牙頜面畸形的矯治生物力學(xué)

牙頜面畸形的矯治生物力學(xué)第1頁，共55頁，2023年，2月20日，星期日

牙移動(dòng)的生物力學(xué)力的基本概念力力矩（moment)力偶（couple)阻力中心（centerofresistance)旋轉(zhuǎn)中心（centerofrotation）力，力偶的性質(zhì)第2頁，共55頁，2023年，2月20日，星期日正畸治療中牙移動(dòng)的類型傾斜移動(dòng)整體移動(dòng)控根移動(dòng)（controllingrootmovement)垂直移動(dòng)（verticalmovement）旋轉(zhuǎn)移動(dòng)（rotationmovement）

第3頁，共55頁，2023年，2月20日，星期日以上所述是正畸治療中牙移動(dòng)的幾種類型，但實(shí)際上牙的移動(dòng)往往不是呈某單一類型，而是以上幾種類型組合而成的復(fù)合類型。

第4頁，共55頁，2023年，2月20日，星期日牙移動(dòng)的類型牙移動(dòng)的類型雖然很復(fù)雜，但從力學(xué)觀點(diǎn)來看只有兩種最基本的方式。平動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)這兩種方式取決于旋轉(zhuǎn)中心和阻力中心的位置關(guān)系第5頁，共55頁，2023年，2月20日，星期日M/F比率和牙移動(dòng)的控制任何類型的移動(dòng)都可以由單純的平動(dòng)和單純的轉(zhuǎn)動(dòng)組合而成。即如果使用一經(jīng)過牙阻力中心的力F(產(chǎn)生單純的平動(dòng)）加上一單純的力偶M(產(chǎn)生單純的轉(zhuǎn)動(dòng)），使其二者的相對(duì)大小比率（M/F比率）發(fā)生變化，就能控制任何類型的牙移動(dòng)。第6頁，共55頁，2023年，2月20日，星期日一個(gè)經(jīng)過牙阻力中心的力加上一單純的力偶的情況1）力偶為順時(shí)針向時(shí)M從零到無窮大時(shí)，旋轉(zhuǎn)中心由無窮遠(yuǎn)處移向根尖，直至到達(dá)阻力中心。2）力偶為逆時(shí)針向時(shí)

M/F從零到無窮大時(shí)，旋轉(zhuǎn)中心由無窮遠(yuǎn)處移向切緣，直至到達(dá)阻力中心。第7頁，共55頁，2023年，2月20日，星期日一個(gè)作用于牙冠（鎖槽）上的力加上力偶的情況假設(shè)鎖槽到牙阻力中心的距離為10mm,隨著M/F比率的變化，旋轉(zhuǎn)中心位置的變化也是有規(guī)律的（如右圖）第8頁，共55頁，2023年，2月20日，星期日許多學(xué)者研究M/F比率和旋轉(zhuǎn)中心的位置關(guān)系發(fā)現(xiàn)：當(dāng)M/F比率為8/1時(shí)，旋轉(zhuǎn)中心在根尖，牙齒為傾斜移動(dòng)；當(dāng)M/F比率為12/1時(shí)，旋轉(zhuǎn)中心在切緣，牙齒為控根移動(dòng)；當(dāng)M/F比率為10/1時(shí)，旋轉(zhuǎn)中心在無窮遠(yuǎn)處，牙齒為整體移動(dòng)。第9頁，共55頁，2023年，2月20日，星期日牙移動(dòng)的控制原理總結(jié)：M/F比率決定了旋轉(zhuǎn)中心的位置，從而控制牙移動(dòng)的類型，通過調(diào)整M/F比率，可以獲得所需要的牙移動(dòng)類型（如圖)。旋轉(zhuǎn)中心的位置依賴于M/F比率，而不單獨(dú)依賴于M或F。如果阻力中心位置不同，即使M/F比率一樣，旋轉(zhuǎn)中心的位置也不一樣。第10頁，共55頁，2023年，2月20日，星期日第11頁，共55頁，2023年，2月20日，星期日阻力中心的性質(zhì)

一般認(rèn)為阻力中心的性質(zhì)為：當(dāng)外力力線穿過牙體阻力中心時(shí)，牙體將發(fā)生平動(dòng)；當(dāng)外力力線不穿過牙體阻力中心時(shí)，牙體將發(fā)生有平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)。第12頁，共55頁，2023年，2月20日，星期日阻力中心的位置盡管多數(shù)學(xué)者認(rèn)為牙體存在阻力中心，但對(duì)阻力中心的位置卻存在爭議。一般認(rèn)為，阻力中心的位置位于牙根的頸3/5～1/3處。第13頁，共55頁，2023年，2月20日，星期日矯治力與牙移動(dòng)的關(guān)系

正畸治療中，力的傳遞過程：矯治力作用于牙齒，牙齒將力傳遞到牙周膜，牙周膜再將力分布于牙槽骨，牙槽骨發(fā)生組織改建，產(chǎn)生牙移動(dòng)。牙移動(dòng)的速度與矯治力的種類和大小密切相關(guān)。第14頁，共55頁，2023年，2月20日，星期日矯治力的種類（1）以矯治力的強(qiáng)度分類（2）以矯治力大小分類（3）以矯治力的作用第15頁，共55頁，2023年，2月20日，星期日矯治力與牙移動(dòng)速度的關(guān)系

典型的牙移動(dòng)過程按其移動(dòng)速度可分為3個(gè)階段：初始階段遲緩階段遲緩后階段第16頁，共55頁，2023年，2月20日，星期日第17頁，共55頁，2023年，2月20日，星期日小結(jié)：當(dāng)力值較低時(shí)，隨著力的增加牙移動(dòng)的速度也增加；當(dāng)力值較高時(shí)，隨著力的增加牙移動(dòng)速度不一定增加，因?yàn)檫^大的力可引起牙周膜透明樣變，導(dǎo)致遲緩階段的延長，當(dāng)潛行性吸收完成后，牙齒才快速進(jìn)入新長生的空間。實(shí)際上，從較長時(shí)間來看，較重的力牙移動(dòng)的平均速度可能小于較輕的力第18頁，共55頁，2023年，2月20日，星期日牙移動(dòng)類型和牙移動(dòng)速度的關(guān)系牙周膜中應(yīng)力分布是組織改建的始動(dòng)因素，它決定細(xì)胞反應(yīng)的類型和程度，從而決定了牙移動(dòng)的速度。第19頁，共55頁，2023年，2月20日，星期日第20頁，共55頁，2023年，2月20日，星期日最適力和應(yīng)力從臨床觀點(diǎn)看矯治力作用的牙齒無明顯的自覺疼痛。叩診矯治力作用的牙齒無明顯反應(yīng)。矯治力作用的牙齒無明顯松動(dòng)。錯(cuò)位牙位置改變明顯，而支抗牙位置不改變或改變不明顯。X線片顯示矯治力的根部及牙周組織無病理變化。第21頁，共55頁，2023年，2月20日，星期日最適力和應(yīng)力從組織學(xué)的觀點(diǎn)看牙周膜受壓力側(cè)血管被壓縮但未壓閉。產(chǎn)生最大的細(xì)胞反應(yīng)（破骨/成骨）組織始終保持其活性而未壞死。牙槽骨產(chǎn)生直接吸收而非間接吸收。第22頁，共55頁，2023年，2月20日，星期日支抗及其控制支抗的概念：支抗的種類頜內(nèi)支抗頜間支抗頜外支抗第23頁，共55頁，2023年，2月20日，星期日支抗及其控制的方法交互支抗（reciprocalanchorage)差動(dòng)力支抗增強(qiáng)支抗穩(wěn)定支抗皮骨質(zhì)支抗第24頁，共55頁，2023年，2月20日，星期日第25頁，共55頁，2023年，2月20日，星期日矯形治療的生物力學(xué)第26頁，共55頁，2023年，2月20日，星期日上頜復(fù)合體的矯形治療

上頜復(fù)合體的矯形治療是生長發(fā)育期兒童骨性畸形矯治的主要手段之一，因?yàn)?，在III類錯(cuò)（牙合）的形成機(jī)理中，至少有1/4是由于上頜發(fā)育不足所致，在II類錯(cuò)（牙合）的形成機(jī)理中，也有相當(dāng)一部分是由于上頜發(fā)育過度所致。第27頁，共55頁，2023年，2月20日，星期日上頜復(fù)合體及上頜牙弓阻力中心位置的研究研究現(xiàn)狀:上頜復(fù)合體受矯形力后的移動(dòng)趨勢(shì)，取決于力的作用和阻力中心的位置關(guān)系。一般認(rèn)為：當(dāng)外力力線穿過骨塊阻力中心時(shí)，骨塊將發(fā)生平動(dòng)；當(dāng)外力力線不穿過骨塊阻力中心時(shí)，骨塊將發(fā)生有平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)。這一性質(zhì)與牙體阻力中心和外力力線的關(guān)系一致。第28頁，共55頁，2023年，2月20日，星期日上頜復(fù)合體及上頜牙弓阻力中心位置上頜復(fù)合體及上頜牙弓阻力中心位置長期存在爭議，難以準(zhǔn)確定位。趙志河等采用三維有限元法，得：上頜牙弓阻力中心三維坐標(biāo)為0、20.1、14.7即在正中矢狀面上，高度約在前磨牙根尖，前后位置在第二前磨牙。上頜復(fù)合體阻力中心三維坐標(biāo)為0、17.6及16.6，即在正中矢狀面上，高度在梨狀孔下緣，前后位置在第二前磨牙和第一磨牙之間。在牽引方向?yàn)椋?7°時(shí)，牽引線既經(jīng)過上頜復(fù)合體的阻力中心，也經(jīng)過上頜牙弓的阻力中心。第29頁，共55頁，2023年，2月20日，星期日臨床應(yīng)用上頜牙弓及上頜復(fù)合體阻力的阻力中心位置與矯形力牽引線歸納為：牽引線同時(shí)經(jīng)過上頜牙弓及上頜復(fù)合體的阻力中心，上頜牙弓及上頜復(fù)合體將發(fā)生平動(dòng)而無轉(zhuǎn)動(dòng)。（－37°）（如圖）牽引線經(jīng)過上頜牙弓及上頜復(fù)合體的阻力中心的同側(cè)，上頜牙弓及上頜復(fù)合體將發(fā)生同向的逆時(shí)針或順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。（如圖）牽引線經(jīng)過上頜牙弓及上頜復(fù)合體的阻力中心之間，上頜牙弓及上頜復(fù)合體將發(fā)生相對(duì)旋轉(zhuǎn)。（如圖）第30頁，共55頁，2023年，2月20日，星期日矯形力矯形力的大小目前臨床上，采用的面罩前牽引上頜的力值為4.9～5.9N；使用改良頦兜時(shí)，上頜的前牽引力值為2.9～4.9N；常用的口外后牽引力為2.9～4.9N。矯形力的大小還應(yīng)根據(jù)個(gè)體的條件，如年齡、組織感受性、畸形程度、能常戴的時(shí)間等進(jìn)行調(diào)整。

第31頁，共55頁，2023年，2月20日，星期日矯治力的方向前牽引的牽引角度由＋30°～—30°時(shí)（從尖牙牽引），上頜骨與顴骨呈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的量逐漸減少。對(duì)有開（牙合）傾向或上頜骨生長方向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)者，應(yīng)采用向前下30°的矯形力；（為避免前牽引的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)）對(duì)于前牙反（牙合）深或上頜骨生長方向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)者，應(yīng)采用與功能（牙合)平面平行或向上的牽引角度；利用前牽引的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)第32頁，共55頁，2023年，2月20日，星期日矯治力的方向后牽引的牽引角度由＋30°～—30°時(shí)（用口外弓從第一磨牙牽引），上頜骨與顴骨呈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的量逐漸增大。對(duì)有開（牙合）傾向或上頜骨生長方向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)者，應(yīng)采用與功能（牙合)平面平行或向下的牽引角度；（利用后牽引的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)）對(duì)于前牙反（牙合）深或上頜骨生長方向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)者，應(yīng)采用向后上30°以上的矯形力；（為避免后牽引的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)）第33頁，共55頁，2023年，2月20日，星期日矯治力的作用部位和作用時(shí)間前牽引時(shí)，從第一磨牙牽引比從尖牙牽引所引起的上頜復(fù)合體逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)大；后牽引時(shí)，從第一磨牙牽引比從尖牙牽引所引起的上頜復(fù)合體順時(shí)針旋轉(zhuǎn)大；一般認(rèn)為，每天力的作用時(shí)間不應(yīng)低于8～10小時(shí)，否則無效。（和牙周膜對(duì)力發(fā)應(yīng)相似）第34頁，共55頁，2023年，2月20日，星期日重而持續(xù)的力將引起牙根和牙周組織結(jié)構(gòu)的破壞,重的間歇力是減小牙移動(dòng)的有效方式(潛行性吸收減小).每天戴口外裝置12~16小時(shí),能產(chǎn)生相當(dāng)大的骨變化(和24小時(shí)戴口外裝置的骨變化量相當(dāng)),但牙移動(dòng)的量小于每天24小時(shí)戴口外裝置的病人.理論上,可以不經(jīng)過牙齒而直接對(duì)頜骨施以作用力.小結(jié)第35頁，共55頁，2023年，2月20日，星期日下頜骨的矯形治療下頜骨的矯治治療也是生長發(fā)育期兒童骨性畸形矯治的主要手段之一。抑制下頜的生長：在理論上可行，但臨床效果很差。刺激下頜的生長：下頜一直處于前突位置能加速其生長。第36頁，共55頁，2023年，2月20日，星期日第37頁，共55頁，2023年，2月20日，星期日矯治器力學(xué)第38頁，共55頁，2023年，2月20日，星期日1、彈性材料的基本特性應(yīng)力是外力作用于物體時(shí)，物體內(nèi)部單位面積通過的力。應(yīng)變時(shí)外力作用于物體時(shí)，物體單位長度的變量。應(yīng)力和應(yīng)變都屬于材料的內(nèi)部變化狀態(tài)。第39頁，共55頁，2023年，2月20日，星期日強(qiáng)度比例極限（proportionallimit)：為最先出現(xiàn)不可回復(fù)變形的點(diǎn)。楊氏強(qiáng)度（yieldstrength)：有0.1％的不可回復(fù)變形的點(diǎn)。極限抗張強(qiáng)度（ultimatetensilestrength)：材料能承受的最大載荷的點(diǎn)。第40頁，共55頁，2023年，2月20日，星期日剛度（stiffness)/彈性（springiness)在力－曲度曲線中，斜率越高，弓絲剛度越高。彈性與剛度呈反比：彈性＝1/剛度第41頁，共55頁，2023年，2月20日，星期日有效限度（range）在力－曲度曲線中，有效限度為從0.1％的不同回復(fù)變形點(diǎn)沿X軸到楊氏點(diǎn)的距離，代表發(fā)生不可回復(fù)變形之前弓絲能彎曲的距離。有限回彈（springback)為除去不可回復(fù)變形，被彎曲弓絲能回彈的距離，其值為除去臨床載荷所產(chǎn)生的不可回復(fù)變形，沿X軸到臨床載荷點(diǎn)的距離。第42頁，共55頁，2023年，2月20日，星期日彈性區(qū)（resilience）：是應(yīng)力－應(yīng)變曲線下方，比例極限內(nèi)（不包括比例極限）的區(qū)域，代表弓絲的能量儲(chǔ)存能力，是強(qiáng)度和彈性的結(jié)合?？沙尚瘟浚╢ormability):是弓絲折斷前可承受的不可回復(fù)變形的量。第43頁，共55頁，2023年，2月20日，星期日正畸用理想弓絲應(yīng)具有的特性：①高強(qiáng)度②低剛度③高有效限度④高可成形量⑤可焊接附件⑥價(jià)格便宜第44頁，共55頁，2023年，2月20日，星期日彈性材料幾何形狀對(duì)彈性性能的影響直徑或橫斷面積的影響單端支持圓柱懸臂梁，當(dāng)鋼絲直徑增加1倍時(shí)，其強(qiáng)度增加8倍，彈性減小1/16，有效限度減小1/2。雙端支持圓柱懸臂梁較復(fù)雜，但其變化規(guī)律與懸梁臂一樣，強(qiáng)度的增加為三次方函數(shù)，彈性的減少為四次方函數(shù)，限度的減小呈比例關(guān)系。弓絲減細(xì)，強(qiáng)度減小，彈性和限度增加。第45頁，共55頁，2023年，2月20日，星期日長度和支持方式的影響單端支持圓柱懸臂梁，當(dāng)鋼絲長度增加1倍時(shí)，其強(qiáng)度減半，彈性增加8倍，有效限度增加4倍。雙端支持圓柱懸臂梁較復(fù)雜，但其變化規(guī)律與懸梁臂一樣，強(qiáng)度的增呈比例減小，彈性和限度呈指數(shù)增加。在正畸中扭轉(zhuǎn)只存在于方絲。雙端可滑動(dòng)的梁打的彈性是雙端固定梁的4倍，強(qiáng)度減小1倍，限度增加2