正畸治疗的生物机械原理

关于正畸治疗的生物机械原理本章导读掌握矫治力的种类和牙齿移动方式了解矫治过程中的组织改变了解牙齿移动的影响因素第2页,共50页，2024年2月25日，星期天概述

(一)错牙合畸形矫治的基本原理错牙合（错位牙和畸形颌骨）在力的作用下（外力或去除异常肌力）经过牙周组织或颌骨的生物学改建变为正常颌。（二）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。第3页,共50页，2024年2月25日，星期天(一)矫治力1．矫治力的来源(1)金属弹性丝(2)橡皮圈(3)永磁体(4)肌肉收缩力2．矫治力的分类(1)以矫治力强度分：①轻度力：＜60g②中度力：60—350g主要正畸力范围③重度力：＞350g改变骨骼形态第4页,共50页，2024年2月25日，星期天(2)以力的作用时间分：①间歇力②持续力(3)以矫治力产生的方式分①机械力机械弹力②肌能力③磁力(4)以矫治力的来源分①颌内力②颌间力③颌外力

第5页,共50页，2024年2月25日，星期天(5)以力的作用效果分①正畸力：力值较弱，作用于牙或牙弓，使其位置发生改变的力。②矫形力：力值强，作用于骨骼(颅骨、颌骨)，使骨骼形态改变的力。第6页,共50页，2024年2月25日，星期天一、生物力学基础

(一)基本概念

1.力(Force)

力是物体间相互作用力对物体的作用取决于三要素：大小、方向、作用点。

2.力矩(Moment)和力偶(Couple)(1)力矩是表示物体转动效果的物理量。其大小等于力与力臂的乘积。顺时针转动为负力矩，逆时针转动为正力矩。第7页,共50页，2024年2月25日，星期天(2)力偶和力偶矩力偶是大小相等、方向相反，不在同一直线上但相互平行的一对力。力偶矩等于其中的一个力乘力偶臂(两力间距离)。第8页,共50页，2024年2月25日，星期天3．阻抗中心(CenterofReslstance，Cre)：当力通过约束物使其发生平行移动的点，相当于约束物体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，在重力场中他就是重心。

·牙为约束物体(Restroinedbody)·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。第9页,共50页，2024年2月25日，星期天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。第10页,共50页，2024年2月25日，星期天5．等效力系统(Equivalentforcesystem)

将实际作用于托槽的力系统等效地转移至阻力中心处，称等效力系统。(1)等效力系统的确定。

·首先将力转移至阻力中心处。

·其次将在托槽处力产生的力矩(themomentofaforce)转移至阻力中心处。

·最后将力产生的力矩与外加力矩相加，计算总力矩(thenetmoment)。

(2)等效力系统的意义通过确定等效力系统，我们可以得容易地判断产生预计牙移动所需要的力及力矩。第11页,共50页，2024年2月25日，星期天（二）牙齿移动的种类1.倾斜移动2.整体移动3.转矩移动4.垂直移动5.旋转移动第12页,共50页，2024年2月25日，星期天1．倾斜移动(Tipping)(1)概念：是指牙以支点为中心，牙冠和牙根朝相反方向移动。

(2)分类：依据转动中心的位置分为①不受控制的倾斜移动(UncontrolledTipping)：转动中心位于根尖点与阻力中心之间。②可控制的倾斜移动(Contro11edTipping)：转动中心位于根尖处。第13页,共50页，2024年2月25日，星期天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50--75g第14页,共50页，2024年2月25日，星期天第15页,共50页，2024年2月25日，星期天

(3)应力分布、加载、组织反应与临床应用。①不受控制的倾斜移动·应力分布：不受控制的倾斜移动应力分布单根牙牙周膜呈现2个压力区和2个牵引区，双根牙呈现4个压力和4个牵引区，根尖及牙槽嵴顶为应力集中区。·加载：M/F比值在0：1到5：1之间。·组织反应：牙槽壁发生改建，外壁也发生代偿性改建。·临床作用：在某些病例，如安氏II类11分类或安氏III类切牙过于直立者，不受控制的倾斜移动是有益的。·长期大辐度倾斜移动，能引起牙槽崎，根尖吸收。第16页,共50页，2024年2月25日，星期天②可控制的倾斜移动

·应力分布：单根牙，牙周膜呈现一个压力区和一个张力区，根尖区应力小，至牙槽嵴顶逐渐增大。·加载：M／F比值7：1。·组织反应：压力区牙槽窝内壁骨吸收，张力区牙槽窝内壁骨形成。·临床应用：双牙合前突或上前牙前突患者需要此移动方式。第17页,共50页，2024年2月25日，星期天2．整体移动(Bodilymovement，Translation)(1)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。

(2)应力分布、加载、组织反应、临床应用。①应力分布：一侧为张力侧，另一侧为压力侧，应力分布均匀分布于支持组织上。②加载：M／F为10／1。③组织反应：受压侧骨吸收，张力侧骨形成。④临床应用：尖牙的运中移动；切牙的后移，磨牙的前移大多需要此移动方式。第18页,共50页，2024年2月25日，星期天整体移动的组织反应压力均匀分布在支持组织结构上100--150g第19页,共50页，2024年2月25日，星期天第20页,共50页，2024年2月25日，星期天3．转矩移动（torque)

又称控根移动(RootMovement)

(1)概念：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)。

(2)分类：根据牙根移动方向不同分为：①转矩(唇一舌向或颊一舌向运动)②竖直(近远中向)第21页,共50页，2024年2月25日，星期天(3)应力分布、加载、组织反应、临床应用

·应力分布：根尖区应力最为集中。·加载：M/F为12：1。·组织反应：由于根尖区应力最为集中，根尖区牙槽表现为潜挖性吸收(Underminingresorption)。如应力过大，易造成根尖的吸收和牙髓坏死。第22页,共50页，2024年2月25日，星期天临床应用

给切牙加转矩力以获得正确的冠倾斜度间隙关闭后建立尖牙正确的冠倾角竖直近中倾斜的后牙加强支抗应采用口外弓或远中方向的力，防止冠的反向移动。第23页,共50页，2024年2月25日，星期天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75--125g第24页,共50页，2024年2月25日，星期天4．牙伸长或压低移动(ExtrusionorIntrusion)

(1)概念：沿牙长轴方向的牙移动方式，属整体移动中的一类。(2)应力分布、加载、组织反应、临床应用①应力分布·牙伸长：整个牙周纤维受到牵拉·牙压低：应力集中于根尖区②加载·需要一通过牙阻力中心的力·牙伸长：50g一100g(单根牙50g，磨牙100g)·牙压低：10g一25g(切牙10g，磨牙25g)③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。④临床应用：·牙伸长或压低…·压低时采用持续性轻力第25页,共50页，2024年2月25日，星期天垂直移动的组织反应压入移动组织反应以吸收为主15－25g拉出移动组织反应以增生为主50－75g第26页,共50页，2024年2月25日，星期天5．旋转移动(Rotation)

(1)概念：牙体绕牙长轴转动。(2)应力分布、加载、组织反应、临床应用①应力分布：扁形牙根的旋转产生二个压力区和二个张力区。②加载：需要一个力偶并且没有力作用于阻力中心。③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④临床应用：·旋转(扭转)牙的矫治·过矫正·牙龈环切术(CircumferentialSuperacrestalFibrotomy,CSF)第27页,共50页，2024年2月25日，星期天旋转移动的组织反应移动困难且易复发50--75g第28页,共50页，2024年2月25日，星期天二、正畸矫治的生物学基础

正畸矫治过程，是在力的作用下，牙周组织、颌骨产生生理性的组织改建，牙齿或领骨由异常位置变为正常位置的过程。第29页,共50页，2024年2月25日，星期天(一)颌骨、牙骨质、牙周膜的生物学特性

1．颌骨的可塑性

(1)具有高度可塑性，牙槽骨是人体中最活跃的骨组织。

(2)在生理状态下可有形态及结构变化，改建包括增生和吸收两个过程。2．牙骨质的抗压性

(1)覆盖于牙根表面。

(2)只有新生没有吸收，随年龄增长缓慢沉积。第30页,共50页，2024年2月25日，星期天3．牙周膜内环境的稳定性

(1)固定牙齿于牙槽窝内，传导与调节牙齿所受外力；

(2)其分解与合成的功能是全身最活跃的。第31页,共50页，2024年2月25日，星期天(二)正畸矫治过程中的组织反应

正畸矫治过程通常分为两个阶段：生物力学阶段和生物学阶段。生物力学阶段：矫治器产生各种矫治力作用于牙、牙合、颅面等软组织使之产生应力的阶段。生物学阶段：应力使牙颌系统发生组织学改建的阶段。第32页,共50页，2024年2月25日，星期天1．牙周组织的反应

(1)牙周膜的反应压力侧：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：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。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。第33页,共50页，2024年2月25日，星期天压力侧：牙周膜缩窄，血管受压，胶原纤维，基质降解。破骨细胞形成张力侧：牙周膜增宽，血管扩张，胶原纤维，基质增生。成骨细胞形成第34页,共50页，2024年2月25日，星期天(2)牙槽骨的反应①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。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，镜下可见骨面覆盖一薄层淡红色的类骨质。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。第35页,共50页，2024年2月25日，星期天②直接骨吸收与潜行性骨吸收（directresorptionandunderminingresorption）·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。第36页,共50页，2024年2月25日，星期天压力侧：牙槽骨表面吸收张力侧：牙槽骨表面新骨形成过渡性骨牙槽嵴高度：牙升高压低都不变。直接骨吸收directresorption间接骨吸收indirectresorption第37页,共50页，2024年2月25日，星期天（3）牙髓的反应矫治力适宜： 牙髓充血，温度感明显，活力下降， 可恢复。矫治力过大： 牙髓炎，牙髓坏死，不可恢复。第38页,共50页，2024年2月25日，星期天（4）牙根的反应1.轻微的吸收抗压能力强、破牙骨质细胞形成、修复较快、X线片难以发现2.进行性吸收与矫治力有关，发生于根尖，变圆钝3.特发性吸收与矫治力无关，治疗前就有，矫正加重吸收第39页,共50页，2024年2月25日，星期天（5）乳牙移动对恒牙牙胚的影响恒切牙、尖牙牙胚紧靠在乳前牙牙根的舌侧，前磨牙牙胚则位于乳磨牙压根分叉处。两类牙的位置十分接近，所以在正畸移动乳牙时，可影响到恒牙胚。第40页,共50页，2024年2月25日，星期天三、矫治中影响牙周组织改建的因素

（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．时间·持续力可提高矫治效率·间歇力矫治效率低·牙周组织改建需要时间。·固定矫治器可3—6周加力一次，活动娇治力1—3周加力一次。第41页,共50页，2024年2月25日，星期天临床适宜矫治力的表征：①

无明显的自觉疼痛，只有发胀感觉；②

叩诊无明显反应；③

松动度不大；④

移动的牙位或颌位效果明显；⑤

x线片提示：矫治牙的根部牙周无异常。（二）机体条件1．

年龄10-14岁矫治的最好时期2．

影响骨形成与吸收的因素：PGS3．血液供给的影响第42页,共50页，2024年2月25日，星期天四、颌骨矫形治疗的生物力学

(一)上颌骨的矫形治疗1．上颌骨和上领牙弓阻抗中心位置上颌骨阻抗中心的三维坐标值在正中矢状面上，其高度在梨状孔下缘，前后位置在第二前磨牙和第一磨牙之间；上颌牙弓的阻抗中心的三维坐标值勤也在正中矢状面上，但其前后位置在第二前磨牙处、高度约在前磨牙的牙根尖。在牵引方向为牙合的平面下-370时，牵引线同时经过上颌骨和上颌牙弓的两阻抗中心。第43页,共50页，2024年2月25日，星期天2．临床应用(1)

矫形牵引与上颌骨和上牙弓两者阻抗中心位置的关系有三种情况：1）

颌骨和上牙弓平动而无转动时，则牵引线需同时经过上述两者的阻抗中心。即从尖牙处斜向下-370牵引，沿此方向牵引时牵引线就可以通过两者阻抗中