,正畸的生物力学和生物学基础,正畸教研室-赵立星,口腔正畸就是通过各种矫正装置来调整颌面部骨、牙齿和神经肌肉三者之间的平衡和协调，最终达到改善面型、排齐牙齿、提高咀嚼效能的目的。,口腔正畸学是所有医学学科中与“力”关系最密切的一门学科！,我们怎样追寻正畸学的,矫治力（弓丝、橡皮筋、圈簧的弹性）,牙齿,在牙周支持组织形成两个应力区,压应力区骨吸收,张应力区骨沉积,牙周组织改建,牙齿移位,矫正错牙合畸形,力学阶段,生物学阶段,正畸矫治过程动态示意图,牙齿移动的生物力学和生物学,主要内容,正畸牙移动的生物学基础,关于正畸生物力学相关研究,正畸生物力学基础,一.正畸生物力学的基本知识,牛顿第三定律：作用于物体之间的力总是大小相等、方向相反的。,力（force）是物体之间的相互作用。 力的三要素：大小、方向与作用点,力矩（moment）指使物体转动的力乘以力臂。,力偶（couple）：作用于物体上的一对大小相等、方向相反、但不共线的一对平行力 力偶矩：平行力中的一个力与力偶臂的乘积,阻抗（力）中心(center of resistance)：指物体运动约束阻力的简化中心。 自由空间质心 重力场重心,旋转中心(center of rotation)： 指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，它与阻力中心是两个完全不同的概念。,牙齿的阻抗中心和旋转中心,大多数学者认为的牙体阻抗中心位置：单根牙约位与牙根颈1/3与中1/3交界处的牙长轴上（2/5-3/5），多根牙位于根分叉下1-2mm处。,旋转中心随外力及力矩的变化而变化，它与阻力中心是两个完全不同的概念,牙齿除了有质量外，还通过牙周膜与牙槽骨相连。 牙根表面不同部位阻力不是均匀一致 不同的牙移动类型，其支持组织反应也不尽相同,平移：当一外力的力线通过牙的阻抗中心时，牙产生平动，此时旋转中心距阻抗中心无穷远。,牙移动的两种最基本方式,转动：当一力偶在以阻抗中心为园心在对应的等距离处反向作用于牙齿时，牙产生转动，此时旋转中心在阻抗中心处。,经过牙阻力中心的力+单纯的力偶矩=复合类型牙移动,任何类型的牙移动都是由单纯的移动和单纯的转动组合而成,M/F比率,M/F=d，旋转中心在无穷远处，单纯平移 M/Fd，旋转中心在阻抗中心到冠方无穷远处之间，牙齿为倾斜移动，根倾冠倾 M/Fd，旋转中心在阻抗中心到根方无穷远处之间，牙齿为倾斜移动，冠倾根倾,旋转中心位置,牙移动类型,d=10mm,F为一个作用于牙冠上的力； M为作用于牙冠上的力偶矩 D为托槽到阻抗中心的距离,矫治力来源,弹性金属丝 橡皮圈 永磁体 肌收缩力,矫治力分类,强度,轻力（60-100g）,中度力（100-300g）,重力（300g）,部位,颌内力,颌间力,颌外力,作用时间,间歇力,持续力,产生方式,机械力,肌力,磁力,14,正畸力：力值较弱，作用力范围小，通过牙在生理范围内的移动以矫治错合畸形。此力主要表现为牙和牙弓的改变，以及少量基骨的改变，但对颅、颌骨形态的改变不明显,正畸力与矫形力的区别,矫形力：作用力范围大、力量强，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。,初始阶段(initial phase),迟缓阶段(lag phase),迟缓后阶段(post-lag phase),物理性位移,牙周膜产生透明样变,力大小决定速度，但空间量决定总位移,力大小决定直接/间接吸收,力大小决定速度增加的快慢 逐渐/突然增加,牙移动速度增加,限速,矫治力大小和牙移动速度的关系,最适力,临床上判断矫治力强度是否适当有以下几个特征: 矫治力作用的牙齿,无明显的自觉疼痛。 叩诊矫治力作用的牙齿,无明显疼痛反应。 矫治力作用的牙齿,无明显松动。 错位牙位置改变明显,而支抗牙位置不改变或改变不明显。 X线片显示矫治牙的根部及牙周组织无病理变化。,生物 力学,1,2,3,18,1,类牵引,影响咬合打开的主要力系统： II类牵引力 前牙压入力,II类牵引力受力分析 F1：使磨牙升高 F2：使磨牙前移 F3：使前牙后移 F4：使前牙伸出,前牙压入力,前牙唇倾,前牙内倾,前牙前倾的情况 F1：压入前牙 F2：使前牙更前倾 解决办法： II类牵引， 或“8”字栓丝, 或弓丝末端回弯,前牙内倾的情况 F1：压入前牙 F2：使前牙更内倾 解决办法 先竖直前牙,类牵引力和前牙压入力同时作用于前牙的情况,合适的II类牵引力,小的II类牵引力,大的II类牵引力,临床上常用的打开咬合方法,覆合控制机制 升高后牙 竖直后牙 压低前牙 前倾前牙 1、对于尖牙牙冠后倾者初期镍钛丝不纳入切牙或尖牙 2、尽早纳入第二磨牙 3、尽早使用颌间牵引 4、摇椅弓II类牵引 或 MEAW技术 5、上颌前牙平面导板配合颌间牵引 7、多用唇弓 8、J钩,2,牛顿第三定律：作用于物体之间的力总是大小相等、方向相反的。 正畸矫治力总存在反作用力。反作用力可能是需要的，也可能会有副作用。 支抗（Anchorage)：支持矫治力，抵抗矫治力产生的反作用力。与治疗的成败密切相关,支抗控制的生物力学,内科医生-使用药，有副作用 只有了解药物的作用机制及副作用，才能对症下药， 正畸医生-使用力，也有副作用 只有了解力的作用机制及副作用，才能达到预期的效果。,颌内支抗(intramaxillary anchorage)：在同一牙弓中，用部分牙齿作支持，以移动另一部分牙齿。 颌间支抗(intermaxillary anchorage)：用一颌的牙弓和颌骨作支持，以矫治对颌的牙、牙弓和颌骨。 颌外支抗(extraoral anchorage)：用头的顶枕颈部作支持，以矫治牙、牙弓和颌骨。,支抗的种类,交互支抗(reciprocal anchorage):用支持力相等的牙齿作交互支持,以达到相互移动的效果,此时支抗力同时也是矫治力.,支抗的种类,差动力支抗(differential forces 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。这是一种生物力学支抗，其机制在于不同的牙其牙周膜面积不同，使其移动的力值也不同,增强支抗(reinforced anchorage):增加支抗单元的数目和面积（头、颈、口腔内组织等）能有效地增强支抗，因为更多的支抗牙或口外结构，分散了矫治力的反作用力,稳定支抗(stationary anchorage)：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,皮质骨支抗(cortical anchorage)：因皮质骨比松质骨致密、血供少、改建慢，更能抵抗吸收，所以当牙根接触皮质骨时牙移动减慢。因此，一些学者提出使支抗牙的牙根向皮质骨板靠近以抑制其移动,药物支抗(medical anchorage):利用全身给药减缓牙移动的同时,用药物局部注射以促进计划中的局部牙移动。用药物控制牙移动的方法尽管目前仍处于动物实验中，但作为一种新的支抗手段受到临床医师的关注,29,最大支抗 保持后牙位置不动，75%或更多的拔牙间隙为前牙内收所用 中度支抗 前牙和后牙移动相等的距离来关闭拔牙间隙 最小支抗 75%或更多拔牙间隙通过前移后牙关闭，保持前牙位置不动,1更换主弓丝后不要使用太大的力，不要急于进行牵引。 2两步法关闭间隙 3、选择性地使用转矩 4横腭弓和舌弓 5Nance弓 6唇档 7II类或III类牵引 8口外弓或 J钩 9. MIA（微种植支抗） 10选择不同的拔牙部位,支抗控制方法,不同拔牙部位的选择,3,上颌骨和上颌牙弓的阻抗中心,上颌复合体阻抗中心： 正中矢状面，梨状孔下缘，第二前磨牙和第一磨牙之间,上颌牙弓阻抗中心：正中矢状面，第二前磨牙根尖,矫形力大小： 能促进或抑制骨骼的生长。 每侧500-1000g 牵引时间：12-16小时/天 分裂骨缝：儿童，1000g 青少年，2000g,矫形力大小,矫形力牵引线经过上颌牙弓及上颌复合体阻力中心,矫形力牵引线经过上颌牙弓及上颌复合体阻力中心同侧,矫形力牵引线经过上颌牙弓及上颌复合体阻力中心之间,临床应用,在牵引方向为-37时，牵引线既经过上颌复合体的阻力中心，也经过上颌牙弓的阻力中心。,上颌牙弓及上颌复合体阻力中心位置与矫形力牵引线的关系，可以归纳为三种情况：,抑制下颌生长,促进下颌生长,下颌骨的矫形治疗,下颌一直处于前伸位置能加速其生长。300-500g,通过施加矫形力于下颌髁头抑制下颌的生长效果很不理想。主要改变下颌骨生长方向，对低角患者效果较好。,二.生物学基础,正常牙周组织结构,牙龈 牙周膜 牙槽骨 牙骨质,颌骨、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矫正颅颌面畸形最基本的生物学基础,牙移动的生物学基础,38,牙龈(gingiva),牙龈生物学特性 改建缓慢牙龈堆积阻碍牙齿的移动 牙槽嵴上牙龈纤维改建需一年旋转牙改正后复发牙龈环切术 正畸中牙龈的维护 托槽、带环、弓丝对牙龈的刺激口腔卫生保持不好牙龈激惹、炎症和增生 矫治前：应进行龈上龈下洁治 矫治中：口腔卫生宣教 矫治后：保守牙周治疗，外科手术,牙周膜(Periodontal membrane)生物学特性,支持 功能,生理 变化,牙周膜与咀嚼力,宽度及增龄变化,胶原纤维-抵抗和调节咀嚼压力 耐酸纤维-增加胶原纤维的稳定性和硬度 基质-维持代谢，保持细胞的形态、运动和分化，一定的支持作用,成纤维细胞：合成胶原、基质、弹力纤维和糖蛋白/吸收胶原和吞噬异物 成骨细胞/成牙骨质细胞：形成新的牙槽骨和牙骨质，新生成的牙周膜纤维被埋在其中，以保证正常附着 牙周膜的伸缩性:静止时呈微波状，遇到拉力时被拉平伸长，遇到压力后波状弯曲增大，纤维稍缩短,正常咀嚼力-牙周必不可少的生理性刺激 牙周膜中神经和末梢感受器-咀嚼力调节器-免受振荡和损伤 牙周膜纤维功能性排列-将咬合力均匀分散-免受损伤,平均宽度为0.25-0.5mm 切牙磨牙 牙颈根端牙根中1/3与牙根尖1/3交界处 未萌出牙萌出后 年龄增长，牙周膜厚度 正畸牙移动，牙周膜宽度,牙槽骨(alveolar bone)生物学特性,可塑性,骨致密度不一致性,适应功能性刺激,张力下增生，压力下吸收,上颌下颌 上颌前牙唇侧牙槽骨的皮质骨很薄，小孔多 下颌皮层骨厚而致密，小孔少 不同的个体牙槽骨的致密度不同,咬合刺激是牙槽骨健康存在的基础 咀嚼力强-支持骨较致密、骨小梁较粗大 咀嚼力弱-支持骨稀疏，骨小梁细小，排列无规律 无咬合-牙槽骨出现废用性萎缩,生理性牙移动时牙槽骨的改建,增龄变化,牙不断向近中迁移和向合面方向移动，这是为了补偿牙冠的邻面和合面的磨耗 牙槽骨也进行着不断的改建以适应牙的这种生理改变,牙槽嵴高度减少 生理性骨质疏松,牙骨质(cementum)生物学特性,附着功能,增生,抗吸收,修复,附着牙周膜 附着牙龈,随着年龄的增长不断增生，新生的牙骨质将新形成的牙周膜重新包埋附着,对受压吸收有较强的抵抗力 类牙骨质，钙化程度低，比牙槽骨有更大的抵抗能力,病理情况下、或合力过重、或为了正畸的需要，错位牙移动一段距离后，牙根表面出现小范围的吸收，严重者可达牙本质 当病理因素去除、移动的牙保持一段时间后，局部的成牙骨质细胞活跃增生形成新的牙骨质，可以将小范围吸收陷窝填平修复。,42,初始阶段(5-7d),迟缓阶段(7-21d),迟缓后阶段(4w),牙周膜牙槽骨发生弹性改变 牙机械性快速移位,牙周膜和牙槽骨的弹性变化已达极限 牙无机械性移位 透明样变的形成和透明样变的清除,经骨吸收而形成较大的间隙 如仍有适当的矫治力则发生明显的牙移位 生物学的牙快速移动,正畸牙移动的三个阶段