Ортодонтическая биомеханика и системы сил
Ортодонтическая биомеханика — это изучение того, как силы и моменты, создаваемые аппаратами, перемещают зубы и изменяют форму поддерживающих структур. Она рассматривает каждый зуб как жесткое тело, подвешенное в периодонтальной связке, так что способ приложения силы — ее величина, направление и точка приложения относительно центра сопротивления зуба — определяет, будет ли зуб наклоняться, перемещаться поступательно, вращаться или выпрямляться. Эта область объединяет механические принципы, лежащие в основе контролируемого перемещения зубов.
Definition
Ортодонтическая биомеханика — это применение принципов статики и механики твердого тела к контролируемому перемещению зубов, описывающее, как системы сил (силы и моменты), приложенные аппаратами, вызывают определенные типы смещения зубов в пределах периодонтальной и скелетной поддержки.
Scope
Эта область охватывает физику приложения силы к зубам, понятия момента, пары сил и центра сопротивления, вопрос оптимальной величины и продолжительности силы, перемещение во всех трех плоскостях пространства и контроль опоры, чтобы намеченные движения были достигнуты, а нежелательные — предотвращены. Она рассматривает эти аспекты как механические и биологические принципы, а не как пошаговые клинические процедуры.
Sub-topics
Core questions
- Как способ приложения силы определяет тип результирующего перемещения зуба?
- Что такое центр сопротивления зуба и почему он определяет наклон или поступательное перемещение?
- Существует ли такая величина силы, которая эффективно перемещает зубы, щадя периодонтальные ткани?
- Как концептуализируется и контролируется опора, чтобы реактивные силы не подрывали цель лечения?
Key concepts
- Сила и момент как система сил
- Центр сопротивления и центр вращения
- Отношение момента к силе, определяющее тип движения
- Пара сил и контроль положения корня
- Оптимальная (легкая, непрерывная) сила
- Опора и реакция по третьему закону Ньютона
- Статически определимые и неопределимые аппараты
Mechanisms
Зуб механически ведет себя как жесткое тело, удерживаемое периодонтальной связкой и альвеолярной костью. Единичная сила, приложенная к брекету, не проходит через центр сопротивления зуба, поэтому она вызывает как тенденцию к поступательному перемещению, так и момент, заставляя коронку и корень двигаться по-разному (наклоняться). Добавление уравновешивающей пары сил изменяет отношение момента к силе и смещает центр вращения, позволяя осуществлять поступательное перемещение или перемещение корня. Биологический ответ — ремоделирование кости и связки под давлением и натяжением — преобразует эту постоянную нагрузку в перемещение зуба со временем, что связывает механическую систему сил с клеточным ответом, описанным в литературе по сегментированным дугам и величине силы.
Clinical relevance
Биомеханические принципы объясняют, почему аппараты разрабатываются и регулируются именно так, а также почему одна и та же дуга может вызывать различные движения в зависимости от способа ее установки. Понимание систем сил является частью оценки ортодонтической техники и доказательств; эта статья описывает механические и биологические принципы и не является источником индивидуальных инструкций по лечению.
Evidence & guidelines
Большая часть фундаментальных знаний получена из аналитической и лабораторной механики (например, описание Смитом и Берстоуном механики перемещения зубов и обоснование сегментированной дуги Берстоуна), дополненных исследованиями на животных и клиническими исследованиями силы и реакции тканей. Количественные вопросы, такие как оптимальная величина силы, были изучены с помощью математического моделирования и систематических обзоров, которые последовательно отмечают, что доказательная база ограничена и неоднородна.
History
Ортодонтическая механика опиралась на классическую статику твердого тела на протяжении двадцатого века. Гистологические исследования Кааре Рейтана в середине века связали приложенную силу с реакцией тканей, а работы Чарльза Берстоуна с 1960-х годов формализовали подход к системам сил, введя концепцию сегментированной дуги и систематическое использование моментов и пар сил для контроля перемещения зубов. Синтез Смита и Берстоуна 1984 года объединил эти принципы в основу, используемую в современном преподавании.
Key figures
- Charles J. Burstone
- Robert J. Smith
- Kaare Reitan
Related topics
Seminal works
- smith-burstone-1984
- burstone-1962
- ren-2004
Frequently asked questions
- Что такое система сил в ортодонтии?
- Это комбинация сил и моментов, действующих на зуб. Поскольку тип движения зависит от всей системы, а не только от силы, ортодонтическая механика анализирует результирующую силу и результирующий момент, испытываемые зубом.
- Почему одна и та же сила по-разному перемещает разные зубы?
- Результирующее движение зависит от того, где сила действует относительно центра сопротивления каждого зуба, и от отношения момента к силе, которые варьируются в зависимости от длины корня, костной поддержки и способа крепления аппарата к зубу.