Биомеханика в стоматологии

Биомеханика является разделом физики, в котором рассматриваются движения тел в пространстве и возникающие при этом процессы. Биомеханика изучает механические свойства (твердость, плотность, модуль упругости и др.) и механические явления, 5 из которых должны применяться в ортопедической стоматологии. Стоматологи - клиницисты - терапевты и хирурги сочетают мануальные навыки с медикаментозным лечением, а стоматологи - ортопеды, наряду с мануальными, применяют немедикаментозные, механические средства, основанные на данных физики, ее разделов, статики и кинематики, что в ортопедической стоматологии является биомеханикой. Следовательно, все виды контактов зубов: суперконтакты, первичная и вторичная окклюзии, артриты, артрозы, патологические процессы ВНЧС и др. - все это биомеханические явления.
Каждая сила, действующая на наклонную поверхность имеет вертикальное и горизонтальное направление, поэтому сила нормальной реакции (N) - перпендикулярная к скату и сила трения (F), действующая вдоль ската - являются первыми двумя параметрами, возникающими при сжатии пищевого комка (рис. 1). На этих составляющих (N, F) следует построить параллелограмм сил, диагональю которого является Rn -сила опорной реакции (3-ий параметр механических явлений) - рис.1. Rn возникает постоянно на каждом скате при любых контактах зубов. Для оценки действия всех сил, действующих на жевательную поверхность зуба, Таптунова (МГМСУ) и Glasser (Германия) предложили учитывать только 3 точки на скатах при поперечном сечении боковых зубов. Поэтому на 2-м рис. в точках, соответствующих контактам с антагонистами, изображены Р1, Р2, Р3. Каждая из этих сил вызывает реакцию Rn1, Rn2, Rn3, перпендикулярную к скатам (рис.2). Следует отметить, что силы могут иметь различные направления, а реакция только одно.
Для определения общей (полной) силы со стороны всех сил реакций надо перенести 3 стрелки (Rn1, Rn2, Rn3) в одну точку "с"-центр сопротивления на оси корня, но с моментом силы (рис.3). Соединив начало и конец стрелок прямой, получают общую силу R (4-ый параметр механических явлений).
Известно, что устойчивость каждого зуба зависит от поступательного движения вдоль лунки и вращательного - вокруг центра на оси корня. Поступательное смещение определяется силой R, положение которой мы определили, а вращательное определяется суммой моментов сил со стороны 3-х точек (рис. 4). Момент силы (М = R L) - это 5-ый, наиболее важный, параметр механических явлений, получение которого возможно только после определения ранее описанных сил.
При соотношении бугорков 1:1 центральные скаты расположены в стороне от середины (рис. 5А, АВ, АD) и при глотании пищи точка приложения силы, возникающая на них, также находится в стороне (рис. 5Б), что неблагоприятно, так как при этом возникает большое давление (по данным Motsch, а в 3-3,5 раза больше, чем при дроблении нищи), что вызывает зоны сжатия и растяжения, расшатывающие зуб.
Несмотря на это, у молодых и здоровых пациентов силы опорных тканей намного превышают величину нагрузок, возникающих при акте еды. Поэтому применяется методика 1:1, однако с возрастом, из за снижения толерантности, пародонтопатии и др. заболеваний, нагрузки при еде превышают опорные возможности пародонта и должна применяться методика 5:3, основанная на ряде аксиом биомеханики.
Если при методике 1:1 окклюзионная поверхность делится пополам, то при 5:3 соотношение бугорков несколько другое. 5 частей занимают опорные (ведущие) бугорки и 3 части - неопорные ( неведущие). Кроме того, середина окклюзионной поверхности при 5:3 находится посредине центрального ската (рис.6), а в методике 1:1 - в области дна фиссуры.
В методике 5:3 возможна проверка действия общей силы R вдоль оси - при глотании пищи (см. рис. 6). В этом заключается принципиальное отличие 2-х методик. При 1:1 предполагается, что осуществляется нагрузка вдоль оси, то есть желаемое принимается за действительное. При методике 5:3 проверка проводится соответственно девизу Английского Королевского общества "Ничего на слово".
Например: корень зуба наклонен под углом 20°, центральный скат при этом должен иметь наклон на 10° больше, то есть 30°. Сила нормальной реакции в таком случае отклонена от горизонтали на 60°, ибо сила N всегда перпендикулярна к скату. Кроме того, N находится в 8,5° от Rn (см. рис.1). Следовательно: 30° + 60° + 8,5° = 98, 5°, что позволяет считать, что сила действует вдоль оси. Момент силы при этом не возникает (М = 0), ибо нет плеча силы.
К этим особенностям методики 5:3 следует прибавить еще 2 отличия. Первое заключается в том, что при сложных случаях с целью уменьшения момента силы выставляются более узкие искусственные зубы, второе, при таких же сложных вариантах при дефектах зубного ряда без дистальной опоры не выставляются вторые моляры, то есть сокращается протяженность зубного ряда, что приводит к уменьшению травмирования десны.