Вы здесь

Функциональная биомеханика пародонта

Даже краткое описание анатомического строения пародонта свидетельствует о тесной функциональной связи всех его структурных элементов, о целесообразности его построения в зависимости от выполнения одной из основных функций — участия в акте жевания.

Сила жевательного давления, действующего на зуб, передается на периодонт и через него на внутреннюю поверхность стенки альвеолы, губчатое вещество и наружную компактную пластинку. Под влиянием функциональных нагрузок происходит деформация всех тканевых элементов пародонта и в первую очередь связочного аппарата периодонта и костной ткани.

Функциональная нагрузка и возникающая при этом упругая деформация тканей пародонта являются функциональными раздражителями сосудистых и нервных элементов пародонта. В свою очередь сосудисто-нервный аппарат играет важную роль в рефлекторной регуляции жевательного давления.



Тесная связь терминальных веточек кустиковых нервных окончаний с пучками коллагеновых волокон позволила ему высказать предположение, что они относятся к механорецепторам, сигнализирующим «в центральную нервную систему о степени натяжения этих пучков и изменения положения зуба при жевании».

Реакция пародонта на функциональные нагрузки при жевании регулируется по нейрогуморальному пути, а сила жевательного давления влияет на степень упругой деформации тканей и обусловливает их существование и трофику тканей.

Изучение выносливости тканей пародонта при вертикальной нагрузке с помощью гнатодинамометрии показало верхний предел выносливости тканей, который, по данным Gaber, составляет для резцов 23—25 кг, клыков 36 кг, премоляров 40 кг и моляров 68—72 кг. Данные В. Ю. Курляндского несколько отличаются от данных Габера и неодинаковы относительно зубов верхней и нижней челюстей. Rus установил, что во время пережевывания твердой пищи на резцы действует сила 5—10 кг, на клыки — около 15 кг, на премоляры — 13—18 кг, на моляры — 20—30 кг. Сравнивая данные Габера и Rus, можно сделать вывод, что при здоровом пародонте имеется значительный резерв выносливости к функциональным нагрузкам между физиологическим порогом чувствительности пародонта к вертикально действующим силам и истинно действующими силами, необходимыми для дробления пищи.

В. Ю. Курляндский (1956) допускает, «что в физиологических условиях при интактности зубочелюстной системы опорный аппарат каждого зуба при обработке пищи во рту использует лишь половину присущей ему силы сопротивления жевательному давлению. Другая половина составляет его резервы...»

По мнению автора, имеются и резервы зубного ряда: для группы фронтальных зубов резервными являются все жевательные зубы, и, наоборот, для жевательной группы зубов — фронтальные зубы и жевательные зубы противоположной стороны.

Давление на зуб трансформируется связочным аппаратом, клеточными элементами, сосудами периодонта и передается на стенки альвеолы.

При изучении напряжений, возникающих в отдельных участках наружных стенок альвеол отдельных зубов, и характера перераспределения напряжений по альвеолярной части челюсти мы применили метод тензометрических измерений на немацерированных челюстях человека. С этой целью использовали малобазные фольговые тензодатчики, которые наклеивали при помощи клея МК-2 у зубов с вестибулярной и оральной сторон в пришеечной, средней и приверхушечной областях стенок лунок. К датчикам подпаивали выводы, второй конец которых подсоединяли к распределительным колодкам, и через коммутатор соединяли с прибором для измерения малых деформаций АИ-1 или ЦТМ-3 (рис. 6). Коммутирующее устройство позволяет последовательно получать показатели деформации с интересующих исследователя участков.

Тензометрическая установка для изучения напряжений в челюстях

Воспроизведение вертикальной нагрузки и нагрузки под углом 45°, подаваемой на вестибулярную и язычную поверхность зубов, проводили на разработанном нами испытательном стенде (см. рис.6). Челюсть закрепляли в области суставных головок самотвердеющей пластмассой в специальном ложе с резиновой тягой, имитирующей действие жевательных и крыловидных мышц. Возникающие деформации исследовали при вертикальном нагружении зубов от 2 до 10 кг и при нагрузке под углом 3 кг. При нагружении каждого зуба изучали деформации, снимая показатели с датчиков, в пришеечной части, средней трети и апикальной части стенок лунок этого зуба, а также характер распределения напряжения по всей альвеолярной части тела челюсти, для чего снимали показания других датчиков, наклеенных на челюсти. Аналогичные изменения проведены при наложении металлических капп, мостовидных и бюгельных протезов. Каппы и мостовидные протезы изготавливали гальванопластическим методом.

Примененная нами методика позволяет, последовательно срезая костную ткань альвеолярного отростка на любую заданную величину на одном и том же объекте, моделировать и изучать любые ситуации, связанные с убылью костной ткани альвеолярного отростка, замерять происходящие изменения напряжений отдельных участков, характер распределения напряжений по альвеолярному отростку и влияние различных лечебных аппаратов на распределение этих напряжений. При помощи указанной методики можно изучать упругие деформации при статических и динамических воздействиях.

Наши исследования показали, что при приложении к зубу вертикально направленной силы в стенках лунки возникают упругие деформации, вызывающие напряжение (сжатие) этих стенок, различное на разных уровнях. В пришеечной части большинства зубов деформация меньше, чем в средней и пришеечной зоне. Следует предположить, что большая степень деформации в средней зоне альвеолы обусловлена меньшей шириной периодонтальной щели и частичной передачей деформации с вышележащих участков. Закономерность наибольшей деформации в срединной части справедлива только в случаях, когда направление действия силы совпадает с направлением оси зуба.

Весьма характерно, что одна и та же сила, приложенная к разным зубам, вызывает деформации не только различного характера, но и разной степени. Так, при силе 3 кг, приложенной к первому премоляру, напряжение составляет 72 г/мм2, в то время как у первого резца на этом же уровне — 640 г/мм2. Расхождение показателей обусловлено толщиной стенки лунки зуба. Измерение толщины вестибулярной стенки лунки позволяет сделать вывод, что степень упругой деформации зависит от приложенной силы и толщины стенки лунки. По нашим данным, упругая деформация уменьшается по направлению от резцов к молярам, т. е. по мере утолщения стенки снижается степень ее упругой деформации. Чем тоньше стенка альвеолы, тем выше упругая деформация. Упруго-прочностные свойства костной ткани обусловливают способность изменять форму под действием внешней нагрузки и восстанавливать ее после снятия нагрузки. Однако возврат к прежней форме может произойти лишь в том случае, если приложенная сила не превысила определенную величину, называемую пределом упругости. Предел упругости костной ткани зависит от строения костного вещества и степени его минерализации.

Нами установлено, что степень деформации костной ткани стенок лунок зубов определяется не только описанными выше причинами, но и наличием соседних зубов. Сохранность контактных пунктов на апроксимальных поверхностях зубов способствует частичному перераспределению нагрузки с одного зуба на соседние и тем самым уменьшению степени деформации стенок лунок нагружаемого зуба. При вторичной адентии нагружение зубов, ограничивающих этот дефект, ведет к большей деформации стенок лунок зубов на всем протяжении. Следовательно, удаление зуба вызывает не только естественную атрофию апроксимальных участков, но и увеличение деформации стенок лунок. Под влиянием изменившихся нагрузок в апроксимальных стенках возникает описанная А. Я. Катцем (1931) компенсаторная перестройка кости. В дальнейшем чаще всего в этих участках развиваются атрофические процессы (рис. 7).

Деструкция и атрофия стенок альвеол, обусловленния силами давления под углом при наклонном зубе

Разложением сил на вертикальный и горизонтальный компоненты можно объяснить возникновение конвергенции или дивергенции зубов при нарушении целостности зубных рядов. Увеличение деформации стенок лунки возникает в случае нарушения контактных пунктов при пораженки этих поверхностей кариозным процессом. В этой ситуации имеет место не только механическое давление пищи на межзубный сосочек, но и концентрация давления на апроксимальные стенки лунок зубов. Отсюда следует, что и кариозный процесс может быть пусковым моментом в возникновении атрофических процессов стенок лунок отдельных зубов. Для профилактики развития патологических процессов в костной ткани альвеолярного отростка необходимо восстановление контактных пунктов при кариозной болезни путем применения вкладок из фарфора или сплавов металлов.



На характер распределения жевательного давления влияют угол наклона зуба и угол, под каким происходит центральная и опосредованная через пищевой комок окклюзия. По данным А. Т. Бусыгина (1963), фронтальные зубы антагонируют под углом, близким к 180°, продольные оси первых премоляров сходятся под углом 147°, вторых премоляров — 159°, первых моляров — 162° и вторых моляров — 159°.

В случаях, когда нагружается зуб, имеющий тот или иной наклон, вертикально действующая сила разлагается на горизонтальный и вертикальный компоненты по закону параллелограмма сил. При этом зуб как бы смещается в сторону наклона.

Горизонтальный компонент жевательного давления развивается также при откусывающих движениях в группе фронтальных зубов и размалывающих движениях в группе жевательных зубов. При этом также происходит смещение зуба в направлении действия силы.

Под влиянием сил, действующих под углом, и горизонтального компонента жевательных усилий стенка альвеол с вестибулярной и оральной сторон подвергается деформации изгибающего момента. При этом наружные и внутренние слои компактных пластинок как с вестибулярной, так и с оральной стороны испытывают деформации разного характера — сжатие и растяжение. Так, под влиянием силы с вестибулярной стороны зубы смещаются орально. При этом с вестибулярной стороны под действием силы тяги, передающейся через волокна периодонта, в пришеечной части вестибулярной стенки возникают деформации изгиба, когда наружные слои находятся в растянутом, а внутренние слои (lamina dura) — в сжатом состоянии. Одновременно оральная стенка за счет давления самого зуба и тканей периодонта испытывает деформацию изгиба, но внутренний слой компактной пластинки находится в состоянии растяжения, а наружные — сжатия. В приверхушечной области под действием силы с вестибулярной стороны во внутренней пластинке вестибулярной стенки появляется деформация растяжения, в наружном слое — растяжение, во внутреннем слое оральной стенки — растяжение, а в наружном — сжатие (рис. 8).

Характер деформации стенок альвеол под влиянием жевательных сил

В момент орального или вестибулярного смещения зубов с апроксимальных сторон в волокнах периодонта в пришеечной и приверхушечной областях возникает растягивающее усилие, которое передается на внутренние слои компактной пластинки апроксимальных стенок лунок зубов.

Вовлечение в процесс деформации стенок лунок зубов объясняется двумя причинами: смещение зуба вызывает, с одной стороны, сжатие тканей периодонта, а с другой — натяжение волокон периодонта. Чем больше смещение зуба, тем сильнее деформация тканей пародонта. При сжатии периодонта в этих участках происходит частичное или полное прекращение кровотока в отдельных капиллярах, зато на стороне растяжения к системе кровоснабжения подключаются нефункционирующие сосуды. Смена состояния покоя, сжатия и растяжения тканей периодонта обеспечивает нормальные условия кровообращения в костной ткани. Естественно, что четкий ритм кровоснабжения в значительной степени зависит и от функции вазомоторов. Таким образом, кровоснабжение костной ткани альвеолярного отростка находится как бы под двойным воздействием: вазомоторной иннервации, ритма и силы жевательного давления. Как дисфункция вазомоторной иннервации, так и учащенное и однотипные воздействие жевательного давления сопровождаются нарушением кровоснабжения.

При изучении характера деформаций стенок лунок зубов становится ясно, что вошедшие в литературу понятия «две зоны давления» и «две зоны растяжения» под влиянием сил тяги или давления справедливы только для тканей периодонта. Под влиянием жевательного давления в тканях пародонта могут наступить изменения, аналогичные изменениям при ортодонтических вмешательствах. В зоне сжатия происходит повышенная резорбция стенки альвеолы, а в зоне растяжения — новообразование костной ткани.

В норме резорбция не наступает, так как в костной ткани постоянно меняются зоны растяжения и сжатия, что и обеспечивает гармоничное сочетание двух взаимопротивоположных процессов — разрушения старой и образования новой кости. «Обновление костного вещества... имеет большое значение для сохранения большой механической устойчивости костных структур... Новые порции свежего, а потому в механическом отношении устойчивого костного вещества... сменяют „усталую" костную субстанцию..., ослабленную временем и функцией». В связи с этим, если функция жевания изменяется так, что ткани пародонта нагружаются больше в ка-ком-либо одном направлении или возрастают величина и длительность воздействия сил, в участках сжатия начинают превалировать процессы резорбции.

Если не снято постоянное давление в одном направлении, процессы резорбции усиливаются и проявляются образованием периодонтального кармана, а затем и видимой убылью вершины стенок лунок зубов в участках сжатия (см. рис. 7) и перемещением зубов в направлении основного вектора жевательной силы. Мы далеки от мысли объяснять резорбцию только влиянием сил жевательного давления. Состояние костной ткани челюстей, связанной непосредственно с сосудистым руслом, зависит от обмена веществ всего организма, а также от состояния местного кровообращения. Нервнорецепторный аппарат пародонта регулирует не только обменные процессы и местное кровообращение, но и степень функциональных нагрузок.

Исследования деформации стенок лунок зубов под воздействием силы, направленной под углом 45° с вестибулярной или оральной стороны, показали большую степень деформации, чем при вертикальном воздействии. Так, если при вертикальном воздействии силы 3 кг в вестибулярной стенке лунки первого премоляра в пришеечной области возникает деформация сжатия, равная 211 г/мм2, то при вестибулярно направленной силе она составляет — 451 г/мм2, а при орально направленной силе возникает деформация растяжения + 451 г/мм2.



При воздействии силы под углом с вестибулярной и оральной сторон деформация стенок лунок увеличивается по сравнению с вертикальным нагружением в среднем в 2 — 2,5 раза. При этом наибольшая степень деформации отмечается в пришеечной и приверхушечной зонах. Весьма характерно, что у зубов, ограничивающих дефект зубного ряда, степень деформации более значительная, чем у остальных.

Полученные нами данные позволяют объяснить наблюдаемые в клинике атрофические процессы тканей пародонта именно в пришеечной области и наиболее выраженные деструктивные и атрофические процессы в стенках лунок зубов с вестибулярной и оральной сторон, а также появление патологических десневых карманов.

Деформация стенок лунок зубов возникает и в случае, если на этот зуб непосредственно не действует сила давления. Как показали тензометрические исследования, независимо от места приложенной нагрузки деформация, различная по величине и знаку (сжатие или растяжение), возникает по всей челюсти. Следовательно, как при откусывании пищи, так и при ее разжевывании вся челюсть находится в напряженно-деформированном состоянии. Деформация наступает и в участках альвеолярной части челюсти, лишенной зубов.

Возникновение деформации по всему альвеолярному отростку можно объяснить тем, что нижняя челюсть представляет собой арочную консоль с двумя точками лабильного крепления в области суставных головок. Степень перераспределения деформации зависит от сечения челюсти, позиции точки приложения силы и угла наклона нагружаемого зуба. Перераспределение жевательного давления происходит также за счет апроксимальных контактных пунктов.

Изменения характера деформации стенок зубных лунок при наличии атрофии (убыли) костной ткани выяснены при сопоставлении данных деформации средней и приверхушечной зоны без атрофии и с воспроизведенной атрофией. Атрофический процесс стенок лунок зубов ведет к увеличению деформации оставшихся участков стенок лунок зубов. При атрофии, равной 1/2 длины стенки лунки, отмечается различная степень увеличения деформации (в 2—7,1 раза) при одной и той же силе нагружения как на разных уровнях, так и при различных направлениях силы. Наибольшая степень увеличения деформации отмечена при вертикальном нагружении по краю альвеолы (7,1 раза), наименьшая (2,11 раза) —в приверхушечной зоне под воздействием силы, направленной со стороны наклона зуба. При атрофических процессах край альвеолы под воздействием жевательной силы находится в наиболее тяжелых условиях. Повышенная деформация при жевательном цикле способствует дальнейшему развитию атрофических процессов.

Возникшая под влиянием местных причин или общих эндогенных факторов атрофия ведет к перегрузке края альвеолы; тем самым создается местный фактор, способствующий прогрессированию атрофических процессов. В том случае, если атрофия сочетается с воспалительными процессами в пародонте, ведущими к повышенной подвижности зубов, степень деформации стенок лунок и нагрузка на волокна пародонта возрастают, так как увеличение амплитуды перемещения зуба ведет к большей деформации, что и усугубляет атрофические процессы. Это положение подтверждается клиническими наблюдениями за больными с дистрофической и воспалительно-дистрофической формами пародонтоза. При воспалительно-дистрофической форме пародонтоза процесс резорбции стенок лунок зубов протекает значительно быстрее. Отсюда можно сделать важный, с нашей точки зрения, вывод для практики: перегрузки при дистрофических формах могут быть сняты применением ортопедических методов лечения, а при воспалительно-дистрофических — снятием воспалительных явлений и ортопедическими методами лечения.

Приведенные данные, а также результаты исследований, свидетельствуют, что ткани пародонта и костная ткань челюстей находятся под постоянным воздействием быстро меняющихся во времени, по направлению и силе функциональной статической и динамической нагрузок.