Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Раздел IV Биомеханика и механика
Ортодонтическое лечение зависит от реакции зубов и других структур лица на небольшую, но посто янную нагрузку. В ортодонтическом контексте биомеханика широко используется для рассмотрения реакции зубных и лицевых структур на ортодонтическую силу, а механика отвечает только за механичес кие компоненты систем ортодонтической техники. В данном разделе биологические реакции на ортодонтические силы, относящиеся к биомеханике, описаны в главе 9. Глава 10, затрагивающая структуру и применение ортодонтических аппаратов, в основном посвящена механике, но также содержит и неко торые биомеханические наблюдения.
Глава 9 Биологические основы ортодонтического лечения
Реакция костной ткани и периодонта на функцию зубочелюстной системы в норме
Структура и функции периодонтальной связки
Реакция на нормальную функцию
Роль периодонтальной связки в прорезывании и стабили зации зубов
Реакция периодонтальной связки и кости на ортодонтические силы
Биологический контроль перемещения зубов
Величина силы
Распределение силы и типы перемещения зубов
Продолжительность действия силы и ослабление силы
Лекарственный эффект на реакцию на ортодонтические силы
Опора
Опора: сопротивление нежелательному зубному переме щению
Соотношение перемещения зубов и силы Примеры
Негативное влияние ортодонтических сил
Подвижность зубов и боль в результате ортодонтического лечения
Влияние на пульпу
Влияние на структуру корня
Влияние лечения на высоту альвеолярной кости
Скелетные эффекты ортодонтических сил: модификация роста
Принципы модификации роста
Влияние ортодонтических сил на верхнюю челюсть и сред нюю часть лица
Влияние ортодонтических сил на нижнюю челюсть
Ортодонтическое лечение основывается на том принципе, что при оказании длительного давления на зуб будет происходить пере мещение зуба за счет реконструкции кости вокруг него. Кость из бирательно разрушается в одних участках и строится в других. Од ним словом, зуб перемещается по кости, неся с собой всю прилега ющую структуру, т.е. происходит миграция зубной альвеолы. По скольку костная реакция передается через периодонтальную связ ку, перемещение зуба в первую очередь является феноменом пери одонтальной связки.
Усилия, прилагаемые к зубам, могут также влиять на модель ко стной аппозиции и резорбции в удаленных от зубов участках, а именно на швах верхней челюсти и костной поверхности с обеих сторон височно-нижнечелюстного сустава. Таким образом, биоло гическая реакция на ортодонтическую терапию состоит не только из реакции периодонтальной связки, но также и реакции растущих областей, расположенных вдали от зубов. В данной главе сначала приводится описание реакции периодонтальных структур на орто донтические силы, а затем краткое описание реакции удаленных от зубов скелетных областей. Изложение построено на основе прин ципов нормального роста, описанных в главах 2—4.
Реакция костной ткани и периодонта на функцию зубочелюстной системы в норме
Структура и функции периодонтальной связки
Каждый зуб присоединяется и отделяется от смежной альвеоляр ной кости посредством тяжелой коллагеновой опорной структуры, периодонтальной связки (ПДС). В нормальных условиях ПДС за нимает около 0,5 мм вокруг каждого элемента корня. Основным компонентом связки является сеть параллельных коллагеновых во локон, входящих в цемент поверхности корня с одной стороны и в относительно плотную костную пластину с другой стороны. Эти опорные волокна проходят под углом, присоединяясь к зубу апикальнее, чем к прилежащей альвеолярной кости. Такое строение, безусловно, препятствует смещению зуба в ходе нормального функ ционирования (рис. 9-1).
Рис. 9-1. Схематичное изображение периодонтальных структур (кость бледно-красного цвета). Обратите внимание на наклон волокон ПДС.
Хотя большая часть связки заполнена узелками коллагеновых волокон, составляющих связующее соединение, необходимо учи тывать и два других важных компонента связки. Это (1) клеточные элементы, включающие мезенхиальные клетки различных видов с васкулярными и невральными элементами, и (2) тканевая жид кость. Оба эти элемента играют важную роль для нормального функционирования и делают возможным ортодонтическое переме щение зубов.
Основными клеточными элементами в ПДС являются недиф ференцированные мезенхимные клетки и их производные: фибробласты и остеобласты. При нормальном функционировании про исходит постоянная реконструкция и обновление коллагена связ ки1. Одни и те же клетки могут служить как фибробластами, про изводящими новый коллагеновый материал основы, так и фиброкластами, разрушающими первоначально произведенный колла ген. Реконструкция и восстановление контура костной альвеолы и цемента корня происходит непрерывно, хотя и в меньшем мас штабе, в виде реакции на нормальное функционирование2. Кость и цемент удаляются специальными остеокластами и цементокластами соответственно. Эти многоядерные гигантские клетки до вольно непохожи на остеобласты и цементобласты, производящие кость и цемент. Несмотря на годы исследований, их происхожде ние остается спорным. Большинство имеют гематогенное проис хождение; некоторые могут происходить из зародышевых клеток, находящихся в локальной области, но не от локальных остеопрогенитаных клеток3.
Хотя ПДС не отличается сосудистой структурой, она все же имеет кровеносные сосуды и клетки сосудистой системы. Внутри связки также находятся нервные окончания, например безмиелиновые свободные окончания, связанные с болевыми ощущениями, и более сложные рецепторы, связанные с давлением и позицион ной информацией (проприорецепторы).
Наконец, важно отметить, что пространство ПДС заполнено жидкостью; это та же жидкость, что и во всех других тканях. Напол ненная жидкостью камера с прочными, но пористыми стенками может служить амортизатором, и при нормальном функционирова нии жидкость позволяет связке играть именно такую роль.
Реакция на нормальную функцию
В ходе жевания зубы и пародонт подвергаются тяжелой нагрузке. Контакт зубов длится 1 с или менее; нагрузка довольно высокая, от 1 до 2 кг, в то время как мягкая пища пережевывается с нагруз кой до 50 кг. Когда зуб подвергается тяжелой нагрузке такого рода, кратковременное смещение зуба внутри пространства ПДС предот вращается благодаря несжимаемой тканевой жидкости. Вместо этого усилие передается на альвеолярную кость, которая прогиба ется под его воздействием.
Степень прогиба кости в ходе нормального функционирования челюстей (и других скелетных элементов тела) часто не оценивает ся. Тело нижней челюсти изгибается при открывании и закрывании рта даже без воздействия тяжелых жевательных нагрузок. При ши роком открывании рта расстояние между нижними молярами уменьшается на 2-3 мм. При тяжелых нагрузках отдельные зубы слегка перемещаются при прогибе альвеолярной кости, а напряже ние изгиба передается на значительное расстояние. Костный изгиб в ответ на нормальное функционирование создает пьезоэлектриче ские токи (см. ниже), которые являются важным стимулом скелет ной регенерации. Это механизм, посредством которого архитекту ра кости приспосабливается к функциональной нагрузке.
Таблица 9-1
Физиологическая реакция на тяжелое давление на зуб
|
Время, с |
Процесс |
|
<1 |
Жидкость ПДС несжимаема, альвеолярная кость изги бается, создается пьезоэлектрический импульс |
|
1-2 |
Выделяется жидкость ПДС, зуб смещается внутри про странства ПДС |
|
3-5 |
Жидкость ПДС вышла, ткани сжаты; немедленная боль при сильном давлении |
В течение первой секунды приложения нагрузки внутри про странства ПДС выделяется очень мало жидкости. Если давление на зуб сохраняется, жидкость выделяется быстрее, а зуб смещается внутри пространства ПДС, прижимая саму связку к прилегающей кости. Неудивительно, что это приводит к появлению боли. Боль обычно ощущается после 3—5 с тяжелой нагрузки и свидетельству ет о выделении жидкости и оказании разрушительного давления на связку в течение данного времени (табл. 9-1). Сопротивление, обеспечиваемое тканевой жидкостью, достаточно для нормального жевательного процесса, когда усилие, прилагаемое в течение 1 с или менее, происходит безболезненно.
Хотя ПДС прекрасно адаптирована к сопротивлению кратков ременной нагрузке, она быстро теряет эту способность после выхо да тканевой жидкости из пространства. Длительная нагрузка, даже низкой силы, приводит к другой физиологической реакции — ре конструкции прилегающей кости. Ортодонтическое перемещение зубов становится возможным благодаря применению длительной нагрузки на зуб. В дополнение к этому легкая длительная естест венная нагрузка (со стороны губ, щек или языка) обладают тем же потенциалом, что и ортодонтические силы, вызывающие переме щение зубов на новое место (см. описание факторов равновесия в главе 5).
Роль периодонтальной связки в прорезывании и стабилизации зубов
Феномен прорезывания зубов делает очевидным тот факт, что уси лия, создаваемые внутри самой ПДС, способны производить зуб ные перемещения. Механизм прорезывания, похоже, зависит от метаболических процессов внутри ПДС, включая, но, пожалуй, не ограничиваясь, формированием, укреплением и укорачиванием в процессе созревания коллагеновых волокон (подробнее см. рабо ты Marks4). Данный процесс продолжается и у взрослых, хотя и в меньшей степени. Зуб, антагонист которого был потерян, часто начинает прорезываться по прошествии многих лет после заверше ния роста.
Рис. 9-2. Давление покоя со стороны губ или щек и языка обычно несба лансированно. В некоторых областях, как, например, в передней области нижней челюсти, давление языка больше, чем давление губ, а в области верхних резцов давление губ сильнее. Активная стабилизация, производи мая метаболическими эффектами в ПДС, вероятно, объясняет, почему зу бы стабильны при наличии несбалансированных давлений, которые в иных случаях вызывают перемещение зубов.
Длительное существование данного механизма свидетельствует о том, что он может вызывать не только прорезывание зубов в осо бых обстоятельствах, но и активную стабилизацию зубов в услови ях длительного воздействия нагрузки небольшой величины. Обще известно, что длительное давление на зубы при отсутствии зубного перемещения находится в ненадлежащем балансе (рис. 9-2). Это можно объяснить, вероятно, способностью ПДС создавать усилия и тем самым вносить вклад в комплекс усилий, определяющий по ложение равновесия.
Активная стабилизация также представляет собой порог ортодонтического усилия, и силы, находящиеся ниже данного уровня стабилизации, будут считаться неэффективными. Порог внешнего усилия, безусловно, варьирует в зависимости от степени сопротив ления стабилизационного механизма существующему давлению мягких тканей. В некоторых случаях порог для ортодонтического усилия если вообще и существует, то является крайне низким. В других условиях порог может быть несколько выше, но все еще не превышает нескольких граммов5. Современная концепция состоит в том, что активная стабилизация может преодолеть длительную нагрузку в несколько граммов, несбалансированное давление по коя мягких тканей может быть равно 5—10 г/см2.
Реакция периодонтальной связки и кости на ортодонтические силы
Реакция на длительную нагрузку, оказываемую на зубы, зависит от величины нагрузки: тяжелая нагрузка приводит к быстро нарастаю щей боли, омертвению клеточных элементов внутри ПДС, а также феномену (подробно описанному ниже) «подрывающей ре зорбции» альвеолярной кости около поврежденного зуба. Легкая нагрузка позволяет клеткам внутри ПДС выжить, а также приводит к реконструкции лунки зуба посредством относительно безболез ненной «фронтальной резорбции». В ортодонтической практике основной целью является обеспечение как можно большего зубно го перемещения посредством фронтальной резорбции, однако сле дует признать, что, несмотря на меры предосторожности, могут по явиться участки омертвения ПДС и подрывающей резорбции.
Биологический контроль перемещения зубов
Прежде чем детально описывать реакцию на ортодонтическую на грузку, необходимо рассмотреть механизм биологического контро ля, начиная от раздражителя и заканчивая реакцией на ортодонтическое перемещение зуба. В двух основных теориях ортодонтичес кого перемещения зубов противопоставлены два возможных конт рольных элемента: биологическое электричество и давление-натя жение в ПДС, влияющее на ток крови. Биоэлектрическая теория, по крайней мере, отчасти связывает перемещение зуба с изменениями костного метаболизма, контролируемыми электрическими им пульсами, производимыми при прогибе альвеолярной кости. Тео рия давления-натяжения связывает перемещение зуба с клеточны ми изменениями на химическом уровне, что традиционно считает ся связанным с изменением тока крови в ПДС. Давление и натяже ние внутри ПДС при сокращении (давление) или увеличении (на тяжение) диаметра кровеносных сосудов в пространстве связки, безусловно, может изменять ток крови. Обе эти теории не совмес тимы, но и не взаимоисключающи. С современной точки зрения оба механизма могут играть определенную роль в биологическом контроле зубных перемещений.
Пьезоэлектрические импульсы имеют две необычные характе ристики: 1) высокую скорость распада (например, при приложении нагрузки образуется пьезоэлектрический импульс, который быстро уменьшается до нуля даже при сохранении действия силы); 2) со здание эквивалентных импульсов противоположной направленно сти при прекращении действия силы (рис. 9-3).
Обе эти характеристики объясняются миграцией электронов внутри кристаллической решетки, деформируемой давлением. При деформации кристаллической структуры электроны мигриру ют от одного положения к другому, и наблюдается электрическая нагрузка. При поддержании усилия кристаллическая структура ос тается стабильной, и других электрических явлений не наблюдает ся. Однако при снятии усилия кристалл возвращается к своей на чальной форме, и появляется обратный ток электронов. Таким об разом, в результате ритмической активности наблюдается постоян ное взаимодействие электрических сигналов, производимых в ходе приложения или снятия усилия.
Рис. 9-3. Когда к кристаллической структуре (такой, как кость или кол лаген) прилагается нагрузка, то возникает электрический ток, который бы стро исчезает. При снятии нагрузки появляется противоположный ток. Та кой пьезоэлектрический эффект обусловлен миграцией электронов внутри кристаллической решетки.
С самого начала считалось, что электрические импульсы, спо собные инициировать перемещение зуба, являются пьезоэлектри ческими. Феномен пьезоэлектричества наблюдается во многих кристаллических материалах, где деформация кристаллической структуры приводит к образованию электрического тока при пере мещении электронов из одной части кристаллической решетки в другую. Пьезоэлектричество во многих неорганических кристал лах было открыто много лет назад и используется в повседневных технологиях (например, в фонографических системах). Органичес кие кристаллы также могут иметь пьезоэлектрические свойства. Не только костный минерал является кристаллической структурой с пьезоэлектрическими свойствами, но и коллаген сам по себе об ладает этими свойствами, а потенциалы накопления напряжения в образцах сухих костей также относятся к пьезоэлектричеству.
Ионы в омывающих живую кость жидкостях взаимодействуют со сложным электрическим полем, создаваемым при изгибании ко сти, вызывая температурные изменения и электрические сигналы. В результате во внеклеточных жидкостях могут быть обнаружены как токи конвекции, так и токи проводимости, на которые влияние оказывает природа жидкостей. Наблюдаемое небольшое напряже ние называется «потенциалом потока». Хотя эти напряжения и от личаются от пьезоэлектрических импульсов в сухих материалах, они в основном характеризуются быстрым нарастанием и измене нием при приложении к кости переменных напряжений. Также имеется и обратный пьезоэлектрический эффект. Не только прило жение силы может вызвать искажение кристаллической структуры и возникновение электрического импульса, но и применение элек трического поля может вызвать деформацию кристалла и привести, таким образом, к возникновению усилия. Обратное пьезоэлектри чество не используется в естественных системах контроля, на сколько известно в настоящее время, однако потенциалы потока могут создаваться при применении внешних электрических полей, и потенциал терапевтического использования такого феномена сразу приобретает интерес6.
Нет сомнений в том, что создаваемые напряжением импульсы важны для сохранения целостности скелета. Без таких импульсов теряются костные минералы, что приводит к общей скелетной ат рофии — ситуация, наблюдаемая у астронавтов, чьи кости не испы тывают давления обычной силы притяжения в безвоздушном про странстве. Импульсы, создаваемые при прогибе альвеолярной кос ти в ходе процесса жевания, очень важны для сохранения кости во круг зубов. С другой стороны, длительное усилие такого типа, ис пользуемое для ортодонтического перемещения зуба, не создает значительных, обусловленных нагрузкой импульсов. При приложе нии усилия создается краткий импульс; когда усилие ослабевает, появляется обратный импульс. Однако, пока сохраняется усилие, ничего не происходит. Если создаваемые нагрузкой импульсы важ ны для осуществления костной реконструкции, связанной с ортодонтическим перемещением зуба, то эффективным было бы при менение вибрирующего давления. На самом деле эксперименты свидетельствуют о крайне малой эффективности вибрирующих длительных усилий для перемещения зубов7. Оказывается, что со здаваемые нагрузкой импульсы, как бы они ни были важны для нормального скелетного функционирования, вероятно, имеют мало или вообще ничего общего с реакцией на ортодонтическое пере мещение зубов.
Однако из этого не следует делать вывод, что все типы электри ческих импульсов не имеют значения для контроля зубных пере мещений. В кости, не подвергающейся нагрузке, может наблю даться второй тип эндогенного электрического импульса, который называется «биоэлектрическим потенциалом». Метаболически ак тивные клетки кости или соединительной ткани (в областях актив ного роста или реконструкции) производят электрически отрица тельные нагрузки, которые пропорциональны уровню их активно сти; неактивные клетки и области электрически почти нейтраль ны. Хотя цель этого биоэлектрического потенциала неизвестна, клеточная активность может быть модифицирована посредством добавления экзогенных электрических импульсов. Эффект ощу щается на клеточных мембранах. Мембранная деполяризация вы зывает нервные импульсы и сокращение мышц, но изменение мембранных потенциалов сопровождает также и другие клеточные реакции. Внешние электрические сигналы могут воздействовать как на рецепторы клеточной мембраны, так и на проницаемость мембраны8.
Рис. 9-4. У подопытных животных изменения в токе крови в ПДС можно наблюдать при перфузии туши в сосудистую систему и умерщвлении животного. Сосуды заполняются тушью, так что их размер может быть легко виден. На данной фотографии показан горизонтальный срез, где виден корень зуба, а в левом верхнем углу — камера пульпы. ПДС расположена внизу справа. Обратите внимание на сжатие сосудов в области ПДС, куда перемещался зуб. В области сжатия клетки исчезают, и иногда такая область называется гиалини-зированной из-за ее сходства с гиалиновой соединительной областью. (Снимок предоставлен Dr. F.E. Khouw.)
Исследования на животных и на людях показали, что при под ключении постоянного тока низкого напряжения к альвеолярной кости происходит модификация биоэлектрического потенциала и зубы перемещаются быстрее, чем при реакции на идентичную пружину9. Электромагнитные поля могут также воздействовать на мембранные потенциалы и проницаемость мембран клеток и, та ким образом, вызывать изменения клеточной активности. В экспе риментах с животными пульсирующее электромагнитное поле уве личивало роль зубного перемещения посредством сокращения на чальной фазы отставания перед началом перемещения зуба10. Электромагнитные поля могут создаваться внутри тканей посред ством смежных магнитов без необходимости электронных контак тов, и при этом некоторые типы полей способствовали заживлению костей конечностей и челюстей. Возможно, данный эффект будет использован в будущем для стимуляции ортодонтического переме щения зубов и для изменения челюстного роста. Быть может, пра вильным выводом является то, что даже если создаваемые нагруз кой импульсы не объясняют зубное перемещение, электрические и электромагнитные влияния могут модифицировать костную ре конструкцию, от которой зависит зубное перемещение, и могут быть терапевтически полезными.
Теория давления-натяжения. Теория давления-натяжения, классическая теория зубного перемещения, основывается на хими ческих, а не электрических сигналах, как стимулах клеточной диф ференциации и зубного перемещения. Несомненно, химические элементы имеют определенное значение в последовательности со бытий, приводящих к реконструкции альвеолярной кости и зубно му перемещению. Поскольку данная теория действительно дает разумное объяснение перемещению зубов, она остается основой дальнейшего описания.
Согласно данной теории изменение тока крови внутри ПДС осуществляется посредством длительного давления, что вызывает смещение зубов внутри пространства ПДС при сокращении связки в одних местах и растяжении в других. При сжатии ПДС ток крови уменьшается (рис. 9-4), а при растяжении связки он обычно под держивается или усиливается (рис. 9-5).
Рис. 9-5. На стороне, противоположной направлению зубного перемеще ния, ПДС увеличена, а кровеносные сосуды расширены. На данном сним ке представлен вертикальный срез зуба животного с перфузией тушью во время смерти. Частично заполненные тушью расширенные сосуды видны в растянутой части ПДС. (Снимок предоставлен Dr. F.E. Khouw.)
При чрезмерном растяже нии участков ПДС ток крови временно увеличивается. Изменения тока крови приводят к быстрым изменениям химической среды. Например, уровень кислорода, безусловно, будет снижаться в обла сти сжатия, но он будет увеличен в области растяжения, а также в течение минут будут происходить изменения относительных про порций других элементов, участвующих в обмене веществ. Такие химические изменения, либо непосредственные, либо выраженные в стимуляции выработки других биологически активных веществ, затем будут стимулировать клеточную дифференциацию и актив ность. Таким образом, существует три стадии зубного перемеще ния:
1) изменения тока крови в зависимости от давления внутри ПДС;
2) формирование и/или выработка химических элементов;
3) активация клеток (табл. 9-2).
Величина силы
Чем сильнее длительное давление, тем больше будет сокращение тока крови в сжатых областях ПДС, до полного коллапса сосудов и отсутствия тока крови (рис. 9-6). Теоретическая вероятность та кой последовательности событий была продемонстрирована при экспериментах с животными, когда увеличение давления на зуб приводило к снижению перфузии ПДС со стороны сжатия (см. рис. 9-4 и 9-5)11. Рассмотрим временную последовательность собы тий после применения ортодонтических усилий большой и малой величины (см. табл. 9-2).
Рис. 9-6. Схематичное изображение увеличивающе го сжатия кровеносных сосудов с ростом давления внутри ПДС. При определенной величине постоянно го давления происходит полное спадение кровенос ных сосудов и стерильный некроз тканей связки.
Физиологическая реакция на длительное давление на зуб
|
Время |
Характеристики |
|
|
легкое давление |
тяжелое давление |
|
|
<1 с |
Жидкость ПДС несжимаемая, альвеолярная кость изгибается, создается пьезоэлектри ческий импульс |
|
|
1-2 с |
Выделяется жидкость ПДС, зуб перемеща ется внутри ПДС |
|
|
3-5 с |
Кровеносные сосуды частично сжаты со сто роны давления и расширены со стороны растяжения; механически искажены волок на и клетки ПДС |
|
|
Минуты |
Ток крови изменен, начинает меняться кислородное снабжение; выделяются простагландины, и клетки делятся |
|
|
Часы |
Изменения обмена веществ: химические элементы воздействуют на клеточную активность, изменяется уровень фермента |
|
|
~4ч |
Увеличение уровня цАМФ, внутри ПДС начи нается клеточная дифференциация |
|
|
~2дня |
В ходе реконструкции остеокластов/остео бластов костной лунки начинается зубное перемещение |
|
|
3-5 с |
Со стороны давления внутри ПДС происхо дит смыкание сосудов |
|
|
Минуты |
К сжатым участкам ПДС перестает поступать кровь |
|
|
Часы |
Смерть клеток в области сжатия |
|
|
3-5 дней |
В смежных узких участках происходит диф ференциация клеток, начинается подры вающая резорбция |
|
|
7-14 дней |
Подрывающая резорбция удаляет твердую пластинку, прилегающую к сжатой ПДС, происходит зубное перемещение |
Когда на зуб воздействует легкое длительное усилие, ток крови в частично сжатой ПДС сокращается с вытеснением жидкости из пространства связки, и зуб перемещается в своей ячейке (т.е. на не сколько секунд). По прошествии нескольких часов появляющиеся изменения химической среды приводят к изменению модели клеточ ной активности. После порядка 4 ч давления12, как показали экспери менты на животных, наблюдается увеличение уровня циклического аденозина монофосфата (цАМФ), «второго элемента» для большин ства важных клеточных функций, включая дифференциацию.
Такое количество времени для появления реакции тесно связа но с реакцией человека на съемные приспособления. Если пациент носит приспособление менее 4—6 ч в день, то ортодонтического эф фекта наблюдаться не будет. Если время ношения превышает дан ный порог, то будут происходить перемещения зубов.
До недавнего времени было известно очень мало о том, что про исходит в первые часы приложения к зубу длительного усилия, меж ду началом давления и растяжения в ПДС и появлением вторичных признаков несколько часов спустя. Последние эксперименты пока зали, что в течение короткого времени после приложения усилия в ПДС увеличивается уровень простагландина, и сейчас ясно, что простагландин E является важным посредником клеточной реак ции13. Существуют некоторые факты, указывающие на то, что простагландины выделяются при механической деформации клеток (т.е. выделение простагландина может быть первичной, а не вторич ной реакцией на давление). Здесь также участвуют и другие химиче ские элементы, а именно вещества из семейства цитокинов14. Так как различные лекарственные препараты могут воздействовать на уровень простагландина и других потенциальных химических ве ществ, фармакологическая модификация реакции на ортодонтические усилия является больше чем просто теоретической возмож ностью15. Взаимодействие прочих препаратов (включая обезболива ющие) с ортодонтическими средствами описывается ниже в разде ле, посвященном болям. В будущем станет возможно использова ние фармакологических препаратов для ускорения или подавления зубного перемещения в рамках ортодонтического лечения16.
Для того чтобы зуб мог перемещаться, необходимо формирова ние остеокластов таким образом, чтобы они могли удалять кость из области, прилегающей к сжатой части ПДС. Остеобласты также не обходимы для формирования новой кости в областях растяжения и для реконструкции резорбированных участков в сжатых областях. Простагландин E обладает интересной способностью стимулировать активность как остеокластов, так и остеобластов, становясь подходя щим посредником зубного перемещения. При инъекции паращитовидных гормонов остеокласты могут образоваться в течение не скольких часов, но при механической деформации ПДС реакция идет гораздо медленнее, и первые остеокласты могут появиться в смежных со сжатием областях ПДС лишь спустя 48 ч. Согласно ис следованиям клеточной кинетики, они появляются двумя волнами: некоторые (первая волна) могут быть выделены из локальной попу ляции клеток, а остальные (большая вторая волна) приносятся с то ком крови из отдаленных участков17. Эти клетки атакуют смежную твердую пластинку, удаляя кость в процессе «фронтальной ре зорбции», и вскоре после этого начинается зубное перемещение. В это же самое время, но с некоторым отставанием, так что про странство ПДС увеличивается, остеобласты (образованные из ло кальных прогенических клеток в ПДС) формируют кость в областях растяжения и начинают реконструкцию в областях сжатия.
Ход событий может быть другим, если длительное усилие на зуб будет достаточно велико, чтобы кровеносные сосуды полностью спались и прекратили подачу крови к участкам внутри связки. Если это происходит, то вместо развития остеокластов в сжатых участках ПДС происходит стерильный некроз тканей. В клинической ортодонтии сложно избежать применения силы, которая не вызывала бы появления даже небольших аваскулярных участков в ПДС. Поэтому было предложено прикладывать силу к зубу с определенными ин тервалами, при этом сохраняя ее действие в течение достаточного для биологического ответа времени. Это поможет сохранить жизне способность тканей. Эксперименты на животных подтверждают эту гипотезу18. Однако в настоящее время нет способа применить этот подход на практике. Возможно, прерываемая сила такого типа най дет клиническое применение в будущем с разработкой методов ак тивации и дезактивации пружин. После исчезновения клеток такие бессосудистые области ПДС из-за гистологического строения тра диционно назывались гиалинизированными (см. рис. 9-4). Несмотря на это название, данный процесс не имеет ничего общего с форми рованием гиалиновой соединительной ткани, но представляет со бой неизбежную потерю всех клеток при полном прекращении кро воснабжения. Когда это происходит, реконструкция кости, прилега ющей к отмершей области, должна осуществляться при помощи клеток, образованных в смежных, неповрежденных участках.
Рис. 9-7. Гистологический образец сжатой ПДС по прошествии нескольких дней. Если ПДС сжата так, что ток крови полностью прекращен, дифференциация остеокластов внутри связки невозможна. После нескольких дней задержки остеокласты внутри соседних участков костного мозга атакуют твердую пластинку с внутренней стороны, что называется подрывающей резорбцией. (Снимок предоставлен Dr. F.E.Khouw.)
По прошествии нескольких дней клеточные элементы из сосед них неповрежденных областей ПДС начинают проникать в отмер шие (гиалинизированные) участки. Важно отметить, что в смежных участках костного мозга появляются остеокласты и начинают атаку на нижнюю сторону кости, непосредственно прилегающую к от мершей области ПДС (рис. 9-7). Такой процесс называется подры вающей резорбцией, поскольку воздействие идет с нижней стороны твердой пластинки. При гиалинизации и подрывающей резорбции неизбежна задержка зубного перемещения. Это вызвано, во-пер вых, задержкой дифференциации клеток внутри костного мозга и, во-вторых, поскольку значительная толщина кости должна быть удалена с внутренней стороны, перед тем начнется перемещение зуба. На рисунке 9-8 показано временное различие зубных переме щений при фронтальной и подрывающей резорбциях.
Рис. 9-8. Схематичное изображение зубного перемещения при фронталь ной и подрывающей резорбциях. При фронтальной резорбции постоянное воздействие на внешнюю поверхность твердой пластинки приводит к плав ному непрерывному перемещению зуба. При подрывающей резорбции происходит задержка до удаления прилегающей к зубу кости. После этого зуб «перепрыгивает» в новое положение, и если поддерживается тяжелое усилие, то опять возникает задержка до окончания второго этапа подрыва ющей резорбции.
При предотвращении некроза областей периодонтальной связки не только становится более эффективными зубное перемещение, но также снижается и боль. Очевидно, что следует избегать чрезмер ных ортодонтических усилий. Однако, несмотря на желательность обеспечения зубных перемещений посредством фронтальной ре зорбции, осуществить это в клинической практике крайне сложно. Даже при легких усилиях в ПДС способны возникать небольшие бессосудистые участки, и перемещение зуба будет задержано до их удаления в процессе подрывающей резорбции. Недостижимым иде алом считается плавное перемещение зуба посредством легких уси лий, как показано на рисунке 9-8. В клинической практике переме щение зубов обычно происходит в виде постепенных этапов из-за неизбежного возникновения областей подрывающей резорбции. И все же слишком большие усилия никогда не полезны.
Распределение силы и типы перемещения зубов
Как видно из предыдущего описания, оптимального уровня усилия для зубного перемещения достаточно для стимуляции клеточной активности без полного смыкания кровеносных сосудов в ПДС. Для определения биологического воздействия важно как количест во прилагаемого к зубу усилия, так и область ПДС, на которую рас пространяется данное усилие. Реакция ПДС определяется не толь ко одним усилием, но и усилием на единицу площади, или давле нием. Поскольку распределение силы внутри ПДС, и таким обра зом давление, различны для разных типов зубных перемещений, необходимо определить тип зубного перемещения, а также количе ство усилия при описании оптимальных уровней усилий при орто донтических процедурах.
Простейшей формой ортодонтического перемещения является наклон. Такое перемещение происходит при приложении един ственного усилия (например, пружины съемного приспособления) к коронке зуба. При этом зуб поворачивается вокруг своего «цент ра сопротивления», точки, расположенной приблизительно на по ловине расстояния от корня. (Дальнейшее описание центра сопро тивления и его контроля приводится в главе 10.) При подобной ро тации зуба связка сжимается у верхушки корня со стороны пружи ны, а также у отростка альвеолярной кости с противоположной сто роны (рис. 9-9). Максимальное давление на ПДС создается в обла сти альвеолярного отростка и кончика корня. По мере приближе ния к центру сопротивления сила давления снижается, и в самой точке сопротивления давление минимально.
Рис. 9-9. Приложение единственного усилия к коронке зуба приводит к вращению вокруг точки, расположенной на половине расстояния от корня. Тяжелое давление ощущается на кончике корня и на отростке альвеолярной кости, но давление снижается до нуля в центре сопротивления. Диаграмма нагрузки представляет собой два треугольника, как показано на рисунке.
Рис. 9-10. Перемещение тела зуба требует нагрузки на ПДС начиная от альвеолярного отростка и до кончика, создавая прямоугольную диаграмму нагрузки. По сравнению с наклоном для обеспечения такого же давления внутри ПДС при корпусном перемещении требуется вдвое больше усилия, чем было приложено к коронке при наклоне.
При наклоне нагрузка распространяется только на половину всей области ПДС. Как показано на рисунке 9-9, «диаграмма на грузки» состоит из двух треугольников, покрывающих половину всей площади периодонтальной связки. С другой стороны, в этих двух областях сконцентрировано довольно высокое давление по от ношению к приложенному к коронке усилию. По этой причине для наклона зубов рекомендуется использовать довольно неболь шие усилия. Эксперименты на животных и опыт клинического ле чения показывают, что усилие наклона не должно превышать 50 г.
Если к коронке зуба будут приложены одновременно два усилия, то зуб может быть перемещен всем корпусом (перенесен) (т.е. кон чик корня и коронка перемещаются в одном направлении и на оди наковое расстояние). В этом случае общая площадь ПДС подверга ется единой нагрузке (рис. 9-10). Очевидно, что для обеспечения то го же давления на связку и той же биологической реакции, что и при наклоне, для корпусного перемещения требуется вдвое больше уси лия. Для частичного наклона и частичного переноса зуба будет тре боваться распределение усилий на те, что потребуются для чистого наклона и корпусного перемещения (табл. 9-3).
Таблица 9-3
Оптимальные силы для ортодонтического зубного перемещения
|
Тип перемещения |
Усилие* (г) |
|
Наклон |
50-75 |
|
Корпусное перемещение |
100-150 |
|
Выравнивание корня |
75-125 |
|
Вращение |
50-75 |
|
Экструзия |
50-75 |
|
Интрузия |
15-25 |
*3начения отчасти зависят от размера зуба; меньшие величины походят для резцов, большие значения - для задних зубов с несколькими корнями.
Теоретически, усилия для осуществления ротации зуба вокруг его длинной оси могут быть намного больше, чем усилия для других зубных перемещений, поскольку данное усилие может быть рас пределено по всей ПДС, а не по узкой вертикальной полоске. В действительности же практически невозможно использовать вра щательное усилие таким образом, чтобы избежать наклона зуба в его лунке, а если это произойдет, то будет создаваться та же об ласть сжатия, что и при других перемещениях наклона. Поэтому для вращения походят те усилия, что и для наклона.
Экструзия и интрузия также являются особыми случаями. В идеале экструзия не должна создавать областей сжатия внутри ПДС, а лишь растяжение. Как и в случае с вращением, это воз можно только теоретически, поскольку при наклоне зуба в ходе экструзии будут создаваться области сжатия. Даже если удастся избежать сжатия, тяжелые усилия при чистом растяжении неже лательны, если целью не является экстракция зуба, а необходимо перенести альвеолярную кость вместе с зубом. Экструзионные усилия, как и вращательные, должны быть равны по величине усилиям наклона.
Рис. 9-11. При интрузии зу бов сила концентрируется на небольшом участке апекса кор ня. Поэтому требуется исполь зовать крайне легкие силы для обеспечения подходящего дав ления внутри связки в процессе интрузии.
Многие годы считалось практически невозможным обеспече ние ортодонтической интрузии зубов. Успешно проводимая клини ческая интрузия в последние годы показала, что данный процесс требует тщательного контроля величины усилия, так что к зубу должны прилагаться крайне легкие усилия. Легкое усилие для инт рузии требуется по той причине, что оно концентрируется на не большом участке кончика зуба (рис. 9-11). Как и при экструзии, зуб может быть подвергнут некоторому наклону, но тем не менее диаг рамма нагрузки не должна характеризоваться большой концентра цией усилия на кончике. Интрузия может быть обеспечена только при действии очень слабой силы.
Продолжительность действия силы и ослабление силы
Ключевым моментом в обеспечении ортодонтического зубного пе ремещения является применение постоянной нагрузки, что не озна чает непрерывности приложения силы. Это значит, что сила должна присутствовать значительную часть времени, безусловно, несколько часов, а не минут в день. Как уже упоминалось ранее, на основании экспериментов с животными было установлено, что лишь после 4 ч приложения силы в ПДС действительно растет уровень цикли ческих нуклеотидов, свидетельствуя о том, что такая продолжитель ность давления требуется для появления «вторичных элементов», необходимых для стимуляции клеточной дифференциации.
Клинический опыт показывает, что для человека порог продол жительности действия силы составляет около 6 ч, и зубные переме щения могут быть довольно эффективны при длительном поддер жании усилия. Хотя не существует четких экспериментальных дан ных, график эффективности зубного перемещения в виде функции продолжительности усилия может выглядеть так, как показано на рисунке 9-12. Постоянные усилия, обеспечиваемые несъемными приспособлениями, не зависящими от поведения пациента, спо собны производить наиболее эффективные зубные перемещения. При использовании съемных аппаратов практически все время эф фект может быть почти таким же, но при ношении их с увеличива ющимися временными промежутками снижается количество зуб ного перемещения.
Рис. 9-12. Теоретический график эффективности зубного перемещения по отношению к продолжительности усилия в часах в день. Непрерывное усилие 24 ч в день производит наиболее эффективное зубное перемещение, но успешное зубное перемещение может быть обеспечено и при меньшей продолжительности, с порогом около 6 ч.
Продолжительность усилия имеет и другой аспект, связанный с тем, как изменяется величина нагрузки в зависимости от реакции зуба не перемещение. Только теоретически возможно создать идеаль ную пружину, которая обеспечивала бы одинаковое непрерывное усилие день за днем, независимо от того, насколько большим или ма лым было перемещение зуба в ответ на данное усилие. В действитель ности каждая пружина имеет степень ослабления. Некоторое сниже ние величины нагрузки наблюдается у аппаратов даже после совсем небольшого перемещения зуба (хотя с изобретением новых никель-титановых материалов, описанных в главе 10, такое снижение удиви тельно мало). У большого числа ортодонтических аппаратов сила мо жет снизиться до нулевой отметки.
Ортодонтические силы по про должительности действия классифицируются на (рис. 9-13):
• непрерывные — силы, действующие в течение определенного времени с момента посещения пациента и до следующего ви зита;
• прерываемые — величина силы снижается до нуля между ак тивациями.
Несъемные аппараты могут создавать как непрерывные, и пре рываемые силы создаются несъемными аппаратами постоянного ношения.
• Прерывистые — величина силы скачкообразно снижается до нуля, когда ортодонтическое приспособление у пациента снимается. При осуществлении зубного перемещения вели чина будет снижаться так же, как и при использовании не съемного аппарата (т.е. прерывистая сила может стать преры ваемой между активациями аппарата).
Прерывистые силы воспроизводятся всеми аппаратами, активи руемыми пациентом самостоятельно, такими как съемные пластин ки, внеротовая тяга и эластичные тяги. Создаваемые в ходе нормаль ного функционирования силы (жевание, глотание, речь и пр.) могут рассматриваться как особый случай прерывистых сил, большинство из которых действуют недостаточное количество часов в день для осуществления значительного влияния на положение зубов.
Наблюдается важное взаимодействие между величиной силы и скоростью ее снижения в ходе зубной реакции. Рассмотрим снача ла эффект почти непрерывного усилия. При сравнительно неболь шом усилии будет наблюдаться относительно плавная прогрессия зубного перемещения, вызванная фронтальной резорбцией. Однако при действии непрерывной силы большой величины зубное пере мещение будет задерживаться до тех пор, пока посредством подры вающей резорбции не будет удалена кость для обеспечения зубного перемещения. В это время будет происходить быстрое изменение
положения зуба, а постоянное усилие снова будет сжимать ткани, предотвращая восстановление ПДС и создавая необходимость даль нейшей подрывающей резорбции, и т.д. Такое постоянное действие силы большой величины может иметь разрушительное воздействие как на периодонтальные структуры, так и на сами зубы.
Рис. 9-13. Схематичное изображение снижения действия силы. А — иде альная пружина будет поддерживать стабильную величину нагрузки незави симо от расстояния, на которое переместился зуб, однако реальные пружи ны ослабляют усилие в ходе зубного перемещения. Усилия, сохраняемые между активациями ортодонтического приспособления, даже если эти уси лия ослабевают, определяются как непрерывные. В отличие от них прерыва емые усилия (В) ослабевают до нулевой отметки между активациями. С — прерывистые усилия снижаются до нуля при каждом снятии съемного при способления и возобновля ются лишь при установке его в полости рта.
Теперь рассмотрим воздействие сил, затухающих довольно быс тро, так что усилие снижается до нуля лишь после небольшого пе ремещения зуба. Если начальный уровень силы относительно неве лик, зуб будет перемещен на небольшое расстояние за счет фрон тальной резорбции и останется в таком положении до повторной активации аппарата. Если уровень силы достаточно высок для по явления подрывающей резорбции, то зуб будет перемещаться пос ле завершения подрывающей резорбции. Затем, после того как ве личина силы опустится до нулевой отметки, он останется в таком положении до следующей активации. Хотя начальное усилие и бы ло слишком тяжелым, после перемещения зуба остается время для регенерации и восстановления периодонтальной связки, до нового приложения усилия.
Теоретически, нет никаких сомнений в том, что легкие продол жительные усилия приводят к наиболее эффективным зубным пе ремещениям. Несмотря на все усилия врачей сохранять легкий уро вень усилий для обеспечения только фронтальной резорбции, по чти у каждого клинического пациента наблюдаются некоторые участки подрывающей резорбции. Более тяжелые усилия, приводя щие к подобной реакции, физиологически приемлемы только в том случае, если уровень усилия снижается таким образом, что остает ся время на регенерацию перед следующей активацией, или если усилие уменьшается до такого уровня, что не возникает второго или третьего раунда подрывающей резорбции.
Тяжелых непрерывных сил следует избегать; тяжелые прерыви стые силы, хотя они и менее эффективны, могут быть клинически допустимы. Иначе говоря, чем идеальнее пружина в смысле обес печения непрерывного усилия, тем более тщательно врач должен следить за тем, чтобы прилагались только легкие усилия. Некото рые из грубых пружин, используемые при ортодонтическом лече нии, обладают удивительным качеством производить усилия, кото рые быстро снижаются до нуля, и, таким образом, не способны на нести биологический ущерб, который может быть причинен тяже лыми продолжительными усилиями. Ряд клинических исследова ний показал, что действие тяжелых сил может вызвать большее пе ремещение зубов, чем действие легких сил. Это парадоксальный результат, противоположный теории угасания сил.
Опыты показали, что ортодонтический аппарат не требует реак тивации чаше одного раза в 3 нед. Наиболее типичным в клиниче ской практике является 4-недельный цикл. Правильность такого интервала между настройками теперь становится ясной. Если при способление хорошо пружинит и легкое усилие обеспечивает не прерывную фронтальную резорбцию, то нет необходимости в более частой активации. Если приспособление менее эластично и проис ходит подрывающая резорбция, но усилие падает до нуля и в пер вые 10 дней наблюдается зубное перемещение, то перед повторным приложением усилия должен существовать такой же или более про должительный интервал для регенерации и восстановления ПДС. Такая фаза восстановления крайне необходима для многих приспо соблений. При слишком частой активации аппарата цикл восста новительного процесса сокращается, и это может привести к по вреждению зубов или костей.
Лекарственный эффект на реакцию на ортодонтические силы
Вполне возможно, что вскоре фармакологические средства для сти муляции и ингибирования перемещения зубов станут применяться повсеместно. В настоящее время лекарственная стимуляция орто донтического перемещения зубов проводится довольно редко. В не которых случаях применяют витамин D для ускорения ответной ко стной реакции на ортодонтические силы. Прямые инъекции про стагландина в периодонтальную связку увеличивают скорость пере мещения зубов, но этот метод не очень практичен и сама инъекция довольно болезненна (как укус пчелы). Лекарственные препараты для ингибирования перемещения зубов, напротив, применяются довольно часто, хотя пока еще не для стабилизации зубов.
Известно два вида препаратов, способных подавлять реакцию зубов на действие ортодонтических сил: бисфосфонаты, использу емые для лечения остеопороза (например, алендронат [Fosamax]), и ингибиторы простагландина (особенно наиболее сильные пред ставители группы, используемые в лечении артритов, например, индометацин).
Остеопороз в основном встречается у женщин в постменопаузальном периоде, хотя и связан со старением у обоих полов. Поэто му лекарственные препараты для лечения остеопороза принимают пациенты старшего возраста. Эстрогены, которые нередко прини мают женщины старшего возраста, страдающие остеопорозом, практически не оказывают влияния на ортодонтическое лечение. Потенциальной проблемой ортодонтического лечения являются препараты, ингибирующие резорбцию кости. К этим препаратам относят бисфосфонаты, синтетические аналоги пирофосфата, ко торый связывается с гидроксиапатитом кости. Они являются спе цифическими ингибиторами остеокластической резорбции кос ти19, поэтому неудивительно, что у пациентов, принимающих эти препараты, ремоделирование кости, необходимое для ортодонти ческого перемещения зубов, значительно замедлено. Поэтому если пациентке, принимающей данные препараты, планируется орто донтическое лечение, целесообразно посоветоваться с ее лечащим врачом на предмет замены этих препаратов на эстрогены, если это возможно.
Если простагландин E играет важную роль в перемещении зу бов, то логично, что ингибиторы его активности также оказывают влияние на перемещение зубов. Препараты, влияющие на актив ность простагландина, делятся на две категории:
1) кортикостероиды и нестероидные противовоспалительные средства (НПВС), вмешивающиеся в синтез простагландина;
2) другие средства, имею щие смешанное агонистическое и антагонистическое действие на различные простагландини.
В человеческом организме простагландины образуются из арахидоновой кислоты, которая в свою очередь происходит из фосфолипидов. Кортикостероиды уменьша ют синтез простагландина, ингибируя образование арахидоновой кислоты. HΠВС ингибируют превращение арахидоновой кислоты в простагландины.
Стероидные препараты могут принимать как взрослые, так и дети. Поэтому при ортодонтическом лечении таких пациентов следует учитывать возможное замедление перемещения зубов под действием этих препаратов. Тот факт, что многие анальгетики так же являются ингибиторами простагландина, наводит на мысль, что препараты, принимаемые пациентами для обезболивания после ак тивации ортодонтического аппарата, могут замедлять перемещение зубов. К счастью, хотя такие сильные ингибиторы простагландина, какиндометацин, и могут влиять на перемещение зубов20, обычные анальгетики в дозах, принимаемых ортодонтическими пациента ми, не обладают достаточной для этого силой.
На активность простагландинов также оказывает влияние ряд других лекарственных препаратов, которые следует учитывать при ортодонтическом лечении. Это трициклиновые антидепрессанты (доксепин, амитриптилин, имипрамин), препараты против арит мии (прокаин), антималярийные лекарства (хинин, хинидин, хлорохин) и метилксантины. Противосудорожный препарат фенитоин снижает скорость перемещения зубов у крыс, а некоторые тетрациклины (например, доксициклин) ингибируют активность остео кластов и оказывают эффект бисфосфонатов. У пациентов, прини мающих любой из этих препаратов, может наблюдаться необычная реакция на действие ортодонтических сил.
Опора
Опора: сопротивление нежелательному зубному перемещению
Термин опора в своем ортодонтическом применении определен до вольно необычно: определение «сопротивление нежелательному зубному перемещению» подразумевает то, что желательно для сто матолога. Использование этого, хотя и необычного, термина пред ставлено таким образом наиболее ясно. Стоматолог или ортодонт всегда создает аппарат, способный обеспечить определенные зуб ные перемещения. На каждое (желаемое) действие существует рав ная или противоположная реакция. Реакционные силы неизбежно способны перемещать другие зубы. Опорная часть, таким образом, оказывает сопротивление реакционным усилиям со стороны дру гих зубов или внеротовых структур.
При планировании ортодонтического лечения просто невоз можно рассматривать только те зубы, перемещение которых жела тельно. Реципрокное воздействие на зубных дугах требует тщатель ного анализа, оценки и контроля. Наиболее четким определением механотерапии является максимизация желательных зубных пере мещений при сведении к минимуму нежелательных побочных эф фектов.
Соотношение перемещения зубов и силы
Очевидной стратегией контроля опорной части является концент рация усилия, необходимого для осуществления зубного переме щения там, где это необходимо, с последующим рассеиванием ре акционного усилия среди как можно большего числа зубов. Прило женное к зубу усилие создает давление (сила на единицу площади) в ПДС. Порог, ниже которого давление не будет вызывать реакции, способен обеспечить прекрасный контроль опорной части, по скольку здесь будет необходимо лишь следить за тем, чтобы этот порог не был преодолен для зубов в элементе опорной части. Раз личная реакция на давление в результате того, что более тяжелое давление осуществляет большее зубное перемещение, чем легкое, будет в состоянии переместить некоторые зубы дальше, чем осталь ные, даже если произошло некоторое нежелательное перемещение. На самом деле порог зубного перемещения довольно низок, но наблюдается различная реакция на давление, и поэтому страте гия «разделяй и властвуй» является довольно эффективной. Как видно из рисунка 9-14, зубы до определенной точки ведут себя так, будто реакция пропорциональна величине давления.
Рис. 9-14. Теоретическая интерпретация соотношения давления внутри ПДС и величины зубного перемещения. Давление внутри ПДС определяет ся усилием, прилагаемым к зубу и разделенным областью ПДС, по которой распределяется данное усилие. Порог зубного перемещения очень низок. Зубное перемещение увеличивается по отношению к давлению до опреде ленной точки, сохраняется на одном уровне на довольно большом участке, а затем может снижаться при крайне сильном давлении. Наилучшим опре делением оптимального усилия, используемого в ортодонтических целях, является самое легкое усилие, которое обеспечивает максимальную или близкую к максимальной реакцию (т.е. помещающее давление в ПДС на край почти постоянного отрезка реакционной кривой). Величина этого оп тимального усилия будет варьировать в зависимости от способа его распре деления в ПДС (т.е. оно будет различным для разных типов зубного переме щения (наклона, корпусного перемещения, интрузии и т.п.)).
Примеры
На этом фоне мы можем определить несколько состояний опорной части.
Реципрокное зубное перемещение. В условиях реципрок-ной направленности прилагаемые к зубам и к сегментам дуги уси лия будут одинаковы, как и усилия, распределяемые внутри ПДС. Простым примером может служить ситуация в случае соединения посредством активной пружины двух центральных резцов, разде ленных диастемой (рис. 9-15). Качественно идентичные зубы будут испытывать одинаковое усилие, распределяемое одним и тем же способом по ПДС, и будут двигаться друг к другу на одинаковое расстояние.
Рис. 9-15. Реципрокное зубное перемещение наблюдается, когда два зу ба или две единицы сопротивления одинакового размера притягиваются друг к другу, как в данном примере реципрокного закрытия верхнечелюст ной диастемы средней линии.
После дости жения этой точки величина зубного перемещения становится более или менее независимой от силы давления, так что график ортодонтически эффективного давления становится пологим21. Оптималь ным уровнем усилия для ортодонтического перемещения является самое легкое усилие и возникающее в результате давление, приво дящее к реакции, близкой к максимуму (т.е. на краю пологого участка). Усилия большей величины, хотя также эффективны для зубного перемещения, приводят к ненужным травмам и, как мы увидим, оказывают нежелательную нагрузку на опорную часть.
Несколько похожая ситуация будет наблюдаться, если на месте удаленного первого премоляра будет установлена пружина, притя гивающая центральный резец, боковой резец и клык в переднем сегменте дуги ко второму премоляру и первому моляру. Следует по думать, будет ли с помощью данной техники обеспечено реципрок ное перемещение зубов.
Безусловно, три передних и два боковых зуба будут испыты вать одинаковую нагрузку, поскольку действие пружины на один сегмент вызывает эквивалентную противоположную реакцию на другом. Для реципрокного перемещения потребуется та же самая общая область ПДС, на которой была распределена нагрузка. С концептуальной точки зрения «величина опорной части» зуба, т.е. его сопротивление перемещению, может быть рассмотрена в виде функции площади поверхности его корня, что то же самое, что площадь его ПДС. Чем больше зуб, тем больше площадь, на ко торой может быть распределена сила, и наоборот. Как показано на рисунке 9-16, площадь ПДС двух боковых зубов в данном примере немного больше, чем общая площадь передней части ПДС.
Поэто му при помощи обычной пружины, соединяющей сегменты, пере дние зубы будут перемещаться немного сильнее, чем боковые. Пе ремещение не будет полностью реципрокным, но близким к этому.
Рис. 9-16. «Величина опорной части» любого зуба приблизительно равна площади поверхности его корня. Как следует из данной схемы, площадь по верхности первого моляра и второго премоляра на каждой дуге приблизи тельно равна площади поверхности клыка и двух резцов.
Усиленная опорная часть. Продолжим рассмотрение при мера с экстракционным промежутком: если требуется дифферен цированная ретракция передних зубов, то опорная часть боковых зубов может быть усилена при помощи добавления второго моляра к заднему блоку (рис. 9-16). При этом изменится соотношение пло щадей корневых поверхностей, так что в ПДС передних зубов будет наблюдаться сравнительно большее давление, и поэтому ретракция переднего сегмента будет больше, чем перемещение вперед боково го сегмента.
Рис. 9-17. Рассмотрим реакцию опорных зубов (А на схеме) и зубов, под лежащих перемещению (M), в трех обстоятельствах. В каждом случае дав ление в ПДС опорных зубов меньше давления в ПДС перемещаемых зубов, поскольку количество зубов в опорном элементе больше. В первом случае (A1-M]) давление на корнях, подлежащих перемещению, находится на оп тимальном уровне, а давление на опорном элементе ниже оптимального, и опорные зубы перемещаются меньше (опорная часть сохранена). Во вто ром примере (Κχ—Мг) хотя усилие на опорных зубах и меньше, чем на пере мещаемых, и те и другие зубы находятся на пологой части кривой силы-ре акции, и опорные зубы, очевидно, будут перемещаться так же, как и зубы, подлежащие перемещению (опорная часть потеряна). При крайне большом усилии (A3-Мз) может наблюдаться большее перемещение опорных зубов, чем зубов, подлежащих перемещению. Хотя третья ситуация носит теорети ческий характер и не имеет клинических подтверждений, первая и вторая ситуации наблюдались в клинической ортодонтии. Этот принцип подтвер ждает эффективность легких усилий для контроля опорной части.
Отметим, что усиление опорной части посредством добавления большего числа единиц сопротивления довольно эффективно, поскольку с увеличением количества зубов (или внеротовых структур) в опорной части реакция на оказываемое на перемещаемый эле мент усилие распределяется на большей площади ПДС в элементе опорной части. Это уменьшает давление на опорные элементы, пе редвигая их вниз по направлению кривой давления-реакции. Одна ко, как показано на рисунке 9-17, приложение избыточной нагруз ки не поможет добиться большего желательного перемещения зу бов, а вызовет большее перемещение опорных зубов. Иными слова ми, для фиксации опорной части наиболее эффективным будет легкое усилие. Это также обеспечит низкий уровень травматизма зубов. Слишком большая сила подрывает эффективность усилен ной опорной части.
Рис. 9-18. Смещение опорных зубов можно свести к минимуму, если со здать такую систему, в которой опорные зубы будут вынуждены переме щаться корпусно, в то время как перемещаемые зубы будут наклоняться, как, например, при изображенной на рисунке ретракции резцов за счет их орального наклона. Такой подход называют «стационарной опорой». В дан ном примере после наклона резцов необходим второй этап лечения для вы прямления положения их корней. Такое двухэтапное лечение используется для контроля опоры. Распределение силы на большую площадь ПДС опор ных зубов уменьшает давление, оказываемое на них.
Стационарная опора. Термин стационарная опора хотя и яв ляется менее описательным, чем термин усиленная опорная часть, но используется традиционно и обозначает такую опорную часть, которая может быть получена при корпусном перемещении одной группы зубов и наклоне других зубов (рис. 9-18). Используя все тот же пример промежутка на месте удаленного премоляра, следует от метить, что если аппарат был отрегулирован таким образом, чтобы обеспечивался лингвальный наклон передних зубов при одновре менном корпусном перемещении зубов боковой группы, то опти мальное давление на передний сегмент должно было создаваться посредством наполовину меньшего усилия, чем необходимо при корпусной ретракции передних зубов. Это означает, что ретракционная сила, распространяемая на боковые зубы, будет сокращена наполовину, и, как следствие, перемещение этих зубов будет напо ловину меньше.
При одинаковой площади ПДС наклон фронтальных зубов при удержании бокового сегмента для корпусного перемещения будет производить эффект, вдвое увеличивающий степень рет ракции фронтальных зубов по сравнению с перемещением впе ред бокового сегмента. Однако стоит повториться еще раз, что ус пешное применение данной стратегии требует легких сил. Если сила была достаточной для приведения боковых зубов к их опти мальной амплитуде перемещения, то будет уже не важно, был пе редний сегмент подвержен наклону или корпусному перемеще нию. Использование слишком больших сил крайне пагубно ска зывается на эффективности данного метода контроля опорной части.
Дифференциальный эффект очень больших сил. Если зубное перемещение было действительно подвержено воздействию слишком высокого давления, то представляется возможным опре делить состояние опорной части таким образом, чтобы наблюда лось больше перемещения дугового сегмента, обладающего боль шей площадью ПДС. В случае использования таких больших уси лий может, конечно, произойти вынесение небольших сегментов за рамки большой амплитуды зубного перемещения и удержание бо лее крупных в этой амплитуде (см. рис. 9-17). Поскольку данный способ отличается крайним травматизмом, он не рекомендуется для регулировки опорной части.
На самом деле совсем не обязательно, что величина зубного пе ремещения будет действительно снижаться в ответ на слишком большое усилие, так что данный тип дифференцированного пере мещения может и не существовать. Посредством использования слишком большого усилия, безусловно, возможно обеспечить большее перемещение опорного сегмента, чем ожидалось, даже ес ли механизм предусматривает лишь дифференцированное переме щение опорного сегмента вверх по кривой силы — реакции, а не снижение в ответ на перемещение сегмента. Дифференцированное усилие лучше всего характеризуется пологим участком кривой на рисунках 9-14 и 9-17, а не спорным снижением в дальней правой части графика.
Кортикальная опора. В заключение рассмотрим разницу ре акций кортикальной и медуллярной костей при контроле опорной части. Кортикальная кость обладает большим сопротивлением резобрции, и при контакте корня с этой костью зубное перемещение замедляется. Некоторые авторы выступают за вестибулярный торк корней боковых зубов противоположно кортикальной пластинке как способ замедления их медиального перемещения, когда необ ходимо закрыть экстракционные промежутки22. Поскольку медиа льное перемещение будет проходить скорее вдоль, а не поперек кортикальной пластинки, то утверждение о том, что данная техни ка способна значительно увеличить опорную часть, является спор ным. Однако слой неплотной кортикальной кости, сформировав шийся внутри альвеолярного отростка, безусловно, способен по влиять на зубное перемещение. С такой ситуацией можно столк нуться на месте старого удаления, например у взрослого, потеряв шего моляр или премоляр много лет назад (рис. 9-19). Такой экс тракционный промежуток закрыть практически невозможно, по скольку зубное перемещение замедлилось до минимума, когда кор ни столкнулись с кортикальной костью вдоль резорбированного альвеолярного отростка23.
Рис. 9-19. В результате потери альвеолярной кости в старом экстракционном промежутке между смежными зубами может образоваться участок кортикальной кости. Это один из при меров «кортикальной опорной части». Закры тие такого экстракционного промежутка пред ставляет собой большую сложность в результа те сопротивляемости реконструкции корти кальной кости.
В основном торковые перемещения ограничены лицевой и лингвальной кортикальными пластинами. Если корень постоянно при жимается к кортикальной пластинке, зубное перемещение сильно замедляется, появляется вероятность корневой резорбции и иногда может происходить проникновение кортикальной кости. Корень зуба под действием больших сил можно вывести в вестибулярном или лингвальном направлении за пределы кости (рис. 9-20), но, к счастью, это очень сложно осуществить.
Рис. 9-20. Чрезмерный наклон верхних резцов под воздействием боль ших неконтролируемых ортодонтических сил. У этого пациента верхние резцы были выведены за пределы вестибулярной кортикальной пластинки, и жизнеспособность пульпы была потеряна.
Негативное влияние ортодонтических сил
Подвижность зубов и боль в результате ортодонтического лечения
Ортодонтическое перемещение зубов требует не только рекон струкции прилегающей к зубам кости, но и реорганизации самой ПДС. Волокна отсоединяются от кости и цемента, а позже присо единяются снова. На рентгеновских снимках можно наблюдать расширение периодонтальной щели в ходе ортодонтического пере мещения зуба. Расширение периодонтальной щели и дезорганиза ция связки обеспечивают увеличение подвижности зуба.
Умеренное увеличение подвижности является обычной реакци ей на ортодонтическое лечение. Однако чем сильнее ортодонтические силы, тем больше степень подрывающей резорбции и тем больше подвижность. Избыточная подвижность является призна ком приложения чрезмерных сил. Если зуб в ходе ортодонтическо го лечения становится крайне подвижным, всякая нагрузка на него должна быть прекращена до снижения подвижности до умеренно го уровня. В отличие от корневой резорбции (см. далее) избыточная подвижность обычно исправляется сама по себе без необратимых повреждений.
Если зуб подвергается тяжелой нагрузке, то почти сразу возни кает боль при фактическом разрыве ПДС. Не существует оправда ний использованию для ортодонтического перемещения зубов та ких чрезмерных сил, которые приводят к возникновению немед ленной болевой реакции. Если используются оптимальные орто-донтические силы, то пациент сразу почти ничего не чувствует. Од нако несколько часов спустя обычно появляются некоторые боле вые ощущения. Пациент ощущает слабую боль и чувствительность зубов при нажатии, так что ему больно откусывать твердую пищу. Боль обычно длится 2—4 дня, а затем пропадает до повторной акти вации аппарата.
Затем повторяется тот же цикл. Широко известно, что любая боль индивидуальна для каждого пациента, и это также верно и в ортодонтии. Некоторые пациенты почти не жалуются на боль даже при относительно высоких нагрузках на зубы, тогда как остальные ощущают значительный дискомфорт при небольших нагрузках.
Боль связана с развитием ишемических участков в ПДС. Обос тренная чувствительность к нажатию предполагает воспаление у верхушки и небольшой пульпит, обычно появляющийся вскоре после приложения ортодонтической силы. Считается, что между степенью используемой силы и силой болевых ощущений действи тельно существует соотношение: при равенстве всех остальных факторов чем больше сила, тем сильнее боль. Это совпадает с ишемическими участками в ПДС, возможно, с участками, которые бу дут подвержены стерильному некрозу (гиалинизации), и это соот носится с источником боли, поскольку большие усилия создают большие участки ишемии.
Если источником боли является развитие ишемических участков, то в данном случае может помочь временное ослабление давления и восстановление кровоснабжения сжатых областей. На самом деле при использовании легких сил болевые ощущения, испытываемые пациентом, могут быть уменьшены при помощи постоянного жева ния (резинки или пластиковой губки, помещенных между зубами) в течение первых 8 ч после активации ортодонтического аппарата. Вероятно, это помогает обеспечить кровоснабжение сжатых облас тей посредством временного смещения зубов и предотвращает об разование продуктов обмена веществ, стимулирующих болевые ре цепторы. Однако легкие силы являются ключом к уменьшению бо лей как побочных эффектов ортодонтического лечения.
Как уже отмечалось выше, для снятия негативных эффектов пе ремещения зубов могут применяться различные лекарственные препараты, оказывающие действие на простагландины. Ацетаминофен (Tylenol) считается более эффективным анальгетиком для ортодонтических пациентов, чем аспирин или ибупрофен, по скольку он действует центрально, а не как ингибитор простогландина24. Ни один из этих анальгетиков не тормозит перемещение зу бов. Нефармакологические методы контроля боли включают ма-гнитотерапию, которая может быть эффективной для некоторых (но не для всех) пациентов с ортодонтической болью, так же, впро чем, как и против боли любого другого характера.
Иногда причиной боли и воспаления мягких тканей у ортодон тических пациентов является не действие ортодонтических сил, а аллергические реакции. Аллергические реакции обычно развива ются на латекс в перчатках и эластиках и на никель в ортодонтиче ских кольцах, брекетах и дугах. Аллергия на латекс иногда может быть настолько серьезной, что угрожает жизни. Поэтому использо вание латексных продуктов у пациентов с аллергией на латекс должно быть исключено. Аллергия на никель той или иной степени наблюдается у 20% населения США в виде кожных реакций на ни-кельсодержащие продукты (дешевая бижутерия, серьги)25. К счас тью, у большинства детей с кожной аллергией на никель нет реак ции слизистой оболочки полости рта на ортодонтическую аппара туру и они нормально переносят лечение. У других же развиваются аллергические реакции. Типичные симптомы аллергии на никель у ортодонтических пациентов — это распространенная эритема и припухлость тканей полости рта, развивающиеся через 1 —2 дня после установки аппаратуры. У таких пациентов стальная аппара тура может быть заменена на титановую (см. главу 12).
Влияние на пульпу
Теоретически, легкие поддерживаемые силы, прилагаемые к ко ронке зуба, должны вызывать периодонтальную реакцию, но не оказывать практически никакого эффекта на пульпу. В действи тельности хотя реакция пульпы на ортодонтическое лечение и яв ляется минимальной, внутри пульпы может наблюдаться умерен ная воспалительная реакция, но крайней мере в начале лечения26. Это может вызывать ощущение дискомфорта у пациента в течение нескольких дней после активации аппарата, но легкий пульпит бы стро проходит.
Иногда наблюдаются случаи потери жизнеспособности зуба в ходе ортодонтического лечения. Обычно в этом случае имела ме сто предварительная травма зуба, однако причиной может также быть неправильный контроль величины ортодонтических сил. Ес ли зуб подвергается постоянной нагрузке большой силы, происхо дит последовательность резких перемещений, поскольку подрыва ющая резорбция способна обеспечить большие изменения. Боль шое резкое перемещение апекса корня может привести к разрыву кровеносных сосудов в месте их присоединения. Потеря жизнеспо собности также наблюдалась при дистальном наклоне резца до та кой степени, что апекс корня, перемещаясь в противоположном направлении, был фактически выдвинут за пределы альвеолярной кости. Опять же, такие перемещения приводят к разрыву кровенос ных сосудов, входящих в канал пульпы (см. рис. 9-20).
Поскольку реакция ПДС, а не пульпы, является ключевым эле ментом в ортодонтическом зубном перемещении, перемещение эндодонтически леченных зубов абсолютно оправдано. Особенно взрослым пациентам, получающим смежное ортодонтическое ле чение (см. главу 20), может быть необходимо эндодонтическое ле чение некоторых зубов, а затем их ортодонтическое перемещение. Противопоказаний к такому методу не существует. Некоторые фак ты подтверждают, что зубы, подвергшиеся эндодонтическому лече нию, более склонны к корневой резорбции, чем зубы с нормальной жизнеспособностью27. Оценивая данное наблюдение, нужно по мнить, что в основном зубы, подвергшиеся эндодонтическому ле чению, более склонны к корневой резорбции. Однако после хоро шего эндодонтического лечения перемещение депульпированного зуба не должно привести к выраженной резорбции его корней28.
Рис. 9-21. Корональный срез корня премоляра, перемещавшегося влево {стрелка). Обратите внимание на область сжатия ПДС слева и ее растяжение справа. Справа можно различить рас ширенные кровеносные сосуды и остеобластическую деятельность (А). Разрушающие кость ос теокласты видны слева (В). Области начинающейся корневой резорбции, которая будет восста новлена последующим отложением цементного вещества, также могут быть видны слева (С).
Влияние на структуру корня
Ортодонтическое лечение требует резорбции и аппозиции кости, прилегающей к корневой структуре зубов. Многие годы считалось, что реконструкция корневой структуры зубов отличалась от рекон струкции кости. Более поздние исследования показали, что при применении ортодонтических сил обычно происходит воздействие на цементное вещество корня, такое же, как и на прилегающую кость, а также восстановление цементного вещества. При тщатель ном изучении корневых поверхностей зубов, которые были ортодонтически перемещены, были обнаружены участки восстановле ния после резорбции цемента и дентина корня (рис. 9-21). Очевид но, что цемент (а также дентин, если резорбция проходила через цемент) удалялся с корневой поверхности при сохранении актив ной нагрузки, а затем восстанавливался в периоды относительного покоя. Иными словами, реконструкция корня является постоян ной чертой ортодонтического зубного перемещения, но постоян ная потеря корневой структуры происходит лишь в том случае, ес ли в процессе восстановления не происходит замены изначально резорбированного цемента.
Рис. 9-22. В процессе перемещения зуба кластные клетки атакуют цемент и кость, формируя дефекты на поверхности корня. В фазе восстановления эти дефекты заполняются цементом. Укорочение корня происходит, когда дефекты сливаются в области апекса и становятся отрезанными от остров ков восстановления. Тогда в процессе восстановления поверхность корня сглаживается на уровне дефекта, что приводит к укорочению корня. Вот по чему, хотя в процессе перемещения зубов резорбция корня происходит как в области стенок, так и в области апекса, корни становятся короче, а не уже.
Восстановление поврежденного корня невозможно лишь в том случае, если воздействие на корневую поверхность приводит к се рьезным дефектам его верхушки, которая может быть полностью отделена от корневой поверхности (рис. 9-22). Если от поверхнос ти корня будет полностью отделен участок цемента или дентина, то произойдет его полная резорбция без последующего восстановле ния. С другой стороны, даже глубокие дефекты в форме кратеров на корневой поверхности вновь заполняются цементным веществом после прекращения ортодонтического перемещения. Таким обра зом, постоянная потеря корневой структуры в результате ортодон тического лечения в первую очередь происходит на верхушке. Ино гда в области верхушки наблюдается одностороннее уменьшение корня.
Укорочение корней зубов в процессе ортодонтического лечения происходит в трех формах, которые следует различать.
Умеренная генерализованная резорбция. Несмотря на восстановительный потенциал, тщательные рентгенологические исследования показывают, что почти у каждого пациента, прошед шего курс ортодонтического лечения, наблюдается некоторая поте ря длины корня. Одни зубы более склонны к корневой резорбции, чем другие: центральные и боковые резцы верхней челюсти, резцы нижней челюсти, а также первые моляры нижней челюсти более склонны к потере корневой длины, чем другие зубы (табл. 9-4).
Таблица 9-4
Среднее изменение длины корней зубов в ходе лечения с удалением премоляров
|
Верхняя челюсть |
Нижняя челюсть |
|||
|
последовательное уда ление |
позднее удаление |
последовательное уда ление |
позднее удаление |
|
|
Центральный резец |
-1.5 |
-2,0 |
-1,0 |
-1,5 |
|
Боковой резец |
-2,0 |
-2,5 |
-1.0 |
-1,0 |
|
Клык |
-1,0 |
-1,5 |
-0,5 |
-1,0 |
|
Второй премоляр |
-0,5 |
-1,5 |
-0,5 |
-1,5 |
|
Второй моляр |
-0,5 |
-1,0 |
-1,0 |
-1,5 |
Цит. по: Kennedy OB et al., Am J Orthod 84:183, 1983.
У подавляющего большинства пациентов потеря корневой структуры минимальна и не имеет клинического значения. Иногда все же наблюдается потеря одной трети или половины корневой структуры у пациентов, подвергшихся лишь обычному ортодонти-ческому лечению (рис. 9-23). Здесь опять важно дифференцировать между двумя формами.
Рис. 9-23. Сопровождающая ортодонтическое лечение корневая резорбция может быть поделена на три категории, как показано на примере центральных и боковых резцов верхней челюсти: А — категория 1, небольшое притупление; В — ка тегория 2, умеренная резорбция, до 1/4 корневой длины; С - категория 3, серьезная резорбция, более 1/4 корневой дли ны. Данные о распространенности этих категорий резорбции приведены в таблице 9-5. (Цит. по: Kaley JD, Phillips С: Angle Orthod 61:125-131, 1991.)
Выраженная генерализованная резорбция. К счастью, выраженная генерализованная резорбция наблюдается довольно редко. Некоторые пациенты склонны к корневой резорбции даже без ортодонтического лечения. Если наблюдаются признаки кор невой резорбции до ортодонтического лечения, такой пациент под вержен гораздо большему риску дальнейшей резорбции в ходе ор тодонтического лечения, чем пациент, у которого она не наблюда лась. Хотя у таких чувствительных пациентов подозреваются раз личные гормональные отклонения и расстройства обмена веществ, доказательств этой теории существует довольно мало.
Другие факторы до лечения также являются показателями чув ствительности к резорбции. Считалось, что усиленная резорбция может ожидаться, если зубы имеют корни конической формы с за остренными верхушками, искаженную форму (расщепление) или прошлые травмы (требовавшие или нет эндодонтического лече ния)30, однако тот факт, что эти характеристики являются серьез ными факторами риска резорбции, все же не доказан.
Выраженная локализованная резорбция. В отличие от генерализованной резорбции локализованная резорбция (ре зорбция корней нескольких зубов) встречается при ортодонтическом лечении во многих случаях. Многие годы было доподлинно из вестно, что избыточное силы в ходе ортодонтического лечения уве личивает риск корневой резорбции, особенно при использовании постоянных тяжелых усилий. Длительное ортодонтическое лечение также увеличивает степень резорбции, однако это не является фак тором возникновения серьезной резорбции. Выраженная ре зорбция чаще наблюдается у верхних резцов (3% против менее 1% для остальных зубов) (табл. 9-5).
Таблица 9-5
Процентное соотношение пациентов с разной степенью корневой резорбции
(200 пациентов, прошедших полный курс лечения)
|
Зуб |
Категория резорбции* |
|||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
|
|
Верхняя челюсть Центральный резец Боковой резец Второй премоляр Нижняя челюсть Центральный резец Второй премоляр |
8 14 51 16 55 |
45 47 45 63 38 |
44 37 4 20 6 |
3 0,5 0,5 0,5 |
Цит. по: KaleyJD, Phillips C: Angle Orthod 61:125-131, 1991. * Величины в каждом примере взяты для правого зуба (отличие между правой и левой сторонами отсутствует): 0 - нет резорбции верхушки корня; 1 - легкое притупление корневой верхушки; 2 - умеренная резорбция до 1 /4 корневой длины; 3 - серьезная резорбция, более 1/4 корневой длины.
Kaley и Phillips отмечали 20-крат ное увеличение риска серьезной резорбции корней резцов в случае их наклона в сторону небной кортикальной пластинки (табл. 9-6)31. Это вероятно при камуфляже скелетных аномалий, при чрезмер ном торке (при классе II) или наклоне (при классе III) верхних рез цов. Контакт с кортикальной пластинкой также объясняет другие виды локализованной резорбции корней, например при небном наклоне верхних резцов до контакта их корней с вестибулярной кортикальной пластинкой или при чрезмерном щечном торке ниж них моляров (для усиления опоры).
Таблица 9-6
Факторы риска серьезной резорбции корней верхних резцов
|
Фактор |
Вероятность |
Шансы |
|
Приближение лингвальной пластинки |
0,001 |
20 |
|
Верхнечелюстная хирургия |
0,002 |
8 |
|
Торк |
0,01 |
4,5 |
|
Удаление |
0,01 |
3,5 |
|
Нижнечелюстная хирургия |
0,05 |
3,6 |
Примечание: приближение к лингвальной пластинке во многом объясняет другие факторы риска.
Цит. по: KaleyJD, Phillips C: Angle Orthod 61:125-131, 1991.
Влияние лечения на высоту альвеолярной кости
Если баланс между аппозицией и резорбцией корневой поверхнос ти слишком сильно смещается в сторону резорбции, то в области верхушки может произойти необратимое укорочение корня. Ло гично было бы ожидать, что это может также произойти и на альве олярной кости и потеря высоты альвеолярного отростка может стать еще одним эффектом ортодонтического лечения. Поскольку при использовании ортодонтической аппаратуры увеличивается степень воспаления десны даже при хорошей гигиене, данный по бочный эффект лечения может быть лишь более вероятен.
К счастью, выраженная потеря высоты альвеолярного отростка почти никогда не рассматривается как осложнение ортодонтичес кого лечения. Потеря высоты альвеолярного отростка у большин ства пациентов в среднем составляет менее 0,5 мм и почти никогда не превышает 1 мм, а наибольшие изменения происходят в местах удаления зубов32. Минимальные воздействия на уровень кости аль веолярного отростка наблюдались при длительном исследовании ортодонтических пациентов33. Причиной здесь является то, что по ложение зубов определяет положение альвеолярной кости. При прорезывании или перемещении зубы влекут за собой и альвеоляр ную кость. Единственным исключением является зубное переме щение при активном заболевании пародонта, но даже у взрослых, перенесших потерю кости в результате заболевания пародонта, воз можно ортодонтическое лечение с нормальной костной реакцией при условии хорошего пародонтологического контроля (см. гла ву 20).
Соотношение между положением зуба и высотой альвеолярной кости может быть ясно видно при слишком сильном или слишком малом прорезывании зубов. При отсутствии патологических фак торов сильно прорезывающийся зуб просто не выдвигается из кос ти. Такой зуб увлекает за собой альвеолярную кость, часто на зна чительное расстояние. С другой стороны, если зуб не прорезывает ся в зубной ряд, то в данном месте альвеолярная кость формиро ваться не будет. При первичной адентии или удалении в раннем возрасте будет наблюдаться дефект альвеолярной кости, если не произойдет относительно быстрого перемещения другого зуба в данную область. Это является аргументом против слишком ран него удаления, как, например, энуклеации непрорезавшегося премоляра. Раннее удаление зубов повышает риск развития дефектов альвеолярной кости, которые будет невозможно преодолеть в ходе последующего ортодонтического лечения.
Поскольку зуб при экструзии опускается (или поднимается) вместе с альвеолярной костью, ортодонтическое перемещение можно использовать для увеличения объема альвеолярного отрост ка для имплантации. Так, например, при первичной адентии боко вых резцов лучше не проводить протезирование сразу, а дать воз можность клыку прорезаться мезиально на место бокового резца и затем, в период окончания роста, сместить его дистально. Это приведет к формированию альвеолярной кости в области отсут ствующего бокового резца, необходимой для имплантации (рис. 9-24)34.
Рис. 9-24. При первичной адентии верхнего бокового резца, если планируется имплантация, лучше дать возможность клыку прорезаться мезиально на место бокового резца и затем, в период окончания периода роста, сместить его дистально. Это приведет к формированию аль веолярной кости в области отсутствующего бокового резца, необходимой для имплантации. А — рентгенограмма до лечения, демонстриру ющая мезиальное смещение клыков, что благоприятно в этой ситуации. Молочные клыки на этом этапе удалять не следует. В и С — поло жение клыков после прорезывания. D — положение клыков после ортодонтической дистализации. E — временное протезирование на орто-донтическом ретейнере. В этом случае в области отсутствующего резца сохранена костная ткань, чего бы не произошло при удалении мо лочных клыков. F —имплантация. Важно, чтобы ортодонтическая дистализация клыков проводилась корпусно, иначе корни наклоненных зубов закроют место для имплантации. GnH- имплантаты с коронками в полости рта.
Такое же воздействие на высоту альвеолярной кости наблюда ется как при ортодонтической экструзии, так и при прорезыва нии: пока проводится ортодонтическое лечение с применением допустимых усилий и при допустимой скорости зубного переме щения, выводимый в зубной ряд посредством экструзионных ор тодонтических сил зуб будет увлекать за собой альвеолярную кость. Высота костного прилегания вдоль корня будет почти та кой же по окончании перемещения, как и в его начале35. При ин трузии зуба наблюдается тенденция к потере высоты кости на аль веолярном отростке, так что тот же процент поверхности корня остается внутри кости, даже если была произведена значительная интрузия.
В большинстве случаев такая тенденция сохранения уровня ко стной высоты вдоль корня является терапевтически позитивной. Иногда желательно изменить степень углубления зуба в кости. На пример, костная поддержка вокруг зуба с пародонтальными проб лемами может быть усилена посредством интрузии зуба и принуди тельного углубления корня в кости, если альвеолярная кость не успевает за интрузией зуба. Существуют примеры позитивных тера певтических результатов интрузии зубов с пародонтальными проб лемами36, однако это не приводит к коррекции десневого прилега ния благодаря изменениям высоты альвеолярного отростка. Иног да требуется удлинить корень расщепленного зуба для обеспечения возможности использования его в качестве опоры для протезирова ния, не прибегая к хирургической операции по удлинению корон ки (см. главу 20). Если для быстрой экструзии зуба используются тяжелые усилия, может произойти относительная потеря прилега ния, и такая умышленно не физиологическая экструзия в лучшем случае приведет к травме, а в худшем — к анкилозу и/или ре зорбции. Намного предпочтительнее физиологическая экструзия или интрузия, увлекающие за собой альвеолярную кость, за кото рыми следует изменение десневого и костного контура37.
Скелетные эффекты ортодонтических сил: модификация роста
Принципы модификации роста
Ортодонтическая сила, приложенная к зубам, обладает потенциа лом распространения из центра наружу и влияния на удаленные скелетные участки. Ортодонтическое зубное перемещение способ но исправлять аномалии окклюзии; если отдаленные влияния мо гут изменить модель челюстного роста, то также появится возмож ность коррекции скелетных аномалий окклюзии.
Наши знания о том, как и почему происходит рост челюс тей, изложены в главах 2—4. Вкратце следует отметить, что верхняя челюсть растет посредством аппозиции новой кости на ее переднем и верхнем швах в ответ на выдвижение кости впе ред под воздействием удлинения основания черепа и натяже ния смежных мягких тканей книзу и вперед в результате роста. Натяжение на швах при перемещении верхней челюсти под воздействием опорных структур стимулирует формирования новой кости. Несколько похожим является вытяжение вперед и книзу нижней челюсти под воздействием окружающих ее мягких тканей. В ответ на это мыщелковый отросток растет вверх и назад для поддержания височно-нижнечелюстной ар тикуляции. Если это действительно так, то совершенно очевид но, что давление, препятствующее перемещению каждой челю сти вперед и вниз, способно уменьшить величину роста, а при ложение силы, вытягивающей их вперед и вниз, должно увели чить их рост.
На протяжении последнего столетия возможность модифика ции подобным образом роста челюстей и лица принималась, отвер галась и затем снова принималась. Хотя степень скелетных измене ний, производимых в ходе лечения, остается спорной, в последние годы была продемонстрирована клиническая эффективность про цедур, нацеленных на модификацию роста. Возможности модифи кации роста и характеристики пациентов, которые могут подходить ддя такого лечения, описаны в главе 8. Здесь все внимание уделяет ся оказываемым на рост влияниям.
Влияние ортодонтических сил на верхнюю челюсть и среднюю часть лица
Прорезывание зубов оказывает значительное влияние на рост обе их челюстей. Манипуляция и контроль прорезывания зубов зани мают важное место в ортодонтическом лечении, поэтому были по дробно описаны в предыдущих разделах. Рост альвеолярных от ростков дает основной эффект на сагиттальное и вертикальное со отношение челюстей. Далее будет рассмотрено влияние ортодонти ческих сил на скелетный рост (т.е. не зубоальвеолярный). Однако следует помнить, что при лечении пациентов зубоальвеолярный и скелетный эффекты нельзя так легко разделить.
Модификация роста верхней челюсти. Важными участка ми роста верхней челюсти, где возможно изменение роста, являют ся швы в местах присоединения верхней челюсти к скуловым кос тям, крыловидным пластинам и фронтально-носовой области, а также швы в средней части неба. Эти швы несколько схожи с ПДС, однако не отличаются такой сложной структурой и таким высоким содержанием коллагена (рис. 9-25). Для модификации избыточного верхнечелюстного роста применяется концепция препятствования естественным силам, разделяющим швы (рис. 9-26). При недоста точном росте требуется приложение дополнительного усилия для разделения швов на большее расстояние и стимуляции роста.
Рис. 9-25. Как и другие швы лицевого скелета, срединный небный шов с годами становится более извилистым и плотным. На данных схемах показан типичнвій гистологический вид срединного небного шва (А) в младенческом возрасте, когда шов представляет собой почти прямую линию, в период раннего смешанного прикуса (В) и в раннем подростковом возрасте (С). В детском возрасте расширение верхней челюсти можно осуществить практически лю бым аппаратом для расширения. К раннему подростковому возрасту соединение костных спикул достигает такого уровня, что для раскрытия небного шва требуются уже более серьезные силы. В позднем подростковом возрасте по перек шва появляются небольшие участки костных перемычек и скелетное расширение верхней челюсти становит ся невозможным. (Цит. по: Meisen В: Am J Orthod 668:42-54, 1975.)
Сжатие или растяжение внутри швов измерить довольно слож но, и, теоретически, невозможно знать, что требуется для изменения роста. На основе клинического опыта можно предположить, что умеренные силы, приложенные к зубам верхней челюсти, спо собны препятствовать переднему росту верхней челюсти, но для разделения швов и стимуляции роста требуются более тяжелые си лы. При приложении сил к зубам на швах ощущается лишь малая часть давления в ПДС, поскольку поверхность швов намного боль ше. По этой причине даже рекомендованные для сопротивления переднему росту верхней челюсти умеренные силы превышают по силе давление, рекомендуемое для простого перемещения зубов. Например, сила, равная 250 г на каждую сторону (всего 500 г), ве роятно, является минимальной для препятствования переднему пе ремещению верхней челюсти, и такая же или большая сила часто прилагается только к первым молярам через лицевую дугу. Более тяжелые силы, около 1000 г, прилагаются к шине, которая распре деляет нагрузку почти по всем зубам, что необходимо для переме щения верхней челюсти вперед.
Рис. 9-26. Внеротовая тяга, прилагаемая к зубам верхней челюсти, рас пространяется по швам верхней челюсти, где влияет на модель скелетного верхнечелюстного роста.
Влияние таких больших сил на зубной ряд дает повод для беспо койства. В ходе лечения посредством модификации роста зубное перемещение нежелательно — целью является коррекция челюст ного несоответствия, а не перемещение зубов для его камуфляжа. Как уже отмечалось в первой части данной главы, тяжелые непре рывные усилия способны повредить корни зубов и околозубное пространство. Тяжелые прерывистые усилия в меньшей степени вызывают повреждения, и они менее эффективны для зубных пере мещений, вероятно, потому, что стимул подрывающей резорбции прерывается в момент снятия тяжелого усилия. Логически можно сделать вывод, что для сведения к минимуму зубных повреждений неразумно использовать постоянные тяжелые усилия.
Поскольку перемещение зубов является нежелательным побоч ным эффектом, то для обеспечения скелетного, а не зубного эф фекта следует использовать частичное применение тяжелых сил. Одно время считалось, что скелетный эффект внеротовой тяги по чти одинаков при ношении 12, 16 или 24 ч в день, хотя больше все го зубного перемещения наблюдается при 24-часовом ношении. Это является другим аргументом в пользу временного, а не посто янного использования внеротовой тяги. Однако существует очень мало данных, поддерживающих эту гипотезу, а прерывистое ис пользование внеротовой тяги все же не может обеспечить разницу между зубным перемещением и скелетными изменениями.
Для перемещения зубов существует четкий порог продолжи тельности действия силы: если сила прилагается к зубу менее 6 ч в день, то реконструкции кости не происходит. Применим ли по добный порог продолжительности для швов, неизвестно, однако клинические опыты предполагают, что да.
Еще недавно время суток, когда будет использоваться внеротовая тяга, считалось неважным. Однако данные экспериментов на животных и исследований на людях показали, что скорость роста может быть неодинакова даже в течение одного дня38. Известно, что гормон роста у детей выбрасывается вечером, поэтому неудиви тельно, что прирост костной ткани в области эпифизов длинных костей наблюдается в основном ночью39. Мы не знаем, подчиняет ся ли лицевой скелет тем же принципам, но вполне возможно, что это так. Также вполне вероятно, что перемещение зубов происхо дит быстрее в период активного роста, по аналогии с прорезывани ем зубов. Эксперименты на животных также подтвердили, что ско рость перемещения зубов различна в разное время суток40. По скольку ортодонтические пациенты скорее будут носить аппараты с внеротовой тягой ночью, чем днем, нам повезло, что именно в это время их эффект максимален. Гормон роста высвобождается вече ром, поэтому, вероятно, важно подчеркнуть, что пациент должен начинать носить аппарат сразу после ужина, а не только во время сна.
На основании этих соображений можно вывести следующие «силовые предписания» для внеротовых аппаратов, ограничиваю щих рост верхней челюсти при аномалии окклюзии класса II:
• общее усилие 500—1000 г (по половине на каждую сторону);
• направление усилия слегка выше окклюзионной плоскости (через центр сопротивления моляров, если усилие прилагает ся к молярам посредством лицевой дуги);
• продолжительность усилия не менее 12 ч в день, каждый день, подчеркивая важность ношения аппарата начиная с вчера, сразу после ужина, до следующего утра;
• обычная продолжительность лечения составляет 12—18 мес. в зависимости от скорости роста и сотрудничества со стороны пациента (рис. 9-27).
Рис. 9-27. Цефалометрическое сопоставление демонстрирует модифика цию роста в результате применения внеротовой тяги на верхней челюсти. Обратите внимание, что верхняя челюсть сместилась назад и книзу, а не вперед и книзу, как ожидалось.
Необходимо помнить, что использование данных силовых предписаний приведет к ортопедическим (скелетным) и ортодонтическим (зубным) эффектам. Ожидаемые изменения описаны в главе 8, а более подробно рассмотрены Baumrind41. Иногда внеротовые силы используются с целью зубного перемещения, и тогда степень усилия должна быть, безусловно, меньше, а продолжитель ность ношения больше.
Как уже обсуждалось в главе 8, увеличение переднего роста верхней челюсти посредством натяжения швов не так успешно, как ограничение роста. Может оказаться довольно сложным обеспече ние переднего перемещения верхней челюсти посредством «ревер сивной внеротовой тяги». У более взрослых детей реакцией в ос новном является зубное перемещение с небольшим скелетным эф фектом, а у маленьких детей наблюдается больше переднего пере мещения верхней челюсти, чем ожидается в противном случае. Сложность стимуляции переднего роста всей верхней челюсти, ве роятно, является отражением нашей неспособности обеспечить до статочного усилия на заднем и верхнем швах для их разделения у более взрослых детей, но это еще не все. Частью проблемы также является степень правильного смыкания костных спикул вдоль ли нии швов (см. рис. 9-25)42.
В раннем возрасте, когда почти не наблюдается правильного смыкания, разделить мембранные кости на их швах достаточно просто. Например, у маленького ребенка срединный небный шов может быть раскрыт при помощи одной лингвальной дуги. При постепенном смыкании швов с возрастом разделение их ста новится все более и более сложным, и в подростковом возрасте для раскрытия срединного небного шва требуется сила винтового ап парата. Вытягивание вперед всей верхней челюсти при помощи ре версивного головного приспособления может быть эффективно только у маленьких детей, поскольку швы еще недостаточно плот но сомкнуты. Иными словами, аппарат с винтом может обеспе чить достаточную силу для раскрытия срединного небного шва умеренной плотности, но головное приспособление не способно обеспечить такой уровень силы в более расширенной системе швов над верхней челюстью и позади нее, даже при умеренном уровне плотности.
При попытках модификации роста любые перемещения зубов нежелательны, однако это является серьезной проблемой при по пытках перемещения верхней челюсти вперед у детей доподросткового возраста. Одним из способов преодоления этого может быть применение реверсивного головного приспособления к неподвиж ному зубу (т.е. анкилозированному зубу, сращенному с костью и не способному реагировать на ортодонтические усилия). Спровоци ровать анкилоз молочных моляров при смешанном прикусе можно при помощи их удаления и реплантации. Опыты на животных и случаи лечения людей43 показали, что анкилозированные молоч ные зубы могут использоваться для передачи усилия на верхнюю челюсть. Анкилозированные молочные зубы подвергаются ре зорбции или подлежат удалению, но при этом они практически не оказывают влияния на следующие за ними постоянные зубы. Такой подход дает возможность лечения недоразвития верхней челюсти у пациентов более старшего возраста, которые не попадают в огра ниченные возрастные рамки.
Увеличение размеров верхней челюсти также осложняется при потере молочных зубов в смешанном прикусе. Провоцирование ан килоза постоянных зубов для обеспечения точки приложения сил не оправдано, поскольку вертикальный рост и вместе с ним даль нейшее прорезывание зубов продолжаются и в позднем подростко вом возрасте. Если анкилоз постоянного зуба произошел до оконча ния процесса вертикального роста, то зуб после окончания роста окажется вне окклюзии. После полного заживления интегрирован ные в кость имплантаты способны выдерживать ортодонтическую нагрузку. Использование новых «онплантов» (onplant) (рис. 9-28), которые интегрируются с поверхностью кости, а после выполнения своей роли могут быть удалены44, позволяет прикладывать силу в тех участках, где это необходимо. В будущем вполне возможна ус тановка имплантатов такого рода в области контрфорсов на верх ней челюсти над зубным рядом и приложение к ним внеротовых усилий для перемещения вперед верхней челюсти. Станет ли это клинической практикой, еще предстоит выяснить; вопрос заклю чается в том, как ребенок сможет выдержать большую степень уси лия, которое может потребоваться в этом возрасте.
Рис. 9-28. Система «Онплант» представляет собой временный имплантат, введенный в поверхность кости, который может быть исполь зован для ортодонтической опоры. Одним из способов применения данной системы является фиксация онпланта в центре неба для ста билизации боковых зубов при ретракции фронтальных зубов на место удаленных премоляров. А — Онплант представляет собой титано вый имплантат с гидроксиапатитным покрытием. После интеграции онпланта посредством латерального разреза и рассечения слизистой и заживления его обнажают и покрывают защитным колпачком. В — небная дуга фиксируется в кольцах на моляры и привинчивается к онпланту (С). D — небная дуга с опорой на онплант в полости рта. После окончания ортодонтического перемещения онплант выкручи вают из кости так же, как он был фиксирован.
Анкилозированный зуб или имплант/онплант обеспечивают превосходную опору (без отдачи), но не следует думать, что с их по мощью можно получить неограниченные скелетные изменения. В конце концов, рост челюсти вперед ограничивается мягкими тка нями, которые ее окружают. Результаты последних клинических исследований показали, что смещение верхней челюсти вперед бо лее чем на 3 мм маловероятно, возможно, из-за ограничений мяг ких тканей.
Влияние ортодонтических сил на нижнюю челюсть
Если нижняя челюсть, как и верхняя, растет, в основном в ходе ре акции на рост окружающих мягких тканей, должна существовать возможность изменения ее роста почти тем же способом, что и на верхней челюсти, при ее смещении кзади или выдвижении кпере ди. До некоторой степени это действительно так, но присоедине ние нижней челюсти к остальной части лицевого скелета посред ством височно-нижнечелюстного сустава серьезно отличается от присоединения верхней челюсти посредством швов. Не удивитель но, что реакция нижней челюсти на передаваемое височно-нижнечелюстному суставу усилие также сильно отличается.
Как мы уже отмечали в главе 8, попытки противостояния ниж нечелюстному росту посредством сжатия нижнечелюстного мы щелка никогда не были успешными. Эксперименты на животных, где применялись довольно тяжелые и длительные усилия, предпо лагают, что силы сопротивления могут остановить рост нижней че люсти и вызвать реконструкцию внутри височной ямки45. Зубное перемещение не является большой проблемой, поскольку усилие прилагается к подбородку, а не к нижним зубам. Сложность приме нения этого метода у детей может быть связана с их нежеланием выдерживать необходимую продолжительность и величину силы или может быть результатом проблемы создания нужного уровня сил внутри сустава.
Продолжительность приложения силы посредством подборо дочной пращи (часы/день) может серьезно отличаться у детей и по допытных животных. В экспериментах с животными, где усилие к подбородку применялось для ограничения нижнечелюстного ро ста, оно сохранялось практически на протяжении всего времени. Эффект функционального анкилоза у детей (см. главу 5) свидетель ствует о том, что при наличии постоянного сопротивления выдви жению мыщелка из суставной ямки рост замедляется при отсут ствии усилия, приложенного к подбородку. Подопытному живот ному ничего не остается, как носить удерживающее приспособле ние на протяжении всего времени (и испытывать большой уровень усилия). Дети носят аппарат для модификации роста несколько ча сов в день, а не все время, если даже и обещают носить его посто янно. Головное приспособление способно оказать эффективное воздействие на верхнюю челюсть при ношении 12—14 ч ежедневно или даже меньше, но с нижней челюстью дела обстоят по-другому.
Возможно, хотя с полной уверенностью этого утверждать и нельзя, что для задержки нижнечелюстного роста может потребоваться по стоянное или почти постоянное воздействие.
Рис. 9-29. Внеротовая тяга, нацеленная на мыщелок нижней челюсти, обеспечивает нагрузку только на небольшой участок округлой поверхности, что является единственным объяснением относительной неэффективности такого типа попыток модификации роста.
Также необходимое давление внутри сустава может быть создано посредством непостоянного применения усилия. Наличие артикуляторного диска способно компенсировать ситуацию, не давая воз можность точно определить, какие участки внутри и вокруг височно-нижнечелюстного сустава подвергаются давлению, приложен ному к подбородку. Кроме того, округлая форма поверхности суста ва осложняет приложение нагрузки на всю плоскость (рис. 9-29). Направленное на верхушку мыщелка усилие может препятствовать росту в данной области, но на рост в несколько миллиметров воз действие оказываться не будет, поскольку здесь усилие будет незна чительным или его вообще не будет ощущаться. Если усилие наце лено на заднюю часть мыщелка, нагрузка на его верхушку будет ми нимальной. Крайне тяжелые усилия, больше тех, которые способны выдержать большинство детей, могут потребоваться для обеспе чения адекватных уровней усилия на всей территории роста.
Для обеспечения умышленной ротации нижней челюсти назад и книзу в целях изменения направления ее роста, а не препятствования ему, возможно использование подбородочной пращи (см. главу 8). При этом уменьшается выпуклость подбородка за счет уве личения высоты передней части лица. Большинство клинических успехов при сдерживании нижней челюсти достигнуто благодаря такому типу ротации46. Функциональные аппараты класса III обес печивают такую же ротацию нижней челюсти назад и книзу. Проб лема, однако, заключается в том, что пациент с избыточной высо той лица и нижнечелюстной прогнатией не подходит для данного типа лечения — а у двух третей пациентов с прогнатией также на блюдается и длинный тип лица47.
Следует честно признаться, что контроль избыточного роста нижней челюсти является важной нерешенной проблемой совре менной ортодонтии. На настоящем этапе мы просто не в состоянии обеспечить столь же эффективного сопротивления росту, как при лечении верхней челюсти.
С другой стороны, при нормальном функционировании мыще лок переносится вперед от височной кости, а нижняя челюсть мо жет быть оттянута в протрузионное положение и зафиксирована надолго посредством умеренного и легко переносимого усилия. Ес ли эта теория верна, то при этом будет происходить стимуляция ро ста. Многие годы о правильности данной теории шли ожесточен ные споры. Если определять стимуляцию роста как его ускорение, так что нижняя челюсть растет быстрее при ее одновременной протрузии, то стимуляция роста может наблюдаться у многих (но не у всех) пациентов (см. рис. 8-36). Если под стимуляцией понимать увеличенную нижнюю челюсть в конце общего периода роста по сравнению с ее размером без проведения лечения, то позитивно го результата добиться гораздо сложнее. Конечные размеры ниж ней челюсти у излеченных и не прошедших курс лечения пациен тов очень схожи48.
Возможно, что для определения реакции очень важно то, каким образом нижняя челюсть выдвигалась вперед из ямки. Существует два механизма протрузии. Один — пассивный, что означает удержа ние нижней челюсти в выдвинутом состоянии при помощи ортодонтического аппарата. Другой механизм — активный, т.е. пациент реагирует на аппарат, используя для удержания нижней челюсти собственные мышцы, особенно латеральные крыловидные мыш цы. Некоторые исследования подопытных животных показывают, что активация латеральных крыловидных мышц является ключом к стимуляции роста, что предполагает, что для максимального эф фекта роста желательна активная, а не пассивная протрузия. Сти муляция (активация) мышц считалась важной с самого начала при менения функциональных аппаратов, отсюда появилось название «функциональный» и специальный термин «активатор».
До определенного момента выдвижение нижней челюсти дей ствительно способствовало активации нижнечелюстной мускула туры — как мышц-элеваторов, так и менее мощных мышц, вовле ченных в процесс протрузии. Некоторые ортодонты не согласны с тем, что при определении конструктивного прикуса важно пере местить нижнюю челюсть посредством функционального аппарата лишь на несколько миллиметров вперед, поскольку при этом обес печивается максимальная активация мышц. Если нижняя челюсть переносится вперед на значительное расстояние, 1 мм или более, то мышцы будут скорее заглушены электрически, чем активированы. Однако аппараты, изготовленные по такому экстремальному кон структивному прикусу, могут быть клинически довольно эффек тивны, а также способны к такой же модификации нижнечелюст ного (и верхнечелюстного) роста, как и аппараты, основанные на меньших перемещениях вперед. Короче говоря, активация мышц не должна обязательно обеспечивать модификацию роста. Суть разногласия заключается в том, способна ли мышечная активация улучшить работу данных аппаратов, а не в том, необходима ли она для работы таких приспособлений.
При протрузии (или задержке) нижней челюсти с височной и с нижнечелюстной стороны височно-нижнечелюстного сустава могут происходить изменения. Иногда удлинение нижней челюсти имеет гораздо меньший эффект на скелетную аномалию класса II, чем ожидалось, поскольку реконструкция височно-нижнечелюст ного сустава в заднем направлении происходит одновременно с ро стом в длину нижней челюсти (см. рис. 4-9), и иногда переднее пе ремещение сустава значительно способствует коррекции Il класса. В экспериментах с обезьянами постоянная протрузия нижней че люсти приводит к реконструкции суставной ямки и перемещению вперед височно-нижнечелюстного сустава49, а рентгенограммы этого сустава у детей, использовавших похожие приспособления, дают основание полагать, что кость добавляется в задней части су става. Однако не существует данных, подтверждающих, что пере мещение области височно-нижнечелюстного сустава вперед явля ется основным фактором обычной клинической реакции на функ циональные аппараты.
Удержание нижней челюсти в переднем положении требует пас сивного усилия, равного нескольким сотням граммов. Сила реак ции распространяется на верхнюю челюсть и, по мере контакта с аппаратом, на зубы верхней и нижней челюстей. Ограничение пе реднего роста верхней челюсти, которое наблюдается при лечении посредством функциональных аппаратов, является другим доказа тельством того, что для влияния на верхнюю челюсть крайне тяжелых усилий не требуется. С другой стороны, головное приспособ ление обычно оказывает более значительный эффект на верхнюю челюсть, чем функциональный аппарат. Это означает, что реактив ные усилия при перемещении нижней челюсти вперед ниже опти мального уровня для изменения роста верхней челюсти. Если функциональный аппарат соприкасается с зубами, что характерно для большинства из них, создается система усилий, идентичная эластичным модулям класса II, при которой происходит перемеще ние верхних зубов назад, а нижних зубов вперед. Для максимально го увеличения скелетного воздействия и сведения к минимуму зуб ных эффектов, очевидно, что реактивные силы должны быть как можно больше удалены от зубов.
В этой связи следует отметить, что если пациент активно ис пользует свою мускулатуру для постановки нижней челюсти вперед или пассивно помещает ее на аппарат, это может воздействовать или нет на степень роста нижней челюсти, однако это определенно влияет на степень зубного перемещения и может определять влия ние на верхнюю челюсть. Разница между активной и пассивной протрузией наиболее четко видна при использовании аппарата Herbst (см. рис. 11-16), единственного несъемного функционально го аппарата. При использовании аппарата Herbst мыщелок все вре мя перемещается вперед, степень нагрузки на зубы находится под контролем пациента. Пациент может использовать свои собствен ные мышцы для удержания нижней челюсти в переднем положе нии, используя аппарат Herbst лишь в качестве стимула; или же ап парат может пассивно удерживать челюсть в переднем положении без воздействия со стороны мускулатуры. Если мышцы фиксируют челюсть в переднем положении, то на зубы практически не оказы вается реактивного воздействия и перемещение зубов минимально; если же челюстное перемещение полностью пассивно, усилие, воз действующее на зубы, может привести к их значительному переме щению.
Все возможные результаты могут быть продемонстрированы на цефалометрических кривых пациентов, проходящих курс лече ния аппаратом Herbst (см. рис. 9-30)50. Данный аппарат является наиболее эффективным функциональным аппаратом для измене ния челюстного роста, вероятно, благодаря его постоянному дей ствию, однако здесь все же невозможно предсказать соотношение степени скелетных и зубных изменений. На первый взгляд пре имуществом аппарата Herbst является отсутствие необходимости в сотрудничестве и согласии пациента для успеха лечения. При бо лее тщательном рассмотрении сотрудничество в отношении актив ного или пассивного перемещения челюстей является крайне важ ным для определения результата. Аппарат Frankel (см. рис. 11-9), который главным образом опирается на мягкие ткани, а не на зу бы, менее всего способен перемещать зубы, однако эффект элас тичных модулей класса II наблюдается при использовании даже этого аппарата.
Различные типы функциональных аппаратов и их клиническое применение, а также другие аппараты для модификации роста по дробно описаны в главах 14 и 15.
Рис. 9-30. Лечение посредством функциональных аппаратов может привести к любой комбинации различного нижнечелюстного роста по отношению к верхней челюсти и основанию черепа (скелетное воздействие), а также перемещения зубов верхней и нижней челюстей (зубное воздействие). На дан ных кривых реакции на аппарат Herbst обратите внимание на почти полную скелетную реакцию (А), комбинацию скелетных и зубных изменений (В) и почти полную зубную реакцию (С). Хотя измене ния, показанные на схеме В, являются типичными, важно помнить, что могут встречаться случаи, изо браженные на схемах А и С. (Цит. по: Pancherz H: Am J Orthod 82:104—113, 1982.)
Литература
1. Bumann A, Carvalho RS, Schwarzer CL, Yen EH: Collagen synthesis from human PDL cells following orthodontic tooth movement, Eur J Orthod 19:29-37, 1997.
2. Basdra EK, Komposch G: Osteoblast-like properties of human periodontal lig ament cells: an in vitro analysis, Eur J Orthod 19:615—621, 1997.
3. Yokoya K, Sasaki T, Shibasaki Y: Distributional changes of osteoclasts and pre-osteoclastic cells in periodontal tissues during experimental tooth movement, J Dent Res 76:580-587, 1997.
4. Marks SC Jr.: The basic and applied biology of tooth eruption, Connective Tissue Res 32:149-157, 1995.
5. Proffit WR: Equilibrium theory revisited: factors influencing position of the teeth, Angle Orthod 48:175-186, 1978.
6. Bassett CA: Bioelectromagnetics in the service of medicine, Electromagnetic Fields 250: 261-275, 1995 (in Advances in Chemistry Series).
7. Shapiro E: Orthodontic movement using pulsating forceinduced piezoelectric ity, Am J Orthod 73:59-66, 1979.
8. Norton LA: Stress-generated potentials and bioelectric effects: their possible relationship to tooth movement. In Norton LA, Burstone CJ (editors): The biology of orthodontic tooth movement, Boca Raton, FIa, 1989, CRC Press.
9. Giovanelli S, Festa F: Effect of electric stimulation on tooth movement in clin ical application. In Davidovitch Z, Norton LA (editors): Biological mecha nisms of tooth movement and craniofacial adaptation, Boston, 1996, Harvard Society for Advancement of Orthodontics.
10. Stark TM, Sinclair PM: The effect of pulsed electromagnetic fields on ortho dontic tooth movement, Am J Orthod 91:91-104, 1987.
11. Khouw FE, Goldhaber P: Changes in vasculature of the periodontium associ ated with tooth movement in the rhesus monkey and dog, Arch Oral Biol 15:1125-1132, 1970.
12. Davidovitch Z, Shamfield JL: Cyclic nucleotide levels in alveolar bone of orthodontically treated cats, Arch Oral Biol 20:567-574, 1975.
13. Grieve WG, Johnson GK, Moore RN et al: Prostaglandin-E and interleukin-1 beta levels in gingival crevicular fluid during human orthodontic tooth move ment, Am J Orthod Dentofac Orthop 105:369-374, 1994.
14. Rodan GA, Yeh CK, Thompson DT: Prostaglandins and bone. In Norton LA, Burstone CJ (editors): The biology of orthodontic tooth movement, Boca Raton, FIa, 1989, CRC Press.
15. Sandy JR, Farndale RW, Meikle MC: Recent advances in understanding mechanically induced bone remodeling and their relevance to orthodontic the ory and practice, Am J Orthod Dentofac Orthop 103:212-222, 1993.
16. Collin-Osdoby P, Nickols GA, Osdoby P: Bone cell function, regulation and communication-a role for nitric oxide, J Cellular Biochem 57:399—408, 1995.
17. Roberts WE, Ferguson DJ: Cell kinetics of the periodontal ligament. In Norton LA, Burstone CJ (editors): The biology of orthodontic tooth movement, Boca Raton, FIa, 1989, CRC Press.
18. King GJ, Keeling SD, Wronski TJ: Histomorphometric study of alveolar bone turnover in orthodontic tooth movement, Bone 12:401—409, 1991.
19. Kanis JA, Gertz BJ, Singer F, Ortolani S: Rationale for the use of alendronate in osteoporosis, Osteoporosis Int 5:1 — 13, 1995.
20. Zhou D, Hughes B, King GJ: Histomorphometric and biochemical study of osteoclasts at orthodontic compression sites in the rat during indomethacin inhibition, Arch Oral Biol 42:717-726, 1997.
21. Quinn RS, YoshikawaDK: A reassessment of force magnitude in orthodontics, Am J Orthod 88:252-260, 1985.
22. Ricketts RM et al: Bioprogressive therapy, Denver, 1979, Rocky Mountain Orthodontics.
23. Goldberg D, Turley PK: Orthodontic space closure of the edentulous maxillary first molar area in adults, Int J Adult Orthod Orthognath Surg 4:255—266, 1989.
24. Roche JJ, Cisneros GJ, Acs G: The effect of acetaminophen on tooth move ment in rabbits, Angle Orthod 67:231-236, 1997.
25. Janson GRP, Dainesi EA, Consolaro A et al: Nickel hypersensitivity reaction before, during and after orthodontic therapy, Am J Orthod Dentofac Orthop 113:655-660, 1998.
26. Anstendig H, Kronman J: A histologic study of pulpal reaction to orthodontic tooth movement in dogs, Angle Orthod 42:50—55, 1972.
27. Spurrier SW, Hall SH, Joondeph DR et al: A comparison of apical root resorp tion during orthodontic treatment in endodontically treated and vital teeth, Am J Orthod Dentofac Orthop 97:130-134, 1990.
28. Spaulding PM, Fields HW, Torney D et al: The changing role of endodontics and orthodontics in the management of traumatically intruded permanent incisors, Pediatr Dent 7:104-110, 1985.
29. Brudvik P, Pygh P: Transition and determinants of orthodontic root resorption-repair sequence, Eur J Orthod 17:177—188, 1995.
30. Mirabella AD, Artun J: Risk factors for apical root resorption of maxillary ante rior teeth in adult orthodontic patients, Am J Orthod Dentofac Orthop 108:48-55, 1995.
31. Kaley JD, Phillips C: Factors related to root resorption in edgewise practice, Angle Orthod 61:125-131, 1991.
32. Kennedy DB, Joondeph DR, Osterburg SK, Little RM: The effect of extrac tion and orthodontic treatment on dentoalveolar support, Am J Orthod 84:183-190, 1983.
33. Sharpe W, Reed B, Subtelny JD, Poison A: Orthodontic relapse, apical root resorption and crestal alveolar bone levels, Am J Orthod Dentofacial Orthop 91:252-258, 1987.
34. Kokich VG: Interdisciplinary management of single-tooth implants, Sem Orthod 3:45-72, 1997.
35. Mantzikos T, Shamus I: Forced eruption and implant site development: soft tis sue response, Am J Orthod Dentofac Orthop 112:596—606, 1997.
36. Meisen B, Agerbaek N, Markenstam G: Intrusion of incisors in adult patients with marginal bone loss, Am J Orthod Dentofac Orthop 96:232-241, 1989.
37. Ingber JS: Forced eruption: alterations of soft tissue cosmetic deformities, Int J Periodontol Rest Dent 9:417-428, 1989.
38. Hermanussen M: The analysis of short-term growth, Hormone Res 49:53-64, 1998.
39. Stevenson S, Hunziker EB, Hermann W, Schenk RK: Is longitudinal bone growth influenced by diurnal variation in the mitotic activity of chondrocytes of the growth plates? J Orthop Res 8:132-135, 1990.
40. lgarashi K, Miyoshi K, Shinoda H, Saeki S, Mitani H: Diurnal variation in tooth movement in response to an orthodontic force in rats, Am J Orthod Dentofac Orthop 114:8-14, 1998.
41. Baumrind S, Korn EL, Isaacson RJ et al: Quantitative analysis of the ortho dontic and orthopedic effects of maxillary traction, Am J Orthod 83:384-398, 1983.
42. Meisen B: Palatal growth studied on human autopsy material, Am J Orthod 68:42-54, 1975.
43. Omnell ML, Sheller B: Maxillary protraction to intentionally ankylosed decid uous canines in a patient with cleft palate, Am J Orthod Dentofac Orthop 106:201-205, 1994.
44. Block MS, Hoffman DR: A new device for absolute anchorage for orthodon tics, Am J Orthod Dentofac Orthop 107:251-258, 1995.
45. Janzen EK, Bluher JA: The cephalometric, anatomic and histologic changes in Macaca mulatta after application of a continuous-acting retraction force on the mandible, Am J Orthod 51:832-855, 1965.
46. Allen RA, Connolly IH, Richardson A: Early treatment of Class III incisor relationship using the chincap appliance, Eur J Orthod 15:371—376, 1993.
47. Proffit WR, White RP Jr: Who seeks surgical-orthodontic treatment? Int J Adult Orthod Dentofac Orthop 5:153-160, 1990.
48. Baumrind S, Korn EL, Isaacson RJ et al: Superimpositional assessment of treatment-associated changes in the temporomandibular joint and the mandibular symphysis, AmJ Orthod 84:443-465, 1983.
49. Woodside DG, Metakas A, Altuna G: The influence of functional appliance therapy on glenoid fossa remodeling, Am J Orthod Dentofac Orthop 92:181-198, 1987.
50. Pancherz H: The mechanism of Class II correction in Herbst appliance treat ment, Am J Orthod 82:104-113, 1982.