Біомеханіка в стоматології

Біомеханіка є розділом фізики, в якому розглядаються руху тіл у просторі і виникаючі при цьому процеси. Біомеханіка вивчає механічні властивості (твердість, щільність, модуль пружності та ін) і механічні явища, 5 з яких мають застосовуватися в ортопедичній стоматології. Стоматологи – клініцисти – терапевти і хірурги поєднують мануальні навички з медикаментозним лікуванням, а стоматологи – ортопеди, поряд з мануальними, застосовують немедикаментозні, механічні засоби, засновані на даних фізики, її розділів, статики та кінематики, що в ортопедичній стоматології є біомеханікою. Отже, всі види контактів зубів: суперконтакти, первинна і вторинна оклюзії, артрити, артрози, патологічні процеси СНЩС та ін – все це біомеханічні явища.
Кожна сила, діюча на похилу поверхню має вертикальне і горизонтальне напрям, тому сила нормальної реакції (N) – перпендикулярно до скату і сила тертя (F), діюча вздовж схилу – є першими двома параметрами, що виникають при стисненні харчової грудки (рис. 1). На цих складових (N, F) слід побудувати паралелограм сил, діагоналлю якого є Rn -сила опорної реакції (3-ий параметр механічних явищ) – рис.1. Rn виникає постійно на кожному схилі при будь-яких контактах зубів. Для оцінки дії всіх сил, діючих на жувальну поверхню зуба, Таптунова (МДМСУ) і Glasser (Німеччина) запропонували враховувати тільки 3 точки на схилах при поперечному перерізі бічних зубів. Тому на 2-му рис. в точках, відповідних контактів з антагоністами, зображені Р1, Р2, Р3. Кожна з цих сил викликає реакцію Rn1, Rn2, Rn3, перпендикулярну до скатах (рис.2). Слід зазначити, що сили можуть мати різні напрями, а реакція тільки одне.
Для визначення загальної (повної) сили з боку всіх сил реакцій треба перенести 3 стрілки (Rn1, Rn2, Rn3) в одну точку “с”-центр опору на осі кореня, але з моментом сили (рис.3). З’єднавши початок і кінець стрілок прямий, отримують загальну силу R (4-ий параметр механічних явищ).
Відомо, що стійкість кожного зуба залежить від поступального руху вздовж лунки і обертального навколо центру на осі кореня. Поступальний зміщення визначається силою R, положення якої ми визначили, а обертальний визначається сумою моментів сил з боку 3-х точок (рис. 4). Момент сили (М = R L) – це 5-ий, найбільш важливий параметр механічних явищ, отримання якого можливо тільки після визначення раніше описаних сил.
При співвідношенні горбків 1:1 центральні скати розташовані в стороні від середини (рис. 5А, АВ, АD) і при ковтанні їжі точка прикладання сили, що виникає на них, також знаходиться в стороні (рис. 5Б), що несприятливо, оскільки при цьому виникає великий тиск (за даними Motsch, а в 3-3,5 рази більше, ніж при дробленні злиденні), що викликає зони стиснення і розтягування, розхитують зуб.
Незважаючи на це, у молодих і здорових пацієнтів сили опорних тканин набагато перевищують величину навантажень, що виникають при акті їжі. Тому застосовується методика 1:1, проте з віком, через зниження толерантності, пародонтопатії та ін. захворювань, навантаження при їжі перевищують опорні можливості пародонту і повинна застосовуватися методика 5:3, заснована на ряді аксіом біомеханіки.
Якщо при методикою 1:1 оклюзійна поверхня ділиться навпіл, то при 5:3 співвідношення горбків дещо інше. 5 частин займають опорні (провідні) горбики і 3 частини – неопорної ( неведущие). Крім того, середина оклюзійної поверхні при 5:3 знаходиться посередині центрального схилу (рис.6), а в методиці 1:1 – в області дна фісури.
У методиці 5:3 можлива перевірка дії загальної сили уздовж осі R – при ковтанні їжі (див. рис. 6). У цьому полягає принципова відмінність 2-х методик. При 1:1 передбачається, що здійснюється навантаження вздовж осі, тобто бажане приймається за дійсне. При методиці 5:3 перевірка проводиться відповідно до девізу Англійського Королівського товариства “Нічого на слово”.
Наприклад: корінь зуба нахилений під кутом 20°, центральний скат при цьому повинен мати нахил на 10° більше, тобто 30°. Сила нормальної реакції в такому випадку відхилена від горизонталі на 60°, бо сила N завжди перпендикулярна до схилу. Крім того, N знаходиться в 8,5° від Rn (див. рис.1). Отже: 30° + 60° + 8,5° = 98, 5°, що дозволяє вважати, що сила діє уздовж осі. Момент сили при цьому не виникає (М = 0), бо немає плеча сили.
До цих особливостей методики 5:3 слід додати ще 2 відмінності. Перше полягає в тому, що при складних випадках з метою зменшення моменту сили виставляються більш вузькі штучні зуби, друге, при таких же складних варіантах при дефектах зубного ряду без дистальної опори не виставляються другі моляри, тобто скорочується довжина зубного ряду, що призводить до зменшення травмування ясен.