Величина сил ортодонтических аппаратов и морфологические изменения при их применении

Сила ортодонтических аппаратов, действующая на зубы, должна иметь одно определённое направление. Частая перемена направления действующей силы неблагоприятно влияет на процессы перестройки в периодонте. Большая подвижность зубов, гиперемия слизистой оболочки и боль являются показанием для снижения силы действия аппарата, увеличения интервалов между его активациями, снятия аппарата на некоторое время или замены его другим, более совершенным.

Действие любой ортодонтической аппаратуры независимо от её конструкции всегда основано на сочетании двух сил: силы давления и силы тяги. При действии давления или тяги зуб отклоняется в направлении приложенной силы, образуя угол наклона между своей продольной осью в первоначальном положении и в новом (см. рис. 149, а, б). Таким образом, на стороне перемещения (на участках под номером 1 рис. 149, б и 150, о) периодонт сдавливается и образуется так называемая зона давления. В зоне давления отмечается бес-порядочное расположение волокон и расширение периодонтальной щели, происходит резорбция внутренней стенки альвеолы, а на наружной её поверхности образуется новая кость, что и даёт возможность зубу перемещаться (см. рис. 149, в).

На противоположной стороне в области шейки зуба (участок 2 на рис. 149, б и 8 на рис. 150, а) коллагеновые волокна связки натягиваются, принимают направление, перпендикулярное к продольной оси зуба, образуя зону тяги или натяжения. Периодонтальная щель в этой зоне сначала расширяется вследствие перемещения зуба, затем на внутренней стенке альвеолы происходит образование новой кости, которая заполняет расширенную периодон-тальную щель и при благоприятных условиях доводит её до нормальных размеров (рис. 149, в).

Рис. 148. Изменение жевательной нагрузки при возникновении дефекта зубного ряда: а — потеря пер¬вого моляра, б — смещение второго моляра, остановившееся из-за контакта со вторым премоляром, в — перемещение второго моляра остановлено контактом с межзубной перегородкой и бугорком зу¬ба-антагониста.

Иными словами, перемещение зуба происходит за счёт реконструкции костной лунки. Причём эти процессы, т.е. резорбция альвеолы и цемента корня (действие остеокластов и цементокластов соответственно) и их восстановление, происходят постоянно в жева-тельном аппарате при обычной нагрузке, но в меньших масштабах, чем при ортодонтиче-ском лечении. Следует отметить, что при проведении последнего реконструкция может наступить только при определённом режиме действия силы, а именно если аппарат действует не менее 6—7 ч в сутки и активируется 1 раз в 3—4 нед. Если реже, то перестройка может не произойти, и врачу необходимо строго контролировать это, чтобы не превысить величину силы и не нарушить баланс реконструкции.

Изучение вопросов перестройки костной ткани и величины сил при ортодонтическом аппаратурном лечении имеет свою историю. Примерно в середине XIX столетия J.Tomes высказал соображение, что путём применения небольшой постоянно действующей силы на стороне давления происходит резорбция альвеолярного отростка, а на стороне тяги — образование новой кости. Kingsley (1880), подтвердив это, обратил внимание на необходимость очень медленного перемещения зубов.

Sandstedt (1907), проводя опыты на собаках с применением ортодонтической дуги, аналогичной аппарату Э.Энгля, установил, что образование новой кости на стороне тяги происходит при действии как малых, так и больших сил. Однако автор подчеркнул, что при действии малых сил стенка альвеолы резорбируется равномерно и поверхность зуба остаётся интактной. При действии же больших сил периодонт сдавливается, а так как процесс резорбции всегда исходит из его тканей, то на месте сдавленного периодонта рассасывания стенки альвеолы не происходит и может развиться стерильный некротический процесс. В этих случаях процесс резорбции осуществляется со стороны окружающего жизнеспособного периодонта до тех пор, пока не резорбируются все его сдавленные участки. Кроме того, при этом может рассосаться и корень зуба.

Рис. 149. Схематическое изображение биомеханики горизонтального перемещения зубов, объяснение в тексте (Калвелис Д.А.).

A.Oppenheim (1911), проводя исследования на молодых обезьянах и перемещая их молочные зубы в различных направлениях, сначала изучил взаимоотношения зуба и периодонта при обычной, повседневной нагрузке (рис. 151). Вестибулярная стенка альвеолы (слева) на всём протяжении — от пришеечного края и до верхушки корня — состоит из компактной кости, явно обнаруживающей своё пластинчатое строение и располагающейся вдоль продольной оси зуба. С оральной стороны балочки губчатого вещества, местами усеянные остеобластами, имеют в основном такое же направление. Наряду с этим отмечаются и явления резорбции, если судить по наличию гигантских клеток. Наличие остеобластов и остеокластов в молодой растущей кости свидетельствует о происходящей постоянной перестройке её в период роста и развития.

Рис. 150. Схема, характеризующая степень сдавливания периодонта в разных участках зоны давления, объяснение в тексте (Калвелис Д.А.).

Установленные A.Oppenheim тканевые изменения при ортодонтическом перемещении зубов в своей основе соответствуют современному представлению по этому вопросу. Весьма большой заслугой автора является выдвинутое им положение о нецелесообразности применения в ортодонтии больших сил, так как это может вызвать повреждение периодонта.
Отечественные учёные (СССР и Россия) внесли большой вклад в изучение этого вопроса. А.Я.Катц (1930) занимался изучением внутренней структуры челюстей, способствуя более детальному пониманию тканевых преобразований при ортодонтическом лечении. С.С.Райзман сделал один из основополагающих выводов: основная цель лечения зубоче-люстных аномалий должна заключаться не в бесконечных поисках новых аппаратов, а в управлении естественными силами организма для перестройки кости, в применении малых, надёжных сил, близких по своему действию к биологическим раздражителям.

Рис. 151. Срез через интактный зуб (слева губ¬ная сторона): а — дентин, Ь — цемент, g — зуб¬ная связка, Ik — компактная пластинчатая кость, оЬ — остеобласты, /с — круговая связка, к — губчатое вещество, ок — остеокласты (Oppenheim).

AM.Позднякова, Г.Т.Сухарев подтвердили общепризнанную закономерность: образование новой кости на стороне тяги и резорбцию — на стороне давления. Проведены многочисленные исследования по изучению разных аспектов тканевых изменений при ортодонтическом аппаратурном лечении: А.Д.Мухина и Х.А.Андерсон (1953), З.Ф.Василевская (1954), ХАКаламкаров (1958), А.ААникиенко (1957), Э.Я.Варес (1962), Л.П.Григорьева (1972).

Наиболее полно в нашей стране (СССР) сущность основных преобразовательных процессов в опорных тканях при ортодонтических вмешательствах описал Д.А.Калвелис (1961). Основные положения ортодонтического перемещения зубов, по его мнению, вытекают из биоморфоза тканевых преобразований. Д.А.Калвелис приводит примерно такую же градацию сил, подтверждая их морфологически, как и A.M.Schwarz (1928). Последний в проводимых им опытах, изучая влияние величины силы действующего аппарата на течение биологических процессов в периодонте, заранее дозировал силу давления на зубы (3-15 г, 17-20 и 65 г).

Д.А.Калвелис разделил характер тканевых изменений под действием ортодонтических аппаратов на 4 степени по их тяжести и величине действующей силы. Первая степень определяется небольшим повышенным давлением в периодонте, т.е. применением малой силы. При этой же первой степени A.Schwarz применял силу в 15—20 г на 1 см2. Применяемая сила в опытах обоих авторов была крайне мала, поэтому процессы резорбции и образования кости лунки зуба были уравновешены и зуб оставался устойчивым.
Вторая степень определяется полным сдавливанием периодонта в каком-то участке с нарушением кровообращения, и в нем резорбция происходить не может, но она осуществляется в жизнеспособных тканях, окружающих этот участок. В условиях рассасывания только ущемленного участка периодонта происходит полное морфологическое и функциональное восстановление. По A.Schwarz, при этой степени сила давления хотя и ниже вну-трикапиллярного (20—26 г на 1 см2), но она способна вызывать перестройку.
Третья степень характеризуется ущемлением периодонта с нарушением кровообращения на большом протяжении, и в процесс резорбции вовлекается также корень зуба. Если в ходе восстановительного процесса образуется периодонт и резорбционные лакуны в корне зуба выстилаются цементом, то конечным исходом может быть восстановление функциональной способности, но с морфологическими дефектами. По A.Schwarz, конечный результат несколько иной, а именно сила давления средняя, но выше капиллярного, поэтому в зоне давления может наступить застойная резорбция стенки лунки, которая клинически сопровождается болью. Конечный исход при таком давлении — функциональное и анатомическое восстановление.

Четвёртая степень практически аналогична у обоих авторов. Изменения обусловлены сдавливанием периодонта на большом участке, и рассасыванию подвергаются не только ущемлённый периодонт и альвеолярная лунка, но в значительной степени и твёрдые ткани зуба, в которых образуются глубокие лакуны. Последние уже не выстилаются цементом, а заполняются костной тканью, и в результате происходит сращение корня зуба со стенкой альвеолы, т.е. своеобразный «анкилоз». И конечным исходом являются не только морфологические дефекты, но и функциональные, так как нарушается эластичность укрепления зуба в лунке.

На основании проведенных опытов A.Schwarz сделал вывод, что наиболее оптимальная сила давления должна быть 15—20 г на 1 см2. По данным расчётов Райтена (1968), величина силы, необходимой для перемещения одного зуба, составила примерно:
при наклонно-вращательном движении однокорневого зуба =50—70 г, многокорневого — 150 г;
• при корпусном перемещении однокорневого зуба «70—90 г, а много корневого «150 г;
• экструзия зуба «25 г;
• интрузия «50 г.

Эти величины, на наш взгляд, весьма относительны, так как есть точка зрения, что для экструзии сила должна быть больше, чем для интрузии.
Характер, интенсивность и тяжесть тканевых преобразований при ортодонтической нагрузке зависят от двух основных факторов (Калвелис Д.А.): 1) общего состояния соматического и психического здоровья, пластической реактивности организма и состояния паро-донта; 2) от характера, величины и продолжительности действующей силы, причём решающим фактором является степень сдавливания периодонта, а следовательно, нарушение кровообращения и иннервации. При нормальной реактивности даже сильная нагрузка не влечёт за собой расшатывания. При пониженной же реактивности уже незначительная нагрузка может привести к патологической подвижности зубов, как, например, при пародон-титах, когда процессы резорбции кости и её восстановления не уравновешены.

При действии ортодонтического аппарата происходит сжатие периодонтальной связки (зона давления) и ток крови уменьшается, а при растяжении (зона тяги) он поддерживается на прежнем уровне или усиливается. Последнее, в свою очередь, способствует повышению уровня кислорода и простагландина, которые стимулируют деятельность остеокластов и остеобластов, облегчая процесс перемещения зуба.

При работе с ортодонтическими аппаратами практически невозможно избежать ситуа¬ции, чтобы действующая сила не приводила к полному сдавливанию кровеносных сосудов и прекращению кровообращения. В этих случаях клеточные элементы из соседних непо-вреждённых участков периодонта начинают через некоторое время после действия аппарата проникать в места некроза, а остеокласты резорбировать некротическую массу. Это проис¬ходит при использовании больших сил, когда, казалось бы, смещение зуба должно происхо¬дить быстрее, а на самом деле оно замедляется из-за необходимости выработки остеокластов в костном мозге и очень большой толщины резорбируемого участка. Это ещё раз подчёрки¬вает необходимость применения малых сил и разработки методов их точного дозирования.

Изучение гистологических препаратов тканей периодонта и зубов, подвергнутых орто-донтической нагрузке, показало, что регулярная перестройка тканей (резорбция стенки лунки на стороне давления и образование новой кости на стороне тяги) происходит толь-ко при применении слабых сил или в участках менее сдавленного периодонта.
Наиболее оптимальной силой ортодонтического аппарата является та, которая переме¬щает зуб без побочных, нежелательных изменений, таких как деструкция костной ткани, боль, резорбция тканей зуба, его патологическая подвижность, подвывих или вывих. Для выбора оптимальной силы ортодонтического аппарата необходимо учитывать целый ряд факторов: возраст пациента, пол, состояние соматического и психического здоровья, тип перемещения зубов (наклонно-вращательное, корпусное, ротация), место зуба в зуб¬ном ряду, состояние тканей его и периапикальных, длину корня, окклюзионные соотно¬шения, сроки перемещения и периодичность приёмов.