Под воздействием на коронку зуба силы давления или тяги зуб наклоняется в направлении действующей силы. На стороне наклона периодонт подвергается усиленному сжатию (образуется зона давления), на противоположной стороне зуб отдаляется от стенки альвеолы, периодонтальная щель расширяется, натягиваются периодонтальные волокна (образуется зона натяжения). В зоне давления происходит резорбция стенки альвеолы и зуб продвигается по направлению приложенной силы. При натяжении на стенке альвеолы происходит новообразование костной ткани и по мере перемещения зуба отмечается её новообразование. Таким образом, перемещение зуба может быть остановлено на любом этапе лечения. Стенки альвеолы будут находиться в приблизительно нормальной ширине. Зуб сохраняет стабильность, и в стадии ретенции происходят лишь определенные выравнивающие преобразования стенок альвеолы.
Ортодонтическое лечение основывается на возбуждении и стимуляции костной перестройки челюстей, вызванной силой действия ортодонтических аппаратов. Характер этой силы зависит от конструкции и состояния действия аппаратов. Величине действующей силы следует придавать большое значение, так как от этого в основном зависит ход и успех ортодонтического лечения.
В ортодонтии различают несколько видов сил действия:
· по характеру развития силы — механические и функциональные;
· по величине воздействующей силы — большие, умеренные и слабые;
· по характеру действия — постоянные и прерывистые.
Механически действующие — это такие аппараты, в которые включён источник силы. Эти аппараты являются активными, поскольку сами развивают силу. Источником силы может быть упругость дуг и пружин, эластичность резиновой тяги, сила, развивающаяся винтом, лигатурами и др. Силу, которая развивается этими источниками, регулирует или дозирует ортодонт.
Сила, которая развивается функционально-действующими аппаратами, в корне отличается от механической силы. Источником этого вида силы является сокращающая сила жевательных мышц. Такие аппараты не содержат никаких источников силы и поэтому называются пассивными. Поскольку все процессы организма находятся под контролем регулирующих приспособлений организма, дозировать силу должен организм пациента, т. е. величина действующей силы должна находиться в пределах толерантности организма пациента, а передозировка является вредным и недопустимым последствием.
Основоположником этого функционального метода в ортодонтии является А. Я. Катц, который в 1933 г. выдвинул и обосновал его как рациональный, близкий к естественным условиям.
А. Я. Катц высказал соображение, что сила функционально-действующих аппаратов регулируется рефлекторно болевым ощущением. Она может действовать только до определенных границ, так как возникающая при ее увеличении боль рефлекторно прекращает сокращение мышц. механическом раздражении, главным образом при повышенном механическом, а также жевательном давлении. При повышенной нагрузке на зубы в начальный период возникает чувствительность, даже боль в качестве защитной реакции организма на действие внешних раздражителей. В результате длительного повышения давления происходит изменение чувствительности — адаптация механорецепторов периодонта к силе и продолжительности давления. Всякий болевой раздражитель имеет определённую физиологическую характеристику: он обладает повреждающим действием, в результате чего восприятие раздражения снижается или совсем исчезает. Этим можно объяснить возникновение тяжёлых тканевых изменений при нагрузке на зубы функционально-действующими аппаратами.
Конкретное представление о величине сил создал А. М. Шварц, определив четыре степени реакции периодонта в зависимости от величины давления, от чего зависит характер тканевых изменений пародонта.
В ортодонтии выделяют два вида действия силы — постоянное, или беспрерывное, и прерывистое.
Прерывистая сила характеризуется тем, что аппарат активизируется со значительной силой через определённые промежутки времени, т. е. периодически. Характер действующей силы — в виде толчков; после активизации аппарата развивается большая сила, которая скоро затихает. Источником силы аппарата являются винт, дуги, лигатуры, пружины, эластики, укреплённые на стойкой опоре.
Учитывая действие сначала большой силы, ткани приводятся в определённое напряженное состояние, и после выравнивания напряжения действие аппарата прекращается, поскольку аппарат не эластичен. Графически действие прерывистой силы можно выразить следующим образом. В начале периода действия сила Рвелика, т. е. период действия короткий. Действие прерывистой силы характеризуется выраженной периодичностью.
Если решающим фактором в тканевых преобразованиях является кровообращение в периодонте, то в начале действия прерывистой силы периодонт сдавливается и кровообращение нарушается. Но поскольку действие большой силы непродолжительно, кровообращение в скором времени восстанавливается, н тканевые изменения могут быть незначительными.
Беспрерывно действующая (постоянная) сила характеризуется равномерным _ действием. Источником этого вида силы является упругость дуг и пружин и, до некоторой степени, действие резиновой тяги, пока резина в полости рта не набухнет. В зависимости от упругости металла выявляется "неутомимость" аппарата. т.е. действие аппарата более или менее равномерно продолжительно. Беспрерывно действующую силу следует понимать не в значении одного периода действия силы — от одной активизации аппарата к следующей, а как весь период ортодонтического лечения, состоящий из ряда периодов постоянно действующей силы. Беспрерывная сила характеризуется небольшим, но равномерным действием.
Действие беспрерывной силы постепенно слабеет по двум основным причинам: во-первых, из-за постепенной, хотя и очень медленной, потери упругости металла и, во-вторых, из-за изменения формы челюсти или перемещения зуба, в связи с чем увеличивается расстояние между точкой приложения силы и точкой опоры. Значит, и этот вид силы имеет определённую, хотя и не резко выраженную периодичность действия. С начала периода действия сила (Р) обычно бывает небольшой и продолжительно сохраняет действие, однако постепенно угасает. Итак, между прерывистой и беспрерывной силой принципиальной разницы нет. Есть разница 5 величинах ингредиентов действия. Сила (Р) при прерывистом характере действия велика, а период действия (t) короток. Характер же беспрерывной силы определяется небольшой силой (Р1) и очень продолжительным периодом действия (ti). Математически это можно выразить так:
Р>Р1; t < t1.
Если применять слабую силу, которая меньше капиллярного давления (20—26 г на 1 см2), то такая сила вызывает беспрерывное рассасывание альвеолярной кости на стороне давления и обеспечивает успешное перемещение зубов. Однако на практике действуют более значительные силы, в результате чего сдавливается периодонт, продолжительно нарушается кровообращение с соответствующими тяжёлыми тканевыми изменениями. Беспрерывно действующая сила должна быть слабой. Применяемые дуги и пружины, изготовленные из нержавеющий стали толщиной 0,6 мм, нужно активизировать с большой осторожностью.
Решающий фактор в ортодонтическом перемещении зубов — адекватно действующая сила, возбуждающая резорбцию стенки альвеолы в зоне давления, а в зоне тяги — новообразование костной ткани. В работе мы редко встречаемся с таким "классическим" перемещением зубов. Обычно применяют неадекватные силы, чаще всего очень большие. Неадекватность силы следует понимать так, что если применять большую силу, в результате чего создаётся большое давление на стенку альвеолы, то наступает чрезмерная резорбция, и новообразование костной ткани на стенке альвеолы в зоне тяги не успевает за быстрым перемещением зуба. Нецелесообразность или даже опасность большой силы следует понимать совсем иначе: если применяется большая сила, в зоне давления сильно сдавливается периодонт и нарушается кровообращение или полностью ущемляется периодонт и прекращается кровоснабжение. На месте, лишённом кровоснабжения, резорбции стенки альвеолы не происходит и зуб не имеет возможности продвигаться. Из этого вытекает важная закономерность: чтобы нарушить соответствующие тканевые изменения, необходима сила определённой величины. Минимальная граница очень низкая, оптимальной силой является 20—26 г на 1 см2, что несколько меньше кровяного капиллярного давления (А. М. Шварц).
Если применять большие силы, то сдавливается периодонт и на стороне давлениярезорбции стенки альвеолы не происходит. В этих случаях резорбтивные тканевые преобразования происходят в местах жизнеспособных тканей периодонта и костномозговых полостях, рассасывается ущемлённый периодонт, стенка альвеолы, а иногда и корень зуба. Следовательно, при применении большой силы происходит не ускорение, а замедление перемещения зуба.
В связи с упомянутыми положениями ортодонтического перемещения зубов на практике возникает ряд важных вопросов: во-первых, величина применяемой силы; во-вторых, характер силы — прерывистая или постоянно действующая; положение зуба, возраст и индивидуальные особенности больного и др.
Немецкий учёный-стоматолог А. М. Шварц (1932) изучал величину сил, применяемых в ортодонтической практике, в зависимости от состояния капилляров и капиллярного давления и на основании проведённых экспериментов установил четыре степени силового воздействия на перемещаемые зубы:
I — силы давления настолько малы (до 20 г/см2), что не вызывают никаких реакций со стороны тканей пародонта;
II — сила несколько меньше капиллярного давления (20—26 г/см2), однако при её приложении возможны изменения в тканях пародонта;
III — применение силы, большей капиллярного давления, вызывает на стороне сжатия проявление гипоксии, застой крови, пациент жалуется на болезненность по типу начальных стадий пародонтита (до 35 г/см2);
IV — усиление ортодонтического воздействия (до 65 г/см2) настолько значительно, что вызывает сжатие и раздавливание поверхностных слоев тканей периодонта. При применении такой силы возможен разрыв сосудисто-нервного пучка, кровоизлияние у верхушки корня, гибель периодонта и нарушение сращения между зубом и костью.
Закон Анри—Шульца гласит: малые силы стимулируют регенеративные процессы в костях, средние — тормозят, а большие — угнетают.
Для перемещения зубов рекомендуют применять следующие силы. Жевательное давление на резец нижней челюсти должно быть меньше, чем на остальные зубы нижней челюсти, с учётом величины поверхности корней разных зубов.
Силу для перемещения отдельных зубов выбирают с учётом площади корней зубов, направления их перемещения, вида перемещения (наклонного или корпусного) в вестибулооральном или мезиодистальном направлении с учётом свойств ортодонтической проволоки.
Малые силы способствуют стимуляции процессов остеорепарации — комплекса мер, направленных на резорбцию костной ткани альвеолярного отростка и образование новых слоев костной ткани в местах, не подлежащих давлению.
На первом этапе ортодонтического действия процессы стимуляции направлены на преодоление барьера защитных сил организма и процессы разрушения, рассасывания кости должны преобладать над процессами образования новой костной ткани.
На втором этапе процессы разрушения и образования ткани должны быть по возможности уравновешенными.
На третьем, завершающем, этапе процессы стимуляции нужно направить на ускорение механизма преобразования новой костной основы в полноценную костную ткань, т. е. процессы регенерации должны преобладать над процессами рассасывания. Чем крепче костная ткань после окончания ортодонтического лечения, тем меньше вероятность возникновения рецидива, поскольку рецидив возникает при недостаточном ретенционном периоде и незаконченном лечении.
Р.Е. Мойерс и И.З. Бауэр отмечают, что при применении больших сил изменяются форма сосудов и скорость потока крови в очаге перемещения, что приводит к нарушению питания тканей. При продолжительном воздействии больших сил могут возникать очаги невроза. Авторы указывают на то, что даже небольшие силы вызывают застой в сосудах и могут привести к возникновении патологических процессов. Поэтому они рекомендуют применять в ортодонтической практике силы, равные капиллярному давлению.
А. М. Шварц писал, что при наклонном перемещении зуба сила давления за него не должна превышать 20 г/см2, а при корпусном должна приближаться ж 40—50 г/см2.
Границы силовых воздействий на костную ткань альвеолярного отростка можно сопоставить с допустимыми границами воздействия электропотенциадами или разными видами полей. Экспериментально определили оптимальные жараметры для формирования костной ткани по остео- или метабластическому талу при прохождении постоянного тока, что наблюдалось в диапазоне 5— 30мкА, а в силовом выражении — 20—50 г/см2. При прохождении тока в 33 мкА наблюдался некроз, а давление на зуб более 65 г/см2 настолько велико, что вызывало сжатие и раздавливание поверхностных слоев тканей периодонт. Ток менее 1 мкА приближается к величинам физиологического статического поля и не приводит к значительным изменениям в костной ткани альвеолярного отростка. Сила действия на зуб до 20 г/см2 также не вызывала структурных изменений, поскольку эта величина приближается к величине капиллярного давления.
Последовательность процессов перестройки костной ткани альвеолярного отростка при ортодонтических действиях. Для лучшей ориентации и удобства применения, понимания всех процессов ортодонтии и активного сознательного воздействия на процессы перемещения зуба (зубов) в зубном ряду весь механизм перемещения зуба можно разделить на три этапа.
1 — процесс нарушения постоянности связей и преобладание механизмов разрушения околозубных тканевых структур:
· изменение величины потенциалов и рН в местах давления и растяжения;
· нарушение связей, изменение и разрушение клеточных структур;
· разрушение тканевых структур и использование продуктов разрушения вг следующем этапе для регенерации зубных тканей;
2 — равновесие процессов разрушения и регенерации в зубных тканях при изменении величины потенциалов и рН;
3 — преобладание процессов регенерации в зубных тканях и восстановление функциональных возможностей перемещённого зуба (зубов):
· восстановление величины потенциала и рН нормальной здоровой околозубной ткани.
Процесс разрушения околозубных тканевых структур начинается с приложения к зубу дополнительных усилий в пределах рекомендуемых величин и их продолжительного воздействия на протяжении нескольких недель или месяцев. Сначала происходит сдвиг потенциала в области площади давления на кость альвеолы, который в местах давления на кость имеет более отрицательные параметры, чем в норме. Причём чем больше давление на единицу площади, тем больше изменение потенциала на данной площади. На стороне растяжения тканей периодонта, противоположной давлению, происходит его сдвиг в сторону зарядов со знаком "плюс". На стороне давления и на стороне растяжения при силе ортодонтического воздействия в пределах 20 г/см2 проходит обычное кровоснабжение капилляров. Защитные силы на протяжении определённого периода поддерживают постоянность обмена, предотвращают разрушение периодонтальной и костной тканей. Тем не менее через определённый промежуток времени происходит восстановление потенциала на уровне здоровой ткани при незначительной поверхностной перестройке тканей, окружающих зуб. При увеличении приложенной ортодонтической силы потенциал снова немного изменяется.
Использование в ортодонтии средних сил постоянного воздействия активизирует процессы резорбции за счёт ещё большего изменения величины потенциалов в местах давления на костную ткань и растяжения периодонтальных волокон с противоположной стороны зуба. В местах давления корневой части зуба на поверхность костной ткани альвеолярного отростка происходит сжатие просвета периодонтальной щели, а также артериол и капилляров. В местах растяжения периодонтальных волокон происходит перенаполнение жидкой среды, возникает стаз крови, появляются застойные явления, немного смещается рН среды, появляется незначительная гиперемия, отёчность, болезненность, т. е. воспаление, а значит, наблюдается приток электронов, способствующих разрушению связей костных, соединительнотканных и других клеток, С помощью механического давления, изменения потенциалов и рН, воспаления и благоприятных для перемещения условий активизируются процессы расщепления и распада костных клеток, на локализованном участке изменяется структура соединительнотканных волокон, нарушаются связи распределения свободных ионов, биохимические явления на границе раздела фаз, трансформация энергии в биологических мембранах. Идёт постепенное разрушение костной клеточной структуры и изменение формы поверхности лунки альвеолы на местах давления. На этом этапе необходим активный приток артериальной крови и отток её по венозным сосудам в области всех поверхностей альвеолы перемещаемого зуба. Поэтому при использовании сил постоянного действия некоторые авторы рекомендуют выведение съёмного аппарата из полости рта каждые 60—90 мин. В этот период восстанавливается кровообращение венозных каналов.
В зоне натяжения под влиянием силового воздействия на зуб происходит натяжение периодонтальных волокон и связь, ведущая к сдавливанию между ними микрососудов. Нарушаются трофические процессы, возникают застойные явления на локализованном участке. Э. Я Варес отмечает, что на протяжении суток изменяется находящаяся в состоянии постоянного напряжения структура коллагена. Через 3—5 дней среди коллагеновых волокон увеличивается, количество фибробластов, активизируется деятельность остеобластов, на 7—8-е сутки отмечается небольшая полоса остеоида — выстроенной органической матрицы кости. Постепенно в местах натяжения коллагеновых волокон слой за слоем образуется полноценная костная ткань.