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第13章 牙去移动的生物力学基本原则

欲使牙齿达到理想移动,除了作用力大小、方向和作用点外,还必须注意作用力性质。由于牙齿包埋于牙槽骨中,牙根长度大于牙冠的高度,牙齿的旋转中心位于牙根根尖向约2/3处,使外力的作用点无法置于牙齿的质心(或阻抗中心)。叙述正畸生物力学原则,既要遵循力学基本原则,还要考虑牙齿与牙周组织的解剖、组织的改建。

§§§第一节 矫治力的强度

1、力的四级强度分级 MantinSchwarz用狗做实验,推断出使牙齿移动的力不能大于毛细血管的压力。这样的力不会损伤牙周膜毛细血管。因此,他根据生物学的效应,把作用到牙齿的力分为四级。

(1)力量过小,或时间过短,不足以引起牙周组织的反应。

(2)温和而持久的力,对牙周膜的压力小于毛细血管(<20~26g/mm2)的压力,引起牙槽骨受压部分吸收,但不引起牙组织吸收,停止加力后恢复正常形态的功能。

(3)力的强度大于毛细血管的压力,引起牙周膜缺血,导致组织坏死、吸收,破骨细胞和成骨细胞活动停止,但停止加力后,组织即可恢复正常功能。只有通过“潜行性”骨吸收,清除死骨后,牙齿才能移动。

(4)力的强度大于毛细血管的压力,压毁牙周膜,使牙根与牙槽骨接触,牙根表面吸收引起牙槽骨内膜面挖掘性吸收,牙周膜坏死,牙根吸收,甚至固着联合。

2、临床三级力强度分级 轻度力为60g以下,中度力为60~350g,而重度力为350g。

3、最适宜矫治力临床指征 最适宜矫治力的临床指征:①矫治牙无明显自觉疼痛。②矫治牙无明显叩诊疼痛。③矫治牙无明显松动。④矫治牙根尖及根周无病理改变。⑤矫治牙和颌位效果明显。

§§§第二节 支抗及其原则

1、支抗的概念

(1)抗基:使其他牙齿,对颌牙弓、颌骨产生移动的那些牙、牙弓、颌骨、颅骨等称为抗基。

(2)支抗:以抗基为依托,当作用力使牙、牙弓或颌骨产生移动或形态改变时,抗基本身则可产生一种拮抗作用力的反作用力,即防止抗基移位的阻力。支抗就是一种阻力。

(3)支抗作用:用抗基使其他牙、牙弓、颌骨移动的作用。

2、支抗的种类

(1)按运用力的方式:①简单支抗。倾斜阻力,牙齿可自由倾斜。②交互支抗。两个或两个以上牙齿相互作为支抗,移动方向相反,力量相等而平行。

(2)按照包含颌骨。①颌内支抗:在同一颌骨内,利用一部分牙齿,以推动本牙弓的其他牙齿。如利用牙周面积大的牙齿推动牙周面积小的牙齿。②颌间支抗:利用一颌的全部牙齿,作为抗基,以移动对颌的若干牙齿。

(3)按照支抗的位置。①口内支抗:支抗主要包括牙、黏膜或其他口腔内结构。颌内、颌间、简单、交互均属于口内支抗。②口外支抗:支抗抗基建立在口腔之外,如利用头颈作为支抗,口外唇弓、牵引帽、额兜等,它包括有颈支抗、枕支抗、顶支抗、面支抗。

(4)按支抗的数目分类。①单一支抗:仅包括一个牙齿。②复合支抗:两个以上牙齿。

③增强支抗:增加非牙齿的部作为支抗。

3、支抗的控制原则 支抗的控制原则如下:①使支抗(或抗基)尽可能地远离移动牙。②尽能包含更多的牙齿作为支抗。③尽可能改变正畸力的大小、时间、方向、作用点。④乳牙根吸收过多,恒牙根未完全形成,不能作为支抗。⑤使用差动力原则移动牙齿。⑥使用口外支抗,如使用口外唇弓增强支抗。

§§§第三节 牙齿移动的生物学基础

当正畸力作用于被移动的牙齿,牙齿将在齿槽窝内产生移动。牙齿之所以能够移动,而牙齿本身和齿槽骨又没有产生异常变化,这就意味着在正畸牙移动过程中,存在着复杂的生物学变化。这种复杂的生物学反应基础是:

(1)颌骨可塑性。颌骨和牙槽骨在全身骨骼中最活跃,适应性、可塑性特别强。它们在外力作用下能够进行改建;即通过骨质沉淀与吸收,在增生和吸收的质和量之间保持相互平衡。

(2)牙骨质的抗压性。牙根区域的牙骨质在其外表被覆一层类牙骨质,类牙骨质具有抗压性,保护内层的牙骨质不会发生吸收或改变。在正畸力作用下,类牙骨质所具有的抗压性使牙骨质吸收变化不明显,而主要使齿槽骨发生改建。

(3)牙周膜内环境稳定。受外力作用,牙周膜能根据功能和正畸需要,不断发生更新重建。当外力去除后,牙周膜将又恢复正常的牙周膜宽度,牙周膜与齿槽骨、牙骨质的正常关系。

§§§第四节 正畸牙移动的组织学反应

1、齿槽骨改建 在作用力大小适当的情况下:①牵引区的内侧面和压力区的外侧面,均有成骨细胞活动,新骨沉淀。②牵引区的外侧面,压力区的内侧面,破骨细胞活跃,原有的骨质被吸收。③齿槽骨致密骨板消失,产生横行排列的骨小梁,方向与受力方向一致。④改建的齿槽骨内新骨小梁横向排列,称为“过渡性骨”。新骨小梁一端破骨细胞活跃,骨质吸收;而另一端牙齿成骨细胞活动,骨质沉淀。牙齿停止移动后,过渡性骨可在一年左右变成正常的牙槽骨组织。⑤如果压迫区牙槽骨面吸收是在骨表面直接发生,称为直接骨吸收;当作用力过大时,骨的吸收有时不在牙槽骨内面直接吸收,而在稍远处发生骨吸收,这种吸收为间接骨吸收或潜行性骨吸收(或挖掘性骨吸收)。潜行性骨吸收可使牙齿移动变缓,被矫治牙产生松动、疼痛。

2、牙周膜组织反应 牙齿受矫治力的作用,部分牙周膜受牵弓丨,部分牙周膜受压迫,牙膜生。

(1)张力区:牙周纤维牵拉伸长,间隙增宽,胶原纤维和基质增生,成纤维细胞增殖,成骨细胞分化活跃。外界压力降低或消失,牙周纤维再排列和附着,继而恢复正常的牙周膜宽度。

(2)压力区:牙周膜受压迫而宽度变窄,血管受压,血流减缓,细胞分化,胶原纤维和基质降解,破骨细胞活跃。

3、牙髓组织反应

(1)当矫治力的力值在理想范围之内时,对牙髓反应不大,可能牙髓活性稍微下降,牙齿停止移动后又恢复正常。

(2)当矫治力的力值过大,则会导致牙髓的反应。如果根尖血管阻塞,则可能发生牙髓炎、牙髓变性,甚至坏死,牙冠颜色发生(暗红色)改变。

(3)死髓牙进行治疗后,如果根尖周组织正常,也可以使用外力进行移动。

4、牙骨质组织反应 正畸过程中不可避免地使牙骨质产生吸收。只是由于类牙骨质的抗压性质,决定了这种吸收的程度较轻,范围小。最明显的变化是牙根表面牙骨质(进一步是牙本质)吸收,通常发生在压迫区组织,使吸收区域出现透明样变性后,吸收后陷窝由细胞性牙骨质修复,牙齿通过韧带与新形成的牙骨质进行连接。

5、正畸对牙根及根尖组织的影响 牙根对正畸力反应主要是牙根表面吸收和根尖吸收。

6、正畸对颞下颌关节及下颌骨的影响 适度的矫治力作用下,如果使下颌髁突前移,关节凹后壁增生,前壁吸收,下颌升支后缘增生,升支前缘及内角吸收。如果使下颌裸突后移,反与反。

§§§第五节 牙齿移动的类型及组织反应

矫治牙受力后将产生移动,移动的距离、类型、快慢及方向,受矫治力大小、方向、作用部位的影响。不同类型的牙齿移动,牙周膜产生的组织反应也不同。

1、牙齿移动的类型

(1)牙齿的倾斜移动:当在牙齿牙冠施加矫治力后,牙齿以牙根上某一点为旋转中心,牙齿根冠产生相反的移动,则单根牙倾斜移动产生两个压力区,两个牵引区。

(2)整体移动:当正畸力作用于被矫治牙齿,牙齿的根、冠向同一方向、以均等距离移动,即牙冠及牙根整体移动到新的位置,为整体移动。

(3)旋转移动:牙齿的旋转运动即是牙齿以牙长轴为中心进行旋转移动。

(4)牙齿转矩移动:牙齿移动过程中,牙齿的牙冠(或牙根)将做特定方向的移动,而牙根(或牙冠)移动极少,甚至不移动。

(5)牙齿垂直移动:牙齿的垂直移动,使牙齿伸长或压入的移动,属整体移动范围。

2、牙齿移动的组织反应

(1)牙齿的倾斜移动:当在牙齿倾斜移动时,单根牙倾斜移动产生两个压力区,两个牵引区。双根牙出现四个牵弓丨区。旋转中心位于根中1/3和根尖1/3处。最大压力区和牵引区位于根尖与颈缘,根尖及颈缘受力也就最大。或者以牙齿根尖为旋转中心,整个牙齿向一侧倾斜移动,即为倾斜移动,则出现一个受力区,一个牵引区。

(2)整体移动:当牙齿作整体移动时,根尖至龈缘的支持组织出现一个张力区,一个压迫区。张力区与压迫区受力较为平均一致。由于牙周组织几乎完全处于紧张与压迫状态,整个牙周膜将发生改建,因此整体移动比倾斜移动要缓慢得多,所需要的力值也大。

(3)旋转移动:单根牙齿的旋转运动,由于牙根横截面形态呈卵圆形,因此齿槽窝内出现两个压迫区,两个牵引区。由于不涉及齿槽骨的吸收和增生过程,因此仅仅只是牙周膜的压迫、牵引。由于牙周主纤维的强大阻力,牙周纤维重新排列、改建需要较长时间。多根牙的旋转运动与单根牙类似,但组织反应要复杂,牙周组织重建慢。因此,扭转牙的移动和保持最困难。

(4)牙齿转矩移动:牙齿转矩移动过程中,由于临床上常使牙根做唇、舌方向转矩移动,而牙冠移动极少,故又称控根移动。存在两个压迫区,两个牵引区,牙根根尖1/3区和对侧牙根颈部的齿槽嵴。根尖部受力最大,过大的力易造成根尖吸收甚至牙髓坏死。

(5)齿垂直移动:牙齿的垂直移动是使牙齿伸长或压入的移动,属整体移动范围。①作用力接近或几乎通过阻抗中心,否则牙齿将伴有唇向或舌向倾斜。②组织反应。矫治力过大,无论是伸出或压低移动,均可造成根尖血管的损伤而引起牙髓、牙周组织损伤,进而使牙齿动。

牙齿压低移动是由于牙周主纤维的排列呈斜向根尖方向,因此牙齿压低移动时,整个牙支持组织受牵引,而无压迫区。由于主纤维的阻力,原有的齿槽窝无法适应牙根新位置,根尖周齿槽骨必须产生骨质吸收,牙槽窝发生改建,才能使牙齿产生压低移动。因此牙齿移动缓慢,牙周组织恢复重建较难,而过大的力则可能导致根尖血循环障碍。

牙齿伸长移动是牙齿伸长移动时无压迫区,整个牙齿支持组织由于牵引而处于紧张状态,特别是嵴上纤维更紧张,主纤维在经过改建后,会恢复原有排列。牙齿伸长移动时,无骨吸收过程,以骨质增生为主,牙齿根尖区及齿槽骨嵴顶有新骨生成。

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