты сил, вызывающие наклон зуба.
Величину силы регулирует пациент, не применяя жесткую пищу, а момент силы определяют, учитывая угол между осью корня и полной реакцией (R). При соотношении (5:3) этот угол равен 0° - тогда сила действует вдоль оси.
- При глотании (5:3) момент силы равен 0 и в контакте находятся только середины боковых зубов.
Для сокращения силы при глотании и соотношении 1: 1 надо, чтобы углы наклона центральных скатов были на 10° больше наклонов осей корней. При таком соотношении силы будут действовать параллельно оси, но в стороне от нее.
- Момент силы (М) является основным фактором, расшатывающим зуб. Поскольку он определяется и в зависимости от угла между осью корня и реакцией (R), следует определить ее направление. Лучше всего это выполнить на оси корня, в результате чего получается R расчетная. Ее переносят на жевательную поверхность, где она называется R реальная.
- Более опасными для устойчивости зуба являются вертикальные силы. Горизонтальные нагрузки в несколько раз меньшей величины возникают за счет силы трения.
- Фиксация протеза зависит от длины плеч кламмеров. При удлинении плеч в 2 раза, их упругость увеличивается в 5 раз, что улучшает фиксацию протеза (одноплечевые, кольцевые кламмеры). Кроме того, уменьшается нагрузка на опорный зуб (Тимошенко).
- При концевых дефектах и изготовлений бюгельных протезов необходимо пользоваться графиком распределения сил между зубом и альвеолярным отростком.
- Давление (р) - это интенсивность сил жевательной нагрузки. Напряжение (р) кости и фиксирующих корень волокон - это мера внутренних сил. Оба измеряются отношением силы к поверхности. Но напряжение - это отношение силы к 1 мм2 измеряемое в Паскалях (1 Па = Н/Т мм2), а давление - отношение силы ко всей жевательной поверхности. Потому целесообразно применение узких боковых зубов, окклюзионная поверхность которых меньше, в результате чего возрастает сила жевательного давления.
Это лишь некоторые моменты, которые учитывает методика 5:3. Убедительно?

Популярная биомеханика По поводу значения физики в жизни и ортопедической стоматологии приведем несколько примеров: - Лом длиной 1 м, вес 10 кг. Если держать его за конец, то М = N · L, М = 10 кг ·  100 см =1000 кг-см. Если держать лом посредине, тогда на обе половины действуют 2 момента силы (М1 и М2). М1 = 5 кг · 50 см = 250 кг · см; М2 = 5 кг · 50 см = 250 кг · см. Удержать лом за конец невозможно, но держать его посредине сумеют многие. Пример показывает значение места приложения нагрузки. На зубах тоже может быть аналогичная ситуация, когда один скат намного круче второго. - По величине нагрузки нельзя судить о выносливости зуба, так как эффективность дробления пищи зависит не только от силы, но и от давления, то ость отношения величины силы к площади контакта (р = N / S). В норме должны быть точечные контакты; при стираемости, даже в обычных условиях, площадь контактов увеличивается. Например: при S = 5 мм· 5 мм = 25 мм2; N = 100 Н; давление р = 100 Н /25 мм = 4 Н /мм2, т.е. давление будет незначительным и больные вынуждены сильнее сжимать челюсти, что приводит к утомляемости мышц и их патологии. При гармоничной окклюзии площадь всех жевательных поверхностей = 4 мм2, а одной стороны - 2 мм2 (Schulz-Bongert). Кроме того, в норме затрачиваются меньшие усилия, например 50 Н. В таком случае р = 50 Н / 2 мм2 = 25 Н/мм2, что намного эффективнее. - При глотании (а это может происходить до 2000 раз в день) в случае использования методики 5:3 сила жевательной нагрузки действует вдоль оси корня зуба, в результате чего возникают равномерные напряжения опорных тканей.

Сравнительная характеристика эмпирической и рациональной методик
Эмпирическая методика (1:1) Середины верхних зубов - на межальвеолярной линии При глотании Rn в стороне oт межальвеолярной линии и середины Одинаковый подход к протезированию пациентов разных возрастов	Рациональная методика (5:3) Середины верхних и нижних зубов совпадают с этой линией Полная сила Rn действует вдоль межальвеолярных линий, посередине В пожилом возрасте - более узкие зубы, укорочение зубного ряда (вместо 6¦6 - 7¦7)

ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ

Ваше имя

Обратный e-mail

Сообщение

Число на картинке: