正畸生物力学与力系统
正畸生物力学是研究矫治器所施加的力和力矩如何移动牙齿并重塑支持结构。它将每颗牙齿视为悬浮在牙周膜中的刚体，因此力的施加方式——其大小、方向以及相对于牙齿阻力中心的施力点——决定了牙齿是倾斜、平移、旋转还是扶正。该领域汇集了控制牙齿移动的机械原理。
Definition
正畸生物力学是将静力学和刚体力学原理应用于牙齿的受控移动，描述了矫治器施加的力系统（力和力矩）如何在牙周和骨骼支持下产生特定类型的牙齿位移。
Scope
该领域涵盖了向牙齿施力的物理学、力矩、力偶和阻力中心的概念、最佳力大小和持续时间的问题、空间三个平面上的移动，以及支抗的控制，以实现预期的移动同时抵抗非预期的移动。它将这些视为机械和生物学原理，而非分步临床操作。
Sub-topics
Core questions
- 力的施加方式如何决定所产生的牙齿移动类型？
- 牙齿的阻力中心是什么？它为何决定倾斜与平移？
- 是否存在一种既能有效移动牙齿又能保护牙周组织的力量大小？
- 支抗是如何构思和控制的，以使反作用力不损害治疗目标？
Key concepts
- 力与力矩作为力系统
- 阻力中心与旋转中心
- 决定移动类型的力矩与力之比
- 力偶与牙根位置的控制
- 最佳（轻柔、持续）力
- 支抗与牛顿第三定律反作用力
- 静定与静不定矫治器
Mechanisms
牙齿在机械上表现为受牙周膜和牙槽骨约束的刚体。施加在托槽上的单个力不通过牙齿的阻力中心，因此它会产生平移趋势和力矩，导致牙冠和牙根以不同方式移动（倾斜）。添加一个平衡力偶会改变力矩与力的比率并移动旋转中心，从而实现平移或牙根移动。生物学反应——骨骼和韧带在压力和张力下的重塑——将这种持续载荷随着时间转化为牙齿移动，这将机械力系统与分段弓和力大小文献中描述的细胞反应联系起来。
Clinical relevance
生物力学原理解释了矫治器为何以特定方式设计和调整，以及同一根弓丝为何会根据其连接方式产生不同的移动。理解力系统是评估正畸技术和证据的一部分；本条目描述了机械和生物学原理，并非个体化治疗指导的来源。
Evidence & guidelines
大部分基础知识来源于分析和实验室力学（例如史密斯和伯斯通关于牙齿移动力学的论述以及伯斯通的分段弓原理），并辅以动物和临床研究的力与组织反应。最佳力大小等定量问题已通过数学建模和系统评价进行研究，这些研究一致指出证据基础有限且异质。
History
正畸力学在整个二十世纪都借鉴了经典的刚体静力学。卡尔·雷坦（Kaare Reitan）在世纪中叶的组织学研究将施加的力与组织反应联系起来，查尔斯·伯斯通（Charles Burstone）从20世纪60年代开始的工作使力系统方法正式化，引入了分段弓概念以及系统地使用力矩和力偶来控制牙齿移动。史密斯和伯斯通1984年的综合研究将这些原理整合到当代教学中使用的框架中。
Key figures
- Charles J. Burstone
- Robert J. Smith
- Kaare Reitan
Related topics
Seminal works
- smith-burstone-1984
- burstone-1962
- ren-2004
Frequently asked questions
- 正畸中的力系统是什么？
- 它是作用于牙齿的力和力矩的组合。因为移动类型取决于整个系统而非单独的力，所以正畸力学分析牙齿所受的合力与合力矩。
- 为什么相同的力会以不同方式移动不同的牙齿？
- 产生的移动取决于力相对于每颗牙齿阻力中心的作用位置，以及力矩与力之比，这些因素随牙根长度、骨支持和矫治器与牙齿的连接方式而变化。