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2019.11

【生物力学原理】正畸矫治力与牙齿的移动

编辑:北京莱维

正畸牙齿移动的生物学基础

一、颌骨和牙槽骨的可塑性

骨组织是人体可塑性大、适应性强的组织,颌骨,尤其是牙槽骨是人体骨骼中最活跃的部分。颌骨和牙槽骨的可塑性包括两个方面:增生和吸收。受到压力牙槽骨发生吸收,受到张力(牵引力)牙槽骨发生增生,并不断调整,进行质和量的变化,达到新的平衡。这一重要的骨生理特征是牙齿移动的生物学基础。 

二、牙骨质的抗压性

牙骨质随着年龄的增长而不断地在牙根表面缓慢沉积,在适宜的矫治力作用下,只有牙槽骨的吸收,而没有或只有少量牙骨质的吸收。这是因为牙根表面总是覆盖着一薄层尚未钙化的类牙骨质,其对压力有非常强的抵抗力,对深层牙骨质起到保护作用,这是进行正畸矫治牙齿移动的可靠保证。 

三、牙周膜内环境的稳定性

牙齿通过牙周膜与邻近的牙槽骨相连,通常牙周膜厚度为0.5mm。当牙齿受到矫治力后,力量传递至牙周组织引起牙周膜结构改变、牙槽骨的吸收和新骨的形成、牙齿发生移位。正畸治疗后经过保持,牙周膜的宽度、牙周膜与牙槽骨以及与牙骨质的连接都能恢复正常,牙周组织维持这种内环境的稳定性是正畸治疗的必要条件。 

矫治力的种类

一、按照矫治力的强度划分

1、轻力

强度为60~100g,如常用的弹性橡皮圈,用以移动牙齿。

2、中度力

强度为100~300g,如各种弓丝弹簧曲,用以移动牙齿。 

3、重力

强度大于300g,在生长发育期能影响骨骼的生长,改变骨骼的形态,引导颅颌面正常生长发育。如以头颈部为支抗的口外牵引力。

二、按照矫治力的作用时间划分

1、持续力

指对错位牙齿持续产生作用,矫治力随时间改变无周期性变化,如固定矫治器中矫治弓丝或螺旋弹簧产生的矫治力。但在临床上,很难保持矫治力的绝对恒定。

2、间歇力

指对错位牙齿间断产生作用,矫治力随时间改变逐渐减小。如活动矫治器产生的矫治力。

三、按照矫治力的产生方式划分

1、机械力

由矫治器产生的机械弹力称为机械力,如矫治弓丝、弹力圈、螺旋弹簧等产生的作用力。 

2、肌能力

由肌肉收缩产生的矫治力称为肌能力。大部分功能矫治器就是利用肌肉的收缩达到矫治目的,如翼外肌、咬肌、舌肌等产生的作用力。

3、磁力

由磁性材料之间的磁场作用,同极相斥,异极相吸,产生的相斥或相吸的矫治力称为磁力。 

四、按照矫治力的来源部位划分

1、颌内力

同一牙弓内的牙齿相互牵引,在同一颌骨内产生的作用力和反作用力。一般来说能产生的生理矫治力较小。

2、颌间力

上下颌之间的牙齿或牙弓相互牵引,在上下颌骨内产生的作用力和反作用力。根据上下颌移动方向的不同,可分为Ⅱ类牵引、Ⅲ类牵引、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、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形力,可以使牙、牙弓、颌骨发生移位或改建。 

五、按照矫治力的作用效果划分

1、正畸力

力值较弱,作用范围小,通过牙齿在生理范围内的移动来矫治错牙合畸形。此力主要表现为牙齿和牙弓的改变,以及少量基骨的改变,但对颅、颌骨形态的改变不明显。活动矫治器和固定矫治器产生的矫治力均为正畸力。

2、矫形力

力值较强,作用范围大,主要作用在颅骨、颌骨上,能使骨骼形态改变,能打开骨缝,对颜面形态改变作用大。如前方牵引装置、头帽、颏兜、口外弓等,通常矫治力大于300g。使用螺旋扩弓器快速打开腭中缝的矫治力也属于矫形力。 

牙齿移动的种类

由于施加矫治力的方式不同,会出现不同类型的牙齿移动方式,习惯上将牙齿移动方式分为五种类型:即倾斜移动、整体移动、垂直移动、转矩移动、旋转移动。 

倾斜移动(tipping movement) 

是最常见的牙齿移动类型。是指牙受力后,牙齿以支点为中心,牙冠的移动和牙根的移动方向相反。如果牙冠往唇向移动,则牙根往舌向移动。一般认为牙支点的位置位于牙根中1/3和根尖1/3交界处。牙齿的倾斜移动是正畸治疗中最易形成的一种移动方式。单根牙倾斜移动时,其牙周组织变化出现2个压力区和2个张力区(图1)。一侧近牙冠区与对侧根尖区牙周组织的受力性质是相同的,同为压力或同为张力,并产生相同的组织变化。 

【生物力学原理】正畸矫治力与牙齿的移动 图一

图1 倾斜移动

双根牙倾斜移动时,其牙周组织变化出现4个压力区和4个张力区。倾斜移动的最大压力与张力区是在牙根尖和牙颈部。 

整体移动(bodily movement)

是指牙受力后,牙冠和牙根平行向一个方向等距离移动。也叫平行移动(translation)。此时只产生1个压力区和1个张力区,外力所在的一侧为张力侧,外力所向的一侧为压力侧,分别发生骨增生与骨吸收改变。整体移动在临床上很难实现,只有使用特定的矫治器才能完成牙齿的整体移动。牙齿整体移动所需的力值至少是牙齿倾斜移动所需力值的2倍(图2)。 

【生物力学原理】正畸矫治力与牙齿的移动 图二

图2 整体移动

垂直移动(vertical movement) 

是指将牙齿向外拉出伸长或向下压入移动,即牙齿沿牙轴方向的升高或降低。包含两种类型:升高移动(伸长移动)和压低移动。在作牙齿垂直移动时,矫治力应该轻柔,若矫治力过大,不论是升高还是压低移动均可造成根尖血管的损伤,从而引起牙髓、牙周损害。 

牙齿升高移动,常用于开牙合的矫治,整个牙周组织产生1种性质的作用力,即全部受到张力(牵引力)的作用,而无压力,牙槽骨发生增生现象。 

牙齿压低移动,常用于深覆牙合的矫治,整个牙周组织也产生1种性质的作用力,即全部受到压力的作用,而无张力,牙槽骨发生吸收现象(图3)。

【生物力学原理】正畸矫治力与牙齿的移动 图三

图3 垂直移动

转矩移动(torque movement) 

是指通过正畸矫治器,使牙齿的某一部分作特定移动,而限制另一部分的移动。通常指“根转矩”,即牙冠基本不动,主要移动牙根的一种移动方式,故又称为控根移动(root movement)。 

转矩分为两种类型:一是正转矩,指根舌向转矩(冠唇向转矩);二是反转矩,指根唇向转矩(冠舌向转矩)。 

转矩移动的实现需要一对力偶。力偶是指作用于同一物体的两个力,大小相等、方向相反、相互平行,但不在同一条直线上。实现转矩移动,需要在牙冠上使用力偶,即在牙齿两侧施加力偶,限制牙冠的移动,再使用一定的力主要对牙根发生作用,通过两方面的控制而使牙根移动。牙齿转矩移动时容易发生牙根吸收和牙髓坏死,应特别注意观察(图4)。 

【生物力学原理】正畸矫治力与牙齿的移动 图四

图4 转矩移动

牙齿的转矩移动一般需要用固定矫治器才能完成,如方形弓丝在方形托槽沟中的转矩力等。 

旋转移动(rotation) 

是指牙齿沿牙长轴发生旋转移动。这种牙齿的旋转移动可用于矫正扭转牙。旋转移动时牙周膜纤维基本都被牵拉扭绞,牙周纤维之间的毛细血管被严重挤压,血液循环受阻,牙槽骨的增生和吸收均比较缓慢,牙齿移动缓慢。旋转移动较其他移动方式更困难且更易复发,所以扭转牙矫治后保持的时间较长,过矫正也是防止扭转牙矫治后复发的一种好方法。 

牙齿作旋转移动时,扁形牙根根周组织形成2个压力区和2个张力区。旋转移动的实现也需要一对力偶(图5)。 

【生物力学原理】正畸矫治力与牙齿的移动 图五

图5 旋转移动

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