正畸矫治中的生物力学及生物学原理生

正畸矫治中的生物力学及生物学原理

四川大学华西口腔医学院正畸教研室

赵志河

第一部分牙移动的生物力学

一、力学基本概念

（一）力、力矩和力偶

1．力（Ｆｏrce)：

力指物体间的相互机械作用。使物体运动状态发生变化（外效应）或使物体发生变形(内效应)。

力为矢量，有三个基本要素:大小、方向和作用点。

2．力矩(Momenｔ)：

力的大小×力到旋转中心的垂直距离(力臂)

该乘积取正负号以区别转动的方向,(一般以逆时针方向为正,反之为负)。

Ｍ=Ｆ×d

（二）阻力中心和旋转中心

１.阻力中心（Cｅnter oｆResｉstanｃｅ）：

物体周围约束其运动的阻力的简化中心。

在自由空间中，物体的阻力中心即是其质心。

在重力场中，物体的阻力中心即是其重心。

受约束的物体(如牙槽骨中的牙）其阻力中心决定于周围环境的约束状态。

牙根长度、形状、数目、牙槽嵴顶高度?影

响

牙周面积

决

定?阻力中心位置

?单根牙:牙长轴上，牙根冠向1/3与中1/３之间(约冠向2/5 )

?多根牙：根分叉下根下1-2mm处。

组牙的阻力中心(了解)

2.旋转中心（Ｃeｎter of Roｔatｉon)：

物体在外力作用下转动时所围绕的点。

旋转中心随外力及力矩的变化而变化。

阻力中心是物体固有的,不变的。与外力的大小、方向、作用点和力矩的大小无关

旋转中心是可变的，随外力的改变而改变

二、正畸牙移动的类型

(一）正畸牙移动的类型

1．倾斜移动(tipｐing mｏvｅmeｎｔ)：牙冠与牙根作相反方向移动（最常见)。

２.整体移动（bodilｙmovemenｔ):牙冠与牙根作相同方向等距离移动。

３．控根移动(cｏntrolling root mｏvement):牙冠不动而牙根移动。

(1)转矩(torｑue)：唇（颊)舌向控根移动

（２）竖直(uｐｒiｇｈt)：近远中向控根移动

4.垂直移动(ｖｅrtiｃａl mｏvement)：整体移动另一形式。

⑴伸出移动（exｔｒuｓiｏn mｏvemｅnt)：向hｅ方垂直移动

⑵压入移动(ｉnｔｒuｓion movｅment):向根方垂直移动。

５．旋转移动(ｒoｔatｉon moｖement）:牙体绕牙长轴的转动。

(二)牙移动的最基本方式：

1.平动（ｔｒａｎslatiｏn)：当一外力力线通过牙的阻力中心时,牙产生单纯平动，此时旋转中心距阻力中心无穷远。

2．转动(rｏtation）：当一力偶在以阻力中心为圆心在对应的等距离处反向作用于牙体时，牙产生单纯转动，此时旋转中心在阻力中心处。

单纯的平动+单纯的转动＝复合类型牙移动

经过牙阻力中心的力F＋单纯的力偶矩M（Ｍ’)=产生复合类型牙移动

三、牙控制性移动的力学原理

矫治力的的第一和第二要素：方向和作用点

①矫治力作用线通过牙的阻力中心:牙平移

②矫治力作用线不通过牙的阻力中心：牙转动

牙的阻力中心在根部,而临床的力作用点位于冠部,矫治力的作用线不通过牙的阻力中心。这样就只能产生转动-倾斜移动

已知：单纯的平动+单纯的转动=复合类型牙移动

已知：复合类型牙移动=单纯的平动+单纯的转动

结论:要达到平动—加一个反方向力偶矩来平衡

为了达到整体移动就必须在牙冠上加一个反方向（逆时针）的力偶矩-对抗牙转动

由此可见：当M’＝Ｍ时－牙平移

当M’＜M时-牙冠移＞根移

当Ｍ’>M时－牙冠移＜根移

牙移动的控制原理(了解）:

1) M’/F比率决定了旋转中心的位置,从而控制牙移动的类型,通过调整M’/F比率，可以

2)旋转中心的位置依赖于Ｍ’/F比率，而不单独依赖于获得我们所需要的牙移动类型。?

M’或F。

３)虽然M’／F比率决定了旋转中心的位置,但这是在阻力中心位置一定的情况下,如果周围约束环境变化而导致阻力中心位置改变，即使M’/Ｆ比率一样，旋转中心的位置也不同。四、临床矫治力

（一)矫治力的来源

1.金属弹性丝

2.各种橡皮圈

3．永磁体

4.肌肉收缩力

（二)矫治力的分类

1.以矫治力的强度大小分：

①重力（heavy force）－口外牵引力，大于35０g

②中力(medｉum foｒｃe)-弓丝簧曲,大于6０g小于３50ｇ

③轻力(liｇｈt ｆｏrce) －乳胶橡皮圈,小于60ｇ

2.按矫治力的作用时间来分

①持续力(ContinuｅｄForcｅ)：轻力,持续温和、衰减缓慢、比较恒定的力。

②间歇力(Ｉnterrｕｐｔed Force)：力量较大、持续时间短,衰减很快的力。

③间断力(InteｒｍittenｔForcｅ)：间断的、大小较恒定的矫治力，如戴用口外弓。

3.按矫治力产生的方式来分

①机械力：由矫治器及其附件所产生的机械弹力

②肌能力：利用肌肉收缩产生的力

③磁力

4.按矫治力的作用效果分

①正畸力(Ｏrthoｄontic Foｒce）：只使牙齿移动的力,力量较小。

②矫形力(Ｏrtｈopedic Ｆorce）：能影响颌骨形态、生长的力,力量较大。

（三）矫治力的大小:

1.物理学原则：F矫>F阻。矫治力必须大于牙周阻力、弓丝的摩擦力。

２.生物学原则：能有效促进组织改建，但又不引起不可逆的组织损伤。

①牙移动力阈值：促进牙移动的最小力值

②最适力(Oｐtimal Ｆoｒcｅ)：能有效促进牙周组织改建,使牙产生理想的移动

③差动力(Dｉffｅrential Forｃe)：同样大小的力作用于不同的牙齿引起有差别的移动现

象

3 临床判断矫治力大小是否合适当标准

①无明显自觉疼痛;

②叩诊无显著反应，矫治牙无显著松动;

③错位牙改位明显而支抗牙不变或变化不明显;

④X线片示牙根及牙周组织无病理改变。

五、支抗及其控制（重点）

(一）支抗的概念

支抗(Anchorａge）：就是支持矫治力,抵抗矫治力的反作用力。它由一组用于控制矫治力复合结构构成，包括：抗基牙,颌骨，头枕部，矫治器,口外装置等。

(二)支抗类型

1.交互支抗(Ｒｅcｉｐrocal anｃhoｒage):

利用牙齿移动时产生的反作用力来移动牙齿

2．加强支抗(Reｉnfoｒcｅd anchoragｅ)：分散反作用

①多数牙支抗

②颌间支抗

用一颌的牙弓和颌骨作支持,以矫治对颌的牙、牙弓和颌骨。

③口外支抗

用头的顶枕颈部作支持，以矫治牙、牙弓和颌骨。

④稳定支抗

在牙周膜面积相等的情况下,整体移动所需的矫治力大于倾斜移动,因此,可以用一组牙的整体移动来对抗另一组牙的倾斜移动，使整体移动的一组牙不动或移动很少,只让倾斜移动的一组牙移动。

3.差动力支抗（Differentｉal anchｏragｅ)

同样大小的力作用于两个或两组不同的牙齿，根据其产生的组织反应不同，使需要移动的牙得以移动,不需移动的牙很少移动甚至不动。其基础是牙周膜面积的差异。

第二部分牙移动的生物学

一、牙周组织生物学特性(自习)

二、正畸矫治中的组织反应

基本概念

压力区:当外力施加于牙齿上时，与牙移动方向相应的牙周组织面所承受的压力－-变窄

张力区:当外力施加于牙齿上时,与牙移动方向相反的牙周组织面所承受的牵引力-－变宽（一)牙周组织的反应（重点Ｐ105)

１.牙周膜的生物学反应

①矫治力适当时(<20－2６ｇ/cm3)

压力区：牙周膜血管受压,牙周间隙变窄,细胞分化加快,出现大量破骨细胞（48-７2小时)

张力区：牙周纤维拉长,牙周间隙变宽，成骨细胞活动增加,形成类骨样组织

②矫治力过大时

压力区：牙周膜压闭或压破，局部玻璃样变,细胞坏死，细胞分化中止

张力区：牙周纤维被撕裂，细胞分化过程中止

玻璃样变（Hyalｉnｉzed ａrｅa)－重点

又叫透明样变性，是指牙周膜在受压后所发生的无结构样变性。牙周韧带正常结构消失，血管受压破裂至成分消失,胶元纤维结构不清，形成嗜伊红均质状物质。

③保持:发生进一步的组织改变

张力区：类骨样组织被骨组织取代，骨样组织→束状骨→通过钙化形成哈佛氏系统的板状骨压力区:剩余有破骨细胞,骨样组织沉积在吸收区，适当的时候形成束状骨→钙化成板状骨

牙周纤维改建多数在6个内月完成但旋转移动后，游离龈纤维和越膈纤维等改建缓慢。

2.牙槽骨的改变

受力后3-4天，开始牙槽骨的改建,达到新的平衡受压区破骨细胞增多，破骨形式有两种: ①直接性骨吸收（Frｏnｔal ｒesｏｒｐｔｉon)-重点

指破骨细胞直接在牙槽骨的正表面进行骨质吸收在无透明样变或在透明样变组织清除之后两种情况才能产生直接性骨吸收。

②间接性骨吸收（Uｎdermining reｓorption）-重点

又称“潜行性骨吸收”或“挖掘性骨吸收”,指牙周组织发生透明样变后，破骨细胞在相对于透明样变的骨髓腔内表面及透明样变区周缘进行骨吸收。

矫治力过大易导致间接性骨吸收,常使被矫治的牙齿过度松动、疼痛,减慢牙移动速度，恢复时易发生牙根骨粘连。

３．牙龈的改变(略)

(二)牙体组织的改变

1．牙骨质:透明样变清除后，压力区的牙骨质有轻微吸收，牙本质的吸收在加力停止后可很快得到修复。

2．牙髓: 矫治力适当时牙髓可出现轻度充血,牙髓敏感性增高;矫治力过大时,严重充血、水肿、空泡样变,牙髓坏死。

（三）下颌骨及颞下颌关节的改建

下颌骨受矫形力时,下颌骨及颞下颌关节均会产生适应性改建

1.导下颌向前:

关节凹:前壁吸收，后壁增生

髁状突:前缘吸收，后缘增生

下颌枝：前缘吸收,后缘增生

下颌角:变钝

下颌体:变长

2.移下颌向后：组织改变与导下颌向前相反

（四）对恒牙胚,腭中缝，面部肌的影响

三、五种牙移动类型的组织反应（自学)

四、影响牙移动的因素

（一)矫治力

1. 力的方向：

施力方向决定牙移动方向和类型。

2 ．力的大小：

力过大:引起的透明样变范围大，透明样变组组织吸收的时间也长,牙移动速度减慢。

力过小:不足以克服牙周阻力，牙不移动。临床上提倡使用最适力。

3.力的持续时间：

间断力：引起的透明样变性范围大、持续时间长；且力量消失快,因此牙移动缓慢

持续而柔和的力：透明样变范围小、持续时间短;力的衰减慢，在透明样变清除后,持续力可使牙齿快速移动

（二)机体条件

1.解剖因素：牙槽骨越致密，引起的透明样变范围越大,牙移动速度越慢

２.年龄及健康状况

–青少年:处于生长发育期,牙移动快

–成年人：生长终止,牙移动慢

–全身健康情况差时:会影响牙齿移动

(三）药物、激素等

甲状旁腺素、甲状腺素、肝素→促进骨吸收。?消炎痛、降钙素、可的松、Ca+＋、ＶitC、ViｔD

→抑制骨吸收,促进骨生长。?局部应用直流电。?磁力。