正畸矯治中的生物力學(xué)及生物學(xué)原理生

1、正畸矯治中的生物力學(xué)及生物學(xué)原理四川大學(xué)華西口腔醫(yī)學(xué)院正畸教研室趙志河第一部分 牙移動的生物力學(xué)一、力學(xué)基本概念（一）力、力矩和力偶1. 力（ Force ）： 力指物體間的相互機(jī)械作用。使物體運動狀態(tài)發(fā)生變化（外效應(yīng)）或使物體發(fā)生變形（內(nèi)效 應(yīng)）。力為矢量，有三個基本要素:大小、方向和作用點。2. 力矩 （Moment） ：力的大小X力到旋轉(zhuǎn)中心的垂直距離（力臂）該乘積取正負(fù)號以區(qū)別轉(zhuǎn)動的方向，（一般以逆時針方向為正，反之為負(fù)）。M=F X d（二）阻力中心和旋轉(zhuǎn)中心1. 阻力中心 （Center of Resistance） ： 物體周圍約束其運動的阻力的簡化中心。 在自由空間中，物體的阻

2、力中心即是其質(zhì)心 。 在重力場中，物體的阻力中心即是其重心 。受約束的物體 （如牙槽骨中的牙 ）其阻力中心決定于周圍環(huán)境的約束狀態(tài)。牙根長度、形狀、數(shù)目、牙槽嵴頂高度影響牙周面積 決 定阻力中心位臵?單根牙：牙長軸上，牙根冠向1/3 與中 1/3 之間（約冠向 2/5 ）?多根牙：根分叉下根下1-2mm 處。組牙的阻力中心（了解）2. 旋轉(zhuǎn)中心 （Center of Rotation） ：物體在外力作用下轉(zhuǎn)動時所圍繞的點。 旋轉(zhuǎn)中心隨外力及力矩的變化而變化。阻力中心是物體固有的，不變的。與外力的大小、方向、作用點和力矩的大小無關(guān) 旋轉(zhuǎn)中心是可變的，隨外力的改變而改變二、正畸牙移動的類型(一)

3、正畸牙移動的類型1. 傾斜移動 (tipping movement): 牙冠與牙根作相反方向移動(最常見) 。2. 整體移動 (bodily movement) ：牙冠與牙根作相同方向等距離移動。3. 控根移動 (controlling root movement) ：牙冠不動而牙根移動。(1 )轉(zhuǎn)矩 (torque) ：唇 (頰)舌向控根移動(2 )豎直 (upright) ：近遠(yuǎn)中向控根移動4. 垂直移動 (vertical movement) ：整體移動另一形式。伸出移動 (extrusion movement) ：向 he 方垂直移動壓入移動 (intrusion movement)

4、：向根方垂直移動。5. 旋轉(zhuǎn)移動 (rotation movement) ：牙體繞牙長軸的轉(zhuǎn)動。(二) 牙移動的最基本方式：1. 平動 (translation) ：當(dāng)一外力力線通過牙的阻力中心時，牙產(chǎn)生單純平動，此時旋轉(zhuǎn)中心距 阻力中心無窮遠(yuǎn)。牙產(chǎn)生2. 轉(zhuǎn)動 (rotation) ：當(dāng)一力偶在以阻力中心為圓心在對應(yīng)的等距離處反向作用于牙體時， 單純轉(zhuǎn)動，此時旋轉(zhuǎn)中心在阻力中心處。單純的平動 +單純的轉(zhuǎn)動 = 復(fù)合類型牙移動經(jīng)過牙阻力中心的力 F+單純的力偶矩M(M')=產(chǎn)生復(fù)合類型牙移動三、牙控制性移動的力學(xué)原理矯治力的的第一和第二要素：方向和作用點 矯治力作用線通過牙的阻力中心：

5、牙平移 矯治力作用線不通過牙的阻力中心：牙轉(zhuǎn)動 牙的阻力中心在根部，而臨床的力作用點位于冠部，矯治力的作用線不通過牙的阻力中心。這 樣就只能產(chǎn)生轉(zhuǎn)動傾斜移動 已知：單純的平動 +單純的轉(zhuǎn)動 =復(fù)合類型牙移動 已知：復(fù)合類型牙移動 =單純的平動 +單純的轉(zhuǎn)動 結(jié)論：要達(dá)到平動 加一個反方向力偶矩來平衡 為了達(dá)到整體移動就必須在牙冠上加一個反方向(逆時針)的力偶矩對抗牙轉(zhuǎn)動 由此可見： 當(dāng) M' = M 時牙平移當(dāng)M' V M時一牙冠移 > 根移當(dāng)M'> M時一牙冠移V根移牙移動的控制原理(了解) :1) M ' /F 比率決定了旋轉(zhuǎn)中心的位臵，從而控制

6、牙移動的類型，通過調(diào)整M' /F 比率，可以獲得我們所需要的牙移動類型。2) 旋轉(zhuǎn)中心的位臵依賴于M' /F比率，而不單獨依賴于M'或F。3) 雖然 M' /F 比率決定了旋轉(zhuǎn)中心的位臵,但這是在阻力中心位臵一定的情況下，如果周圍約束環(huán)境變化而導(dǎo)致阻力中心位臵改變，即使M' /F 比率一樣，旋轉(zhuǎn)中心的位臵也不同。四、臨床矯治力(一) 矯治力的來源1. 金屬彈性絲2. 各種橡皮圈3. 永磁體4. 肌肉收縮力(二) 矯治力的分類1. 以矯治力的強(qiáng)度大小分： 重力(heavy force ) 口外牽引力，大于 350g 中力(medium force )弓絲簧

7、曲，大于 60g小于350g2.按矯治力的作用時間來分 持續(xù)力 (Continued Force) 間歇力 (Interrupted Force) 間斷力 (Intermittent Force) 輕力(light force )乳膠橡皮圈，小于 60g：輕力，持續(xù)溫和、衰減緩慢、比較恒定的力。：力量較大、持續(xù)時間短，衰減很快的力。：間斷的、大小較恒定的矯治力，如戴用口外弓。3. 按矯治力產(chǎn)生的方式來分 機(jī)械力：由矯治器及其附件所產(chǎn)生的機(jī)械彈力 肌能力：利用肌肉收縮產(chǎn)生的力 磁力4. 按矯治力的作用效果分 正畸力 (Orthodontic Force)：只使牙齒移動的力，力量較小。 矯形力 (

8、Orthopedic Force)：能影響頜骨形態(tài)、生長的力，力量較大。(三) 矯治力的大?。?. 物理學(xué)原則：F矯F阻。矯治力必須大于牙周阻力、弓絲的摩擦力。2. 生物學(xué)原則：能有效促進(jìn)組織改建，但又不引起不可逆的組織損傷。 牙移動力閾值：促進(jìn)牙移動的最小力值 最適力 (Optimal Force) ：能有效促進(jìn)牙周組織改建，使牙產(chǎn)生理想的移動 差動力 (Differential Force) ：同樣大小的力作用于不同的牙齒引起有差別的移動現(xiàn)象3 臨床判斷矯治力大小是否合適當(dāng)標(biāo)準(zhǔn) 無明顯自覺疼痛； 叩診無顯著反應(yīng)，矯治牙無顯著松動； 錯位牙改位明顯而支抗牙不變或變化不明顯； X 線片示牙根及

9、牙周組織無病理改變。五、支抗及其控制 (重點 )(一)支抗的概念支抗 (Anchorage) ：就是支持矯治力，抵抗矯治力的反作用力。它由一組用于控制矯治力復(fù)合結(jié) 構(gòu)構(gòu)成，包括：抗基牙，頜骨，頭枕部，矯治器，口外裝臵等。(二)支抗類型1. 交互支抗 (Reciprocal anchorage) ：利用牙齒移動時產(chǎn)生的反作用力來移動牙齒2. 加強(qiáng)支抗 (Reinforced anchorage) ：分散反作用 多數(shù)牙支抗 頜間支抗 用一頜的牙弓和頜骨作支持，以矯治對頜的牙、牙弓和頜骨。 口外支抗 用頭的頂枕頸部作支持，以矯治牙、牙弓和頜骨。 穩(wěn)定支抗 在牙周膜面積相等的情況下，整體移動所需的矯治

10、力大于傾斜移動，因此，可以用一組牙的 整體移動來對抗另一組牙的傾斜移動，使整體移動的一組牙不動或移動很少，只讓傾斜移動的 一組牙移動。3. 差動力支抗 (Differential anchorage)同樣大小的力作用于兩個或兩組不同的牙齒, 根據(jù)其產(chǎn)生的組織反應(yīng)不同，使需要移動的牙得以移動，不需移動的牙很少移動甚至不動。其基礎(chǔ)是牙周膜面積的差異。第二部分 牙移動的生物學(xué)一、牙周組織生物學(xué)特性(自習(xí))二、正畸矯治中的組織反應(yīng)基本概念 壓力區(qū)：當(dāng)外力施加于牙齒上時，與牙移動方向相應(yīng)的牙周組織面所承受的壓力變窄 張力區(qū)：當(dāng)外力施加于牙齒上時，與牙移動方向相反的牙周組織面所承受的牽引力變寬 (一)牙周

11、組織的反應(yīng)(重點 P105)1. 牙周膜的生物學(xué)反應(yīng)矯治力適當(dāng)時 (<20-26g/cm3) 壓力區(qū)：牙周膜血管受壓，牙周間隙變窄，細(xì)胞分化加快，出現(xiàn)大量破骨細(xì)胞(48-72 小時)張力區(qū)：牙周纖維拉長，牙周間隙變寬，成骨細(xì)胞活動增加，形成類骨樣組織 矯治力過大時 壓力區(qū)：牙周膜壓閉或壓破，局部玻璃樣變，細(xì)胞壞死，細(xì)胞分化中止 張力區(qū)：牙周纖維被撕裂，細(xì)胞分化過程中止玻璃樣變( Hyalinized area )重點 又叫透明樣變性，是指牙周膜在受壓后所發(fā)生的無結(jié)構(gòu)樣變性。牙周韌帶正常結(jié)構(gòu)消失，血管 受壓破裂至成分消失，膠元纖維結(jié)構(gòu)不清，形成嗜伊紅均質(zhì)狀物質(zhì)。 保持：發(fā)生進(jìn)一步的組織改變

12、張力區(qū)：類骨樣組織被骨組織取代，骨樣組織T束狀骨T通過鈣化形成哈佛氏系統(tǒng)的板狀骨 壓力區(qū)：剩余有破骨細(xì)胞，骨樣組織沉積在吸收區(qū)，適當(dāng)?shù)臅r候形成束狀骨T鈣化成板狀骨牙周纖維改建多數(shù)在 6 個內(nèi)月完成但旋轉(zhuǎn)移動后，游離齦纖維和越膈纖維等改建緩慢。2. 牙槽骨的改變受力后 3-4 天，開始牙槽骨的改建，達(dá)到新的平衡受壓區(qū)破骨細(xì)胞增多 ，破骨形式有兩種： 直接性骨吸收(Fron tai resorptio n)重點指破骨細(xì)胞直接在牙槽骨的正表面進(jìn)行骨質(zhì)吸收在無透明樣變或在透明樣變組織清除之后兩種情況才能產(chǎn)生直接性骨吸收。 間接性骨吸收(Un dermi ning resorption )重點 又稱“潛

13、行性骨吸收”或“挖掘性骨吸收”，指牙周組織發(fā)生透明樣變后，破骨細(xì)胞在相對于透明樣變的骨髓腔內(nèi)表面及透明樣變區(qū)周緣進(jìn)行骨吸收。矯治力過大易導(dǎo)致間接性骨吸收，常使被矯治的牙齒過度松動、疼痛，減慢牙移動速度，恢復(fù) 時易發(fā)生牙根骨粘連。3. 牙齦的改變(略)(二) 牙體組織的改變1. 牙骨質(zhì)：透明樣變清除后，壓力區(qū)的牙骨質(zhì)有輕微吸收，牙本質(zhì)的吸收在加力停止后可很快 得到修復(fù)。2. 牙髓 : 矯治力適當(dāng)時牙髓可出現(xiàn)輕度充血，牙髓敏感性增高；矯治力過大時，嚴(yán)重充血、 水腫、空泡樣變，牙髓壞死。(三) 下頜骨及顳下頜關(guān)節(jié)的改建 下頜骨受矯形力時，下頜骨及顳下頜關(guān)節(jié)均會產(chǎn)生適應(yīng)性改建1. 導(dǎo)下頜向前：關(guān)節(jié)凹：前壁吸收，后壁增生髁狀突：前緣吸收，后緣增生下頜枝：前緣吸收，后緣增生下頜角：變鈍下頜體：變長2. 移下頜向后：組織改變與導(dǎo)下頜向前相反（四）對恒牙胚，腭中縫，面部肌的影響三、五種牙移動類型的組織反應(yīng)（自學(xué)）四、影響牙移動的因素（一）矯治力1. 力的方向： 施力方向決定牙移動方向和類型。2 . 力的大?。?力過大：引起的透明樣變范圍大，透明樣變組組織吸收的時間也長，牙移動速度減慢。 力過?。翰蛔阋钥朔乐茏枇?，牙不移動。臨床上提倡使用最適力。3. 力的持續(xù)時間： 間斷力：引起的透明樣變性范圍大、持續(xù)時間長；且力量消失快，因此牙移動緩慢 持續(xù)而柔和的力：透