第五章-正畸治疗的生物机械原理

正畸治疗的生物机械原理牙周组织，牙体组织对矫治力的反应骨的吸收方式矫治力的来源矫治力的种类不同牙齿移动方式的组织反应掌握临床最适矫治力的特征施力强度、时间对矫治的影响熟悉正畸矫治的生物学基础正畸牙移动的变化影响组织改变的机体条件因素了解错牙合畸形矫治的基本原理在错位牙、畸形颌骨上施加力/去除异常肌力生物力学颌骨、牙周组织等产生反应，组织改建生物学牙颌系统新的形态与功能的平衡以及正常发育学习正畸生物力学的目的用已知的力系统获得精确的生物力学反应，实现确定的治疗目标。·减少或消除不必要的副作用。·减少疗程。·形成适合个体的治疗计划。3．阻抗中心：力作用于一物体时，物体周围约束其运动的阻力的简化中心。在自由空间中，物体的阻抗中心就是它的质心，在重力场中它就是重心。·牙阻力中心位置是与牙根长度、形态、牙周组织有关，与加载无关。·作用于阻力中心的力系统(M／F)决定了牙移动方式。·单根牙、一组牙、整个牙弓、颌骨都有自己的阻力中心。·阻力中心可通过实验或分析方法获得。4．旋转中心(CenterofRototion，Cro)：物体在外力作用下旋转时所围绕的一个点。·牙旋转中心的位置与加载有关，不是一个恒定值。·牙旋转中心决定了牙的移动方式。·牙旋转中心的确定方法平移+转动＝牙齿移动基本方式一、相关生物力学概念1、力（force）力是物体间的相互机械作用。力对物体的作用效果取决于力的三个基本要素，即力的大小，方向与作用点。一、相关生物力学概念2、力矩（moment）和力偶(couple)力矩－指使物体转动时力和力臂的乘积力偶和力偶矩－作用于物体上的两个平行力，其大小相等，方向相反，且不在同一直线上，这样组成的力系统称为力偶。力偶矩等于其中一个力乘以力偶臂。一、相关生物力学概念3、阻抗中心（centerofresistance）当力作用于一个物体时,限制物体运动的阻力中心称为阻抗中心或抗力中心。牙齿的阻抗中心是指牙齿移动中的阻力中心。牙齿的阻抗中心位置随牙根长度而变化，与矫治力的大小及作用点位置无关。一、相关生物力学概念4、转动中心（centerofrotation）物体在外力作用下而形成转动时所围绕的点称为转动中心。牙齿的转动中心是指牙齿移动过程中相对不动的点。它随矫治力作用点、作用方式而改变。阻抗中心牙阻力中心位置是与牙根长度、形态、牙周组织有关，与加载无关。作用于阻力中心的力系统(M／F)决定了牙移动方式。单根牙、一组牙、整个牙弓、颌骨都有自己的阻力中心。阻力中心可通过实验或分析方法获得。牙移动的阻抗中心Y=3/5h根分叉往根尖方向1-2mm转动中心牙旋转中心的位置与加载有关，不是一个恒定值。牙旋转中心决定了牙的移动方式。牙旋转中心的确定方法。平移+转动＝各类型牙齿移动第一节矫治力与牙齿移动1、矫治力的来源：(1)金属弹性丝：各种富有弹性的不锈金属丝；如不锈钢丝、钛镍丝等做成各种副簧或弓丝，利用其回弹力作为矫治力。(2)各种橡皮圈：各种不同直径、类型的橡皮弹力圈是常用的矫治力的来源。(3)永磁体：如钕铁硼永磁体是一种磁铁，利用两块永磁体之间的磁场相互作用：同级相斥、异级相吸，可产生相斥或相吸的力，以达到移动牙齿的目的。(4)肌肉收缩力：大部分功能矫治器，利用肌的收缩力或解除过度的肌收缩力而达到矫治目的。二、矫治力２、矫治力的分类：可根据矫治力的强度、来源、产生的方式、作用时间和效果进行分类。(1)以矫治力强度划分的有轻、中、重三种①重度力：力强度大于350gm；②轻度力：强度小于60gm；③中度力：为60gm～350gm之间。(2)以力的作用时间划分：1)间歇力：对错位牙产生间断的作用力称为间歇力，该力一般在较短时间内消失而需要再加力，如大部分活动矫治器所产生的矫治力，另外用手指对错位牙施加力也为间歇力。2)持续力：能持续对错位牙产生矫治力，此力称为持续力，该力可持续几周或更长时间，如使用螺旋弹簧。螺旋弹簧(3)以矫治力产生的方式而分：1)机械力：由不同矫治器材，通过组成一定矫治器附件而发生机械弹力的矫治力称为机械力。如各类弹力圈、弓丝、矫正曲等产生的矫治力。2)肌能力：以翼外肌、嚼肌、舌肌、舌骨上肌等肌肉作为矫治力者称为肌能力，主要利用肌收缩产生的力，通过神经肌肉反射进行调节。3)磁力：主要应用磁场，磁场强度与磁极间距离成反比；磁力与磁场强度成正比。(4)以矫治力的来源而分的有：1)颌内力：同一牙弓内的牙互相牵拉，在同一颌骨内产生的作用力和反作用力。2)颌间力：上下颌之间的牙或牙弓相互牵拉，根据上下颌移动方向的不同，可分为Ⅱ类、Ⅲ类牵引和垂直颌间牵引。3)颌外力：以颈部和额、颏、颅等骨作为抗基，将力作用于牙、牙弓或颌骨，由于支抗部位稳定而牢固，支抗能力强，因而可产生较强的矫治力。颌内力颌间力颌外力（5）以力的作用效果划分正畸力(Orthodonticforce)作用于牙齿及牙弓，使牙齿在生理范围内移动，以矫治错合畸形的矫治力。其力值相对较小，作用力范围小，主要表现为牙和牙弓的改变，不产生颅颌面骨骼形态的明显变化。矫形力（Orthopedicforce）主要作用于颅骨与颌骨上，使骨骼形态改变或打开骨缝的矫治力，其作用力范围大、力量强。矫治器有关附件作用力的特点1、唇弓和副簧由不锈钢丝弯制而成，通过钢丝的弹性形变而释放或储存能量。粗丝唇弓起初力值很大，但很快下降，后期作用力变化平缓，力值很小，细丝副簧弯曲形变所用的力量小，开始释放矫治力也较低，是轻力，作用时间持续较长，力值改变很小，牙移动的效率较高。2、弹性橡皮圈它的形变范围较大，力量柔和而持续，用于单颌的牙牵拉或颌间牵引，但由于口内环境（湿度和温度）的影响，力值衰减也很明显，需及时更换，牙移动的效率较高。3、合板（合垫、平面或斜面导板）通过加大肌张力对牙产生矫治作用。当作用力过大时，通过存在于牙周膜内的压力感受器自我保护机制使肌张力降低，张力过低时又会使肌肉收缩，以增加肌张力。合垫、下颌联冠斜面导板4、永磁体磁力矫治器是通过磁场作用对错位牙产生矫治作用。磁场力与磁场强度成正比，磁场强度与磁极间的距离成反比。异极间吸引力随两极的距离缩小而力加大，同极间斥力随距离的增加而减小。牙齿移动的类型与组织变化特征牙齿移动的类型1.倾斜移动2.整体移动3.转矩移动4.垂直移动5.旋转移动1．倾斜移动概念：是指牙以支点为中心，牙冠和牙根朝相反方向移动。倾斜移动的组织反应最大压力区和张力区在牙根尖和牙颈部倾斜移动的组织反应倾斜移动的组织反应2．整体移动概念：牙冠和牙根同时向唇颊侧或腭舌侧、近中或远中的等距离移动至新的位置，此时外力所在的一方为张力侧，外力所向的另一方为压力侧，分别发生增生与吸收。整体移动的组织反应压力均匀分布在支持组织结构上整体移动的组织反应3．转矩移动又称控根移动概念：使牙齿的一部分移动，另一部分限制其移动。通常指“根转矩”，即保持牙冠基本不动，使牙根移动(转动中心位于切缘或托槽处)。控根移动的组织反应根尖区压力最大，有牙根吸收，牙髓坏死危险4．牙伸长或压低移动（垂直移动）概念：沿牙长轴方向的牙移动方式，属整体移动中的一类。组织反应·牙伸长：牙槽窝新骨开形成·牙压低：牙槽窝骨吸收。力量过大时，牙根吸收，牙髓坏死。垂直移动的组织反应压入移动组织反应以吸收为主拉出移动组织反应以增生为主牙伸长：整个牙周纤维受到牵拉牙压低：应力集中于根尖区5．旋转移动概念：牙体绕牙长轴转动。组织反应：·牙周膜纤维基本都被拉长扭转，牙槽嵴上纤维改建极慢，易复发旋转移动的组织反应移动困难且易复发第二节矫治治疗中的组织改变1、牙周组织的反应－压力侧与张力侧（1）牙周膜：成纤维细胞、成骨细胞、单核细胞、破骨细胞、胶原纤维、血管与神经（2）牙槽骨：骨吸收（直接、间接），骨形成（过渡性骨）（3）牙龈：上皮、固有层牙周组织的反应——牙周膜牙周膜纤维拉伸变长，牙周间隙增宽，肢原纤维和基质增生，成纤维细胞增殖，成骨细胞分化，牙有一定的松动，牙周膜方向也有变化。牙周膜组织受挤压而紧缩，牙周间隙变窄，血管受压血流量减少，胶原纤维和基质降解吸收，由未分化的问充质细胞分化出破骨细胞，这些变化加力48-72小时出现。张力侧：压力侧：前提：适宜的矫治力直到压力解除牙稳定后，牙周组织改建，牙周间隙宽度恢复正常。牙周膜增大矫治力能否加快牙齿移动的速度？矫治力过大牙周膜中血管过度受压局部缺血或出血形成血栓和无细胞区的玻璃样变成骨和破骨细胞停止分化牙齿移动速度减慢！牙周膜张力侧：牙槽骨的牙周膜面有新骨形成，表现为成骨细胞的活动。新形成的骨小梁，其方向顺着矫治力的方向横向排列，称为过渡性骨，在其一端也会出现相应的吸收及破骨细胞，另一端增生及成骨细胞，由过渡性骨到正常骨，大约需要半年到1年的调整时间。压力侧：牙槽骨的牙周膜面骨吸收，表现为蚕食状吸收陷窝，陷窝内常见破骨细胞。牙周组织的反应——牙槽骨牙槽嵴高度：随牙齿的伸长而增高随牙齿的压低而降低保持临床冠高度不变前提：适宜的矫治力牙槽嵴直接骨吸收：在大小适当的矫治力作用下，压力侧牙槽骨的吸收是在内面直接发生。潜行性骨吸收：矫治力过大时，骨的吸收不在牙槽骨内面直接发生，而在稍远处发生骨吸收。潜行性骨吸收：可使牙移动的速度减慢，牙松动、疼痛牙根骨性粘连。恒牙胚的变化可随乳牙向同一方向移动，但矫治力过大，乳牙倾斜移动时，可被乳牙根推向反方向变化很小影响较小压力侧微隆起改建速率慢于骨组织对治疗后复发有一定影响牙龈正畸治疗中的组织反应2、牙体组织的反应（1）牙骨质：破牙骨质细胞，成牙骨质细胞。（2）牙根：进行性吸收，特发性吸收。（3）牙髓：充血、活力下降－牙髓炎－牙髓坏死牙骨质没有吸收少量吸收吸收范围小程度轻X线片上难发现牙根一般性吸收---适宜矫治力无牙根吸收，或轻微牙根吸收程度轻，根尖圆钝X线片上不明显牙根进行性吸收单个牙齿或多个牙齿，程度中等矫治力过大，时间过长根尖圆钝，牙根变短牙根特发性吸收单个牙齿或多个牙齿，原因不明正畸治疗前已经存在牙根吸收根尖圆钝，牙根变短正畸矫治力可以使牙根吸收加重矫治力牙髓坏死（不可逆）牙髓炎（不可逆）（牙髓活力下降）牙髓轻度充血（可逆）提示：适宜的矫治力牙髓腭中缝的变化（1）裂隙增宽（2）新骨生成（3）血管增生、充血（4）胶原纤维拉伸第三节影响牙齿移动的因素（一）施力强度和时间1．施力的强度牙周应力过小，牙齿不发生移动牙周应力过大，牙周造成损伤采用适宜的力，有助于牙齿生理性移动2、强度：轻力：60克以下中度力：60－350克重力：350克以上原则：一般以不超过牙周膜毛细血管压为宜，20－26克/cm3根面。矫治力大小的临床指征：疼痛(-)、叩痛(-)、松动度小、移动效果明显、X线显示牙根、牙周正常牙齿移动效果明显3、加力时间持续加力――固定矫治器间歇加力――活动矫治器固定矫治器可3—6周加力一次活动娇治力2—3周加力一次（二）机体条件1．年龄10-14岁矫治的最好时期2、各种影响骨形成与骨吸收的因素（1）激素：甲状旁腺素，前列腺素、降钙素（2）维生素：VitA、VitC、VitD3、牙周组织血液供给状态牙周膜微循环状况4、颌骨、牙槽骨结构骨质疏松、氟骨症影响牙槽骨改建本章小结1、正畸治疗是牙齿、牙弓或颌骨受力并产生组织改建，从而发生移位或重塑形的过程；2、矫治力可分为正畸力与矫形力；3、理解牙齿的阻抗中心与转动中心有助于认识正畸牙齿移动的生物力学原理；4、颌骨及牙槽骨的可塑性，牙骨质的抗压性，牙周膜内环境的稳定性是正畸治疗的生物学基础；本章小结5、在正畸牙齿移动中压力与张力侧牙周组织具有不同的组织反应：压力侧以骨吸收为主，张力侧以骨生成为主；6、正畸治疗中矫治力、机体条件的不同会影响牙周组织改建与牙齿移动；7、牙齿移动有倾斜移动、整体移动、压低与伸长移动、旋转移动、转矩移动等５种不同类型，具有不同的生物力学原理与组织改建特征。思考题1.何谓正畸力，何谓矫形力？2.正畸治疗的生物学基础是什么？3.正畸牙齿移动中，牙周膜与牙槽骨发生何种变化（压力侧、张力侧）？4.临床判断矫治