Содержание занятия.
Биомеханика – раздел биофизики, изучающий, в частности, проис-ходящие в живых тканях, органах и организме механические явления, в том числе при движениях. Она изучает движения с точки зрения законов механики, свойственных всем без исключения механическим движениям материальных тел. Базируясь на этих законах в ортопедической стоматологии изучаются движения нижней челюсти, которые являются результатом сокращения различных групп жевательных мышц. Характер движений зависит от топографии мышц, мест их прикрепления, особенностей строения ВНЧС, формы зубных дуг, вида прикуса. Изучая движения нижней челюсти в интактном жевательно-речевом аппарате, мы получаем представление об их норме, что позволяет выявить и оценить нарушения движений нижней челюсти при возникновении и развитии патологических процессов в мышцах, ВНЧС, зубных рядах и т.д. Знание законов позволило использовать их при конструировании аппаратов, воспроизводящих эти движения (окклюдаторов и артикуляторов).
Нижняя челюсть участвует во многих функциях жевательно-речевого аппарата (жевание, глотание, звукообразование и др.), из которых для ортопедической стоматологии наибольший интерес представляют – жевательные движения. Во время жевания нижняя челюсть совершает движения в нескольких направлениях: а) вертикальные (вниз-вверх), что соответствует открыванию и закрыванию рта, б) сагиттальные (вперёд-назад), в) трансверзальные (вправо-влево), г) диагональные (вправо-вперёд, влево-вперёд). Каждое движение нижней челюсти происходит при одновременном скольжении и вращении её головок. В интактной зубочелюстной системе движения нижней челюсти происходят при координированных перемещениях головок нижней челюсти в ВНЧ суставе, связок и мышц, зубов под контролем ЦНС. Движения нижней челюсти происходят при одновременном скольжении и вращении её головок.
При контакте естественных зубов или искусственных зубных рядов грамотно изготовленных протезов жевательные движения нижней челюсти направляются скатами жевательных бугров в пределах контактов между зубами. При отсутствии контакта между зубами или отсутствии последних движения нижней челюсти направляются артикулирующими поверхностями суставов.
Для изучения движений нижней челюсти в трёх плоскостях берут контактный пункт нижних центральных резцов (резцовая точка) и центр головок нижней челюсти.
Вертикальные движения нижней челюсти проявляются открыванием и закрыванием рта. Открывание рта осуществляется при двустороннем сокращении симметрично прикрепляющихся к нижней челюсти и подъязычной кости мышц, опускающих нижнюю челюсть: челюстно-подъязычные, подбородочно-подъязычные, переднее брюшко двубрюшных мышц. Закрывание рта осуществляется при двустороннем сокращении трёх также симметрично расположенных мышц, поднимающих нижнюю челюсть: собственно жевательные мышцы, височные и медиальные крыловидные мышцы.
Различают три степени открывания рта: незначительное, значительное и максимальное (в среднем 4-5 см). В зависимости от степени открывания рта в суставе преобладают те или иные движения. Так, самое начало открывания рта происходит при ротационном движении головок нижней челюсти в нижнем отделе сустава, на поверхности внутрисуставного диска. При дальнейшем открывании рта (значительном) к вращательному присоединяется и скользящее движение головок вместе с диском по скату суставного бугорка. При максимальном открывании рта внутрисуставные диски и головки нижней челюсти устанавливаются на вершинах суставных бугорков, удерживаемые от дальнейшего скольжения напряжением мышц и связок.
При открывании рта (опускании нижней челюсти) передние зубы движутся по кривым, которые постепенно по мере открывания рта сдвигаются вперёд, удаляются от сустава. Это объясняется выдвижением нижней челюсти при открывании рта за счёт скольжения её головок по суставным бугоркам. Траектории движений зубов нижней челюсти являются концентрическими кривыми, имеющими общий цент вращения в головках нижней челюсти. Они так же, как и ось вращения головок, могут перемещаться в пространстве.
Сагиттальные движения нижней челюсти происходят одновременно в обоих суставах главным образом за счёт двустороннего сокращения латеральных крыловидных мышц и отчасти височных и медиальных крыловидных таковых. Движение головок нижней челюсти здесь может быть разделено на две фазы. В первой фазе они вместе с внутрисуставным диском скользят по скату суставного бугорка. Во второй фазе к скольжению головок присоединяется их вращение вокруг общей поперечной оси.
Расстояние, которое нижнечелюстные головки проходят при этом движении, называется сагиттальный суставной путь. Расстояние это при свободном выдвижении нижней челюсти в среднем равно 7-10 мм, при жевании оно - 2-3 мм. ССП не является прямой линией в связи с тем, что головки нижней челюсти контактируют с выпуклыми поверхностями суставных бугорков. Поэтому он представляет собой ломанную линию, состоящую из множества кривых отрезков.
Сагиттальный суставной путь характеризуется углом сагиттального суставного пути, который образуется пересечением продолжения траектории сагиттального суставного пути с окклюзионной плоскостью. По данным Гизи, в зависимости от степени выраженности суставного бугорка и наклона его суставной поверхности, а так же выраженности жевательных бугров боковых зубов, этот угол в среднем равен 33°.
При ортогнатическом прикусе режущий край нижних резцов скользит по нёбной поверхности верхних до положения "встык" (передняя окклюзия). Характер этого движения зависит от угла наклона резцов и глубины перекрытия передних зубов. Путь, совершаемый нижними резцами при выдвижении нижней челюсти вперёд, называется сагиттальный резцовый путь, Он так же характеризуется углом, называемым угол сагиттального резцового пути, который образуется продолжением траектории сагиттального резцового пути с окклюзионной плоскостью и по данным Гизи равен в среднем 40-50°.
При выдвижении нижней челюсти, благодаря наличию сагиттальной окклюзионной кривой Шпее возможны контакты зубных рядов как минимум в трёх точках: на передних зубах и дистальных бугорках вторых или третьих моляров. Это явление было впервые описано Бонвилем и получило название трёхпунктный контакт Бонвиля.
Однако, нередко при максимальном сагиттальном движении нижней челюсти до смыкания естественных передних зубов "встык" в области жевательных зубов появляется щель с вершиной, направленной вперёд. Это явление описал Христенсен, по имени которого оно и получило название "феномен Христенсена", который у разных людей наблюдается в различной степени выраженности. Ширина щели прямо пропорциональна углу наклона сагиттального суставного пути. Конструировать искусственные зубные ряды следует так, чтобы при выдвижении нижней челюсти вперёд этот феномен не проявлялся, т.к. устойчивость полных протезов будет нарушаться при отсутствии множественного контакта зубов или хотя бы образования трёхпунктного контакта по Бонвилю. Другими словами, следует конструировать зубные ряды так, чтобы не возникала дезоклюзия боковых зубов в положении передней окклюзии. Для сохранения трёхпунктного контакта Бонвиля при движении нижней челюсти вперёд дистальный бугор последнего моляра должен постоянно скользить по фиссуре зуба-антагониста под углом к окклюзионной плоскости, равным углу резцового сагиттального пути.
Трансверзальные (боковые) движения нижней челюсти в правую или левую сторону происходят, главным образом, при одностороннем сокращении латеральных крыловидных мышц и отчасти переднего горизонтального пучка височной мышцы на стороне движения. При движении нижней челюсти вправо сокращается левая латеральная крыловидная мышца, а при движении влево – правая.
На стороне сократившейся латеральной крыловидной мышцы (балансирующей стороне) головка нижней челюсти вместе с диском движется вниз, вперед, а затем отклоняется внутрь, совершая боковой суставной путь. Боковой суставной путь находится под углом к траектории сагиттального суставного пути, который называют углом бокового суставного пути (угол Беннетта). В среднем он равен 17°.
На противоположной стороне (рабочей стороне) головка нижней челюсти вращается вокруг вертикальной оси, при этом восходящая ветвь нижней челюсти разворачивается кнаружи.
Трансверзальные движения характеризуются определёнными изменениями в положении зубов. При боковых движениях нижней челюсти вправо и влево зубы описывают кривые, пересекающиеся под тупым углом. Чем дальше от головок нижней челюсти расположен зуб, тем тупее угол. Если графически изобразить перемещения резцовой точки при боковых движениях нижней челюсти, то полученная траектория её перемещения называется трансверзальный резцовый путь. Траектории перемещения резцовой точки вправо-влево образуют угол, который называется углом трансверзального резцового пути или готическим углом. Этот угол определяет размах боковых движений резцов и равен 100-110°. В области жевательных зубов этот угол меньше.
При боковых движениях нижней челюсти принято различать две стороны: рабочую и балансирующую. На рабочей стороне боковые зубы устанавливаются относительно друг друга одноимёнными бугорками, что создаёт возможность перетирания пищи при возвращении зубных рядов из боковой в центральную окклюзию. На балансирующей стороне зубы устанавливаются друг против друга разноимёнными бугорками, т.е. щёчные нижние бугорки устанавливаются против верхних нёбных. При этом на балансирующей стороне возможно как образование контактов между разноимёнными бугорками, так и отсутствие их. Это зависит, главным образом, от выраженности трансверзальных окклюзионных кривых. При конструировании зубных рядов в полных протезах необходимо добиваться обязательного контакта бугорков на обеих сторонах при трансверзальных движениях нижней челюсти. Это обкеспечивает протезам лучшую устойчивость при жевании.
Изучение биомеханики движений нижней челюсти, взаимоотношения зубов в различных фазах жевания позволяет рационально сконструировать искусственные зубные ряды так, чтобы, с одной стороны, во время жевания не происходило нарушения стабильности полных съёмных протезов, а с другой, – не вызывало возникновения патологических изменений в тканях протезного лажа, в ВНЧС и жевательных мышцах. Основные теории артикуляции, основанные на результатах морфологических исследований были сформулированы в конце ХІХ – начале ХХ в. Приверженцы этих теорий, основываясь на закономерностях строения челюстно-лицевой области человека, разработали различные концепции конструирования искусственных зубных рядов в полных протезах. По мнению авторов, занимавшихся и занимающихся проблемами артикуляции, искусственные зубные ряды во всех фазах жевания должны обеспечивать множественный контакт зубов и их беспрепятственное скольжение, т.е. в основу конструирования зубных рядов должен быть заложен принцип сбалансированной окклюзии.
В настоящее время наиболее признаны две методики конструирования искусственных зубных рядов, базирующихся на теории артикуляционного равновесия (теория балансирования) и сферической теории.
Теория артикуляционного равновесия. Первыми и ведущими представителями этой теории являлись Бонвиль, Гизи и Ганау. Они считали, что во всех фазах жевания, между зубами верхней и нижней челюстей сохраняется множественный контакт, а направление движениям нижней челюсти обеспечивает суставной бугорок. А характер движений зависит от выраженности ската бугорка (наклона суставного пути) и наклона резцов. В середине ХІХ века Бонвиль на основании антропометрических исследований черепов людей сформулировал законы артикуляции, которые он затем использовал при конструировании первого артикулятора (1858 г). Наиболее важные из них:
1) расстояния между центрами головок нижней челюсти и резцовой точкой (контактный пункт между нижними центральными резцами)образуют равносторонний треугольник со стороной в среднем 10 см (треугольник Бонвиля);
2) выраженность угла скатов зубных бугорков моляров зависит от глубины резцового перекрытия;
3) линия смыкания боковых зубов искривляется в сагиттальном направлении;
4) передние зубы располагаются по окружности, боковые – по прямой линии;
5) при боковом смещении нижней челюсти на рабочей стороне определяется одноимённый контакт боковых зубов, на балансирующей – разноимённый;
6) при движениях нижней челюсти резцовая точка описывает готический угол, равный 120°.
Важными до настоящего времени являются результаты работ, проведенных швейцарским учёным Гизи. Он определил зависимость между углом наклона суставного и резцового путей и углами наклона бугорков боковых зубов. Для этого он проводил записи суставного и резцового путей. Он также считал, что для создания сбалансированной окклюзии на искусственных зубных рядах необходимы определение сигиттальной и трансверзальной кривых, а также учёт высоты бугорков боковых зубов. Эти исследования позволили ему создать усреднённый артикулятор "Симлекс", на основе которого сконструированы все современные артикуляторы. Гизи первым ввёл в конструкцию артикулятора опорный резцовый штифт и резцовую площадку, на которой отображается описанный Бонвилем готический угол. Гизи предложил регистрировать движения нижней челюсти с помощью лицевой дуги, проводя внеротовую запись движений головок нижней челюсти и резцового скольжения в сагиттальном и трансверзальном направлениях. Для обеспечения устойчивости полных протезов Гизи предложил несколько методов постановки зубов, с помощью которых можно достичь множественного контакта зубных рядов в разных фазах жевания:
1) постановка зубов по протетической плоскости параллельно Камперовской горизонтали, проходящей ниже верхней губы на 2 мм;
2) ступенчатая постановка проводится с учётом искривления альвеолярной части нижней челюсти в сагиттальном направлении, зубы располагаются параллельно плоскости соответствующего участка альвеолярного гребня;
3) установка жевательных зубов по так называемой уравнительной плоскости, которая является условным ориентиром, полученным путём усреднений по отношению к горизонтальной плоскости и плоскости альвеолярного гребня;
4) метод "нижнечелюстного бугорка" основан автором на учёте внутриротовых ориентиров как наиболее стабильных во времени; согласно этому методу окклюзионную плоскость устанавливают по линии бугров клыков (предварительно установленных на восковом базисе нижней челюсти) и далее на 2 мм ниже верхней губы через вершины слизистых нижнечелюстных бугорков.
Исследования Гизи продолжил американский инженер-механик Ганау. В сотрудничестве со стоматологами он проанализировал систему артикуляции, различия между положением протезов во рту и в артикуляторе из-за отсутствия упругости тканей в последнем.
Он первым систематизировал факторы, влияющие на окклюзию, а именно, суставной и резцовый пути, высоту и наклон бугорков боковых зубов, выраженность окклюзионной кривой. Он, как и Гизи, главенствующую роль в кинетике нижней челюсти отдавал ВНЧС. Ганау считал, что при постановке зубов в полных протезах следует обеспечить гармонию между следующими пятью факторами, которые в дальнейшем получили название "пятёрка Ганау": 1) наклоном суставного пути, 2) степенью выраженности сагиттальной компенсаторной кривой, 3) наклоном окклюзионной плоскости протеза, 4) углом наклона верхних резцов, 5) высотой бугорков и углами скатов боковых зубов. Взаимосвязь между этими пятью факторами Ганау суммировал в виде 10 законов. Он считал, что при конструировании искусственных зубных рядов следует применять индивидуальные артикуляторы.
Сферическая теория Монсона. В начале ХХ в. появилось много сторонников сферической теории артикуляции, согласно которой естественный зубной ряд является частью сферы, сагиттальные и трансверзальные искривления которого были описаны Шпее и Уилсоном. Монсон, учитывая эти искривления, в своём исследовании продлевал продольные оси зубов и выяснил, что они пересекаются в определённом центре, проецирующемся в область передней черепной ямки на петушином гребне. При этом режущие края передних зубов, бугорки боковых таковых и суставные головки расположены от этого центра в среднем на 10,4 см. Монсон и другие сторонники сферической теории артикуляции главенствующую роль в ней отдавали не ВНЧС, а окклюзионной поверхности зубов и характеру движений нижней челюсти. Монсон считал, что движения нижней челюсти в сагиттальных и трансверзальных направлениях аналогичны качанию вокруг оси, проходящей через центр в области петушиного гребня.
Монсон сконструировал артикулятор, в котором этот центр воспроизведён механически и в котором можно было проводить постановку искусственных зубов по указанной сферической поверхности. По мнению автора, такая постановка зубов обеспечивает наилучшую устойчивость полных протезов во всех фазах жевания.
Протезирование по сферическим поверхностям обеспечивает: 1) артикуляционное равновесие во время жевания, 2) свободу движений, 3) фиксацию центрального положения нижней челюсти с одновременным получением функционального оттиска под жевательным давлением, 4) создание жевательной поверхности зубных рядов зубами с низкими бугорками, исключающими образование сбрасывающих моментов, нарушающих фиксацию протезов.
Эта теория, как и многие другие, обосновывает необходимость создания множественного контакта между искусственными зубными рядами, как в покое, так и при движениях нижней челюсти, что способствует лучшей фиксации и стабилизации протезов на челюстях. Для этого необходимо получить индивидуальные параметры жевательного аппарата больного и, прежде всего, запись движений нижней челюсти. Эта запись делает возможным конструирование искусственных зубных рядов в соответствии с функциональными особенностями ВНЧС и жевательных мышц.
Конструирование зубных рядов в протезах проводится в специальных аппаратах, в той или иной мере воспроизводящих движения нижней челюсти.
Аппараты, с помощью которых можно воспроизвести только вертикальные движения нижней челюсти (вверх-вниз, т.е. открывание и закрывание рта) называются окклюдаторами.
Аппараты, позволяющие воспроизвести всевозможные движения нижней челюсти (вертикальные, сагиттальные, трансверзальные) называются артикуляторами. Протезы, изготовленные с применением артикуляторов, имеют преимущество перед протезами, постановка зубов в которых производилась в шарнирных окклюдаторах. Использование артикуляторов позволяет создавать протезы с множественными межокклюзионными контактами, с такой формой окклюзионных поверхностей зубных рядов, которая обеспечивает беспрепятственное скольжение зубов во всех фазах жевательного цикла. Это способствует равномерному распределению жевательного давления на протезное ложе, обеспечивает хорошую фиксацию и устойчивость протезам, повышая их функциональную ценность.
Артикуляторы подразделяются на две основные группы: упрощённые со средней установкой наклона суставных и резцовых путей и универсальные с индивидуальной установкой данных параметров. Вторые, в свою очередь, делятся на суставные и бессуставные. Артикуляторы, в конструкции которых суставная головка находится в нижней раме, а суставная поверхность – в верхней, относятся к дуговым (Arcon). Артикуляторы, в которых суставная ямка находится в нижней части суставного механизма, относятся к типу non Arcon.
В основу конструкции анатомических артикуляторов заложены средние арифметические данные величин углов суставных и резцовых путей. Для сагиттального суставного пути этот угол равен 33°, для бокового суставного - 17°, для бокового резцового - 120°.
Универсальные артикуляторы позволяют установить углы суставного и резцового путей скольжения соответственно индивидуальным денным, полученным при обследовании больного. Величины углов сагиттального и трансверзального суставных путей, сагиттального и бокового резцовых путей можно получить путём внутриротовых или внеротовых записей.
Внеротовая запись сагиттального пути проводится с помощью лицевой дуги, которая состоит из внеротовой и внутриротовой частей. Внутриротовая часть соединяется с нижним окклюзионным валиком. Внеротовая часть расположена в плоскости, параллельной внутриротовой части. Внеротовая часть дуги имеет металлические стержни для закрепления карандашей, установленными в области суставов перпендикулярно коже. На щеку больного в области сустава накладывают твёрдую бумагу, у которой нижний край загнут параллельно лицевой дуге, представляющей окклюзионную плоскость. При выдвижении больным нижней челюсти вперёд передвигается и лицевая дуга. При этом карандаши записывают на бумаге траекторию движения головок нижней челюсти. Угол, образованный начерченной линией и нижним краем листа бумаги, параллельным окклюзионной плоскости, будет углом сагиттального суставного пути.
Для записи бокового движения нижней челюсти карандаши располагают впереди козелков, направляя их пишущие острия не к головкам, а вниз. Бумагу укладываю горизонтально на уровне козелка, под карандашом так, чтобы при боковых движениях челюсти регистрировать боковой сдвиг головок.
Для записи сагиттального резцового пути карандаш устанавливают в области передних зубов при помощи стержня, который прикреплён к нижнему окклюзионному валику. Кончик карандаша располагают против резцовой точки, а бумагу располагают в сагиттальной плоскости. При открывании рта и выдвигании нижней челюсти вперёд карандаш чертит на бумаге путь резцовой точки. Угол между начерченной линией и окклюзионной плоскостью является углом сагиттального резцового пути.
Внеротовую запись бокового резцового пути проводят после определения центрального соотношения челюстей. В центре верхнего прикусного валика укрепляют стержень, выходящий за пределы губ и имеющий штифт с заострённым концом, направленный вниз. Напротив него на нижнем валике укрепляют стержень, выходящий из рта, с металлической пластинкой, покрытой тонким слоем чёрного воска. При боковых движениях остриё верхнего штифта очерчивает на чёрном воске угол, называемый углом бокового резцового пути (готический угол Беннетта). Вершина угла соответствует центральному положению нижней челюсти.
Внутриротовая запись проводится при внутриротовом расположении записывающих приспособлений. На жёстких базиса верхней и нижней челюстей с помощью воска укрепляют металлические регистрирующие пластинки. На верхней пластинке имеется штифт, а нижняя покрыта слоем мягкого воска. Базисы вводят в рот больного и просят его совершать всевозможные движения нижней челюстью – вперёд, назад, в стороны. На воске очерчивается угол, вершина которого указывает на центральное положение нижней челюсти. Затем на нижнюю пластинку накладывают тонкую пластмассовую прозрачную пластинку с отверстиями. Одно из отверстий совмещают с вершиной угла и прикрепляют её к нижней пластинке воском. Просят больного закрыть рот таким образом, чтобы штифт попал в отверстие прозрачной пластинки, благодаря чему нижняя челюсть установится в центральном положении. Базисы скрепляют гипсом, удаляют из полости рта и переносят на гипсовые модели челюстей.