Biomechanik in der Kieferorthopädie
Einführung :
Der Begriff Kieferorthopädie war noch nicht geboren, als der Zusammenhang zwischen Kraft und Zahnbewegung klar war.
Heute wird Kieferorthopädie fast überall auf der Welt praktiziert und das therapeutische Arsenal umfasst mehrere hundert Techniken, die immer „einfacher“ und „automatischer“ werden sollen. Viele Autoren betonen die Bedeutung der Biomechanik bei der Kieferorthopädie, die jeder Kieferorthopäde beherrschen sollte, um das physikalische und mechanische Wesen der von ihm verwendeten Geräte und Techniken mit der nötigen Leichtigkeit und Genauigkeit zu verstehen.
I. Gewebereaktionen:
1. die vorhandenen Elemente
- Knochen
Wir beschreiben:
- Der kortikale Knochen , der die knöchernen Ränder und Grenzen des Ober- und Unterkiefers bildet;
- Der schwammartige oder trabekuläre Knochen, der den Raum zwischen den Bereichen des Kortex einnimmt.
Kortikaler Knochen hat eine stützende Funktion (vor allem der Muskel), ist also viel dichter und zu 80 bis 90 % verkalkt.
Trabekulärer Knochen spielt eine Rolle als Knochenmarkreservoir und ist an der Hämatopoese beteiligt. Sein Verkalkungsgrad beträgt 15 bis 25 %.
- Hartlaminat
Es handelt sich dabei um den Knochen, der den Zahn und seinen Bänderraum umgibt. Es besteht aus dünnem, kompaktem Knochen, der mit zahlreichen Löchern durchbrochen ist (Siebplatte).
Diese Perforationen stellen eine Verbindung mit den benachbarten Markräumen her und ermöglichen es dem flüssigkeitsgefüllten Bänderraum, als hydropneumatischer Stoßdämpfer für den Zahn zu wirken.
- Bänderzwischenraum:
Es ist mit Flüssigkeit, Zellen (Fibroblasten, Markzellen, Knochenzellen, Blutzellen), Blutgefäßen, Nervenfasern und natürlich Kollagenfasern gefüllt, die das Desmodont bilden: das Zahnbett.
Dieses Band erstreckt sich von der Lamina dura, wo es in der Kortikalis verankert ist, bis zum Zement, der die Zahnwurzel bedeckt.
- Zement:
Es besteht aus Zellen, die eine verkalkte Matrix produzieren. Es bedeckt das Wurzeldentin und ermöglicht die Verankerung des Desmodonts.
- Biologische Konzepte der Zahnbewegung:
- Umbauphänomen:
Von allen vorhandenen Elementen unterliegen die meisten Umbauphänomenen, deren Störung die therapeutische Bewegung der Zähne ermöglicht.
- Knochengewebe
Die Veränderungen finden nur in sehr begrenzten Bereichen statt.
Der osteoklastischen Resorption geht die Apposition nach der Sequenz Aktivierung-Resorption-Inversion-Formation (ARIF) voraus:
- Aktivierung:
- Rekrutierung von Präosteoklasten;
- Erkennen des zu resorbierenden Knochenareals;
- Anheftung von Präosteoklasten an die Oberfläche;
- Fusion von Präosteoklasten zu mehrkernigen Osteoklasten;
- Absorption:
- Osteoklasten zerstören Knochengewebe;
- Umkehrung:
- Beteiligung mononukleärer Zellen wie Makrophagen, die die Grenze zwischen neuem und altem Knochen bilden (Zementlinie);
- Rekrutierung von Präosteoblasten, die sich in Osteoblasten differenzieren;
- Ausbildung:
- Anlagerung von Osteoidgewebe entlang der Zementlinie;
- Mineralisierung.
Auf diese ARIF-Sequenz folgt eine sogenannte Ruhephase, in der der neue Knochen mit Grenzzellen ausgekleidet wird.
Biomechanik in der Kieferorthopädie
Regulierung des Knochenumbaus:
Allgemeine Faktoren
Die wichtigsten kalziotropen Hormone sowie
Mineralien, insbesondere Calcium- und Phosphationen.
Lokale Faktoren:
Viele werden von Knochenzellen synthetisiert, andere stammen aus Zellen des Immunsystems oder des hämatopoetischen Systems und sind im Knochenmikrobium zu finden.
- Wir unterscheiden: Zytokine (Interleukine), Prostaglandin stimulieren den Knochenabbau.
- Alveolodentales Band:
Das Band ist ein Bindegewebe, das aus vielen Zellen und einer extrazellulären Matrix besteht.
Zellen
- In der Mehrzahl Fibroblasten.
- Osteoblasten auf Höhe des Alveolarknochens in der Nähe des Bandes.
- Zementoblasten auf Höhe der Zahnwurzel.
- Aus den Kapillaren entwichene Zellen (Lymphozyten, Makrophagen und Mastzellen) sowie Zellen aus benachbarten Markräumen.
Extrazelluläre Matrix
- Grundsubstanz.
- Parodontale Fasern (Kollagen, Retikulin, Oxytalase).
Außerdem gibt es ein Netzwerk aus Kapillaren und Nervenenden.
Das Ligamentum alveolodentalis spielt bei der Umgestaltung eine doppelte Rolle:
- es verfügt über eigene Umbaukapazitäten;
- Es hat eine regulierende Rolle beim Knochenumbau
- Bänderumbau
Wir kennen bereits die Rolle der Fibroblasten bei der Synthese von Kollagen. Sie hätten auch die gleichen Eigenschaften wie Makrophagen mit der Möglichkeit der Phagozytose und wären wahrscheinlich für den Abbau von Kollagen verantwortlich, da Makrophagen selten sind.
Alle diese Vorgänge werden in Gegenwart von Vitamin C durchgeführt und können gleichzeitig von den Fibroblasten durchgeführt werden.
- Physiologische Zahnwanderung
Im Laufe des Lebens bewegen sich die Zähne eines jeden Menschen. Die Verschiebung ist auf die physiologische Migration des Keims und des Zahns zurückzuführen.
Veränderungen der Keimlage würden vor allem durch das Wachstum der Zahnstrukturen und die damit einhergehende Umgestaltung der benachbarten Gewebe, also des Alveolarknochens, des Zahnfleisches und des Alveolodentalen Bandes, verursacht.
Die Folgen dieser Migration finden sich vor allem in zwei Bereichen
- Alveolarzone;
- desmodontaler Bereich.
Auf Höhe des Alveolarknochens
Laut Baron neigt während der physiologischen Migration „jedes Knochenbälkchen dazu, seine Dicke konstant zu halten.“ Er erklärt daher, dass immer dann, wenn auf der Seite der Lamina cribrosa eine Resorption stattfindet, auf der anderen Seite eine Apposition stattfindet und umgekehrt.
Auf Bänderebene
Das Desmodont ist ein faseriges Bindegewebe und hat daher einen gewissen Umsatz ; Durch die physiologische Wanderung der Zähne wird der Rhythmus der Zell- und Fasererneuerung verstärkt, wodurch eine permanente Anpassung an die neue Position des Zahns erfolgt. Während der gesamten Bewegung bleibt die Breite des Bandes konstant.
Biomechanik in der Kieferorthopädie
- Krafteinwirkung auf einen Zahn:
3.1 Unmittelbare Auswirkungen
Im Moment der Krafteinwirkung kommt es zu einer raschen Verschiebung des Zahnes entsprechend der Einbindung des Ligaments und des desmodontalen hydropneumatischen Systems, wobei die Flüssigkeiten aus den Druckzonen in Richtung der Zugzonen und der benachbarten Markräume verdrängt werden. Diese Verformung hat eine Grenze, und wenn die Krafteinwirkung anhält, setzt sich die Verschiebung aufgrund der Verformungsmöglichkeiten des Alveolarknochens fort.
Bei weiterer Steigerung der Krafteinwirkung kommt es zu Deformationen des Zahnes, die jedoch über den Rahmen der in der kieferorthopädischen Therapie eingesetzten Kräfte hinausgehen.
Nimmt die Krafteinwirkung ab, erfolgt eine mehr oder weniger schnelle Rückkehr zum Normalzustand.
Bleibt die Kraft bestehen, treten als Reaktion auf dieses neue Gleichgewicht neue Ereignisse ein.
3.2 Längerfristige Auswirkungen
Es ist heute sinnvoll, verschiedene Bereiche zu unterscheiden:
- Druckzone (bei Verkleinerung des Bänderspalts);
- Spannungszone (mit Vergrößerung des Bänderspalts);
- Zwischenzone, in der es keine Veränderung im Bänderspalt gibt, die Kollagenfasern jedoch unter Spannung stehen oder entspannt sind.
Druckseite
Bereich mit niedrigem Druck
Der Desmodontalraum verengt sich und es kommt zu einer Kompression des Bindegewebes und der Gefäße. Die Gefäßversorgung ist zwar gestört, kann aber dennoch erfolgen, so dass Zellelemente in den komprimierten Bereich gelangen können. Der Körper versucht dann, den normalen Desmodontalraum wiederherzustellen. Hierzu sind Osteoklasten beteiligt, die die Siebplatte entsprechend der komprimierten Fläche resorbieren: direkte Knochenresorption.
Bereich mit hohem Druck
Bei stärkerer Kompression des betroffenen Bereichs ist eine Gefäßversorgung nicht mehr möglich.
Es kommt zur Degeneration nicht vaskularisierter Gewebe und zur Bildung einer hyalinen Zone.
Das Gewebe versucht, ein neues Gleichgewicht herzustellen. Die hyaline Zone ist jedoch für die Gefäßbildung und Zellen unzugänglich. Um es aufnehmen zu können, nutzt der Körper einen Umweg: die indirekte Aufnahme. Osteoklasten dringen in die Markräume neben der hyalinen Zone ein und resorbieren dann die Alveolarwand, bis sie die hyaline Zone erreichen, die dann für Osteoklasten zugänglich ist. Anschließend kann der Zahn bewegt werden.
Zugseite
Die Gewebereaktionen ähneln stark denen auf der Druckseite, verlaufen jedoch in die entgegengesetzte Richtung.
Bei geringer Krafteinwirkung kommt es zu einer Erweiterung der Bänder- und Gefäßräume. Ab dem zweiten Tag treten zahlreiche Osteoblasten auf, die aktiv sind und eine Knochenanlagerung ermöglichen.
Bei stärkerer Krafteinwirkung kommt es zur Produktion zahlreicher osteoklastischer Zellen und zur Entstehung von Bänderverletzungen. Zu viel Kraft kann zu einem Fibrillenriss führen.
Nach einer kurzen Latenzzeit (einige Stunden) entstehen osteogene Zellen. Die Osteoblasten scheiden dann Osteoidgewebe aus, das mineralisiert und eine Knochenanlagerung ermöglicht.
Zwischenzone
Dabei handelt es sich um Bereiche, in denen sich die Desmodontaldicke nicht verändert. Zum anderen werden die Fasern unter Spannung gesetzt oder entspannt. Ihre Knochenverankerung spiegelt daher entweder eine Entspannung oder eine Spannung auf Knochenniveau wider.
- Mechanismen der Umwandlung einer Kraft in Zahnbewegung
Hier versuchen wir, die Mechanismen zu analysieren, die eine physikalische Komponente, Kraft, in histologische und zelluläre Phänomene umwandeln, die zu einem anderen physikalischen Phänomen führen: der Zahnbewegung.
Wir haben gesehen, dass bei der Anwendung von Kraft auf einen Zahn eine Veränderung des Bänderspalts auftritt:
- Entstehung von Druck- und Spannungszonen;
- fließende Bewegungen.
Es kommt zu Verformungen in diesen Bereichen:
- zelluläre Elemente;
- vaskuläre und nervöse Elemente;
- Elemente der extrazellulären Matrix.
Zelluläre Reaktion: Umbau
- Auf Knochenebene
Osteoblasten sind grundlegende Zellen bei der Regulierung und Koordination des Knochenumbaus.
Sie empfangen Signale, die die Bildung von Kollagenase auslösen, was zur Entfernung von Kollagen führt und die Knochenresorption durch Osteoklasten ermöglicht.
- Auf Bänderebene
Der Fibroblast steuert gleichzeitig die Synthese, aber auch den Abbau von Kollagen durch die Reduzierung von:
- Knochenzellproliferation;
- die Produktion von alkalischer Phosphatase, einem der grundlegenden Enzyme des Knochenumbaus.
Biomechanik in der Kieferorthopädie
- Ideale Festigkeit aus histologischer Sicht
- Leichte Kraft – schwere Kraft
Viele Autoren haben versucht, diese ideale Kraft zu quantifizieren, bei der die Geschwindigkeit der Zahnbewegung maximal ist, ohne Gewebeschäden zu verursachen.
| Lichtkraft | Schwere Kraft | |
| 0-1 Sek. | Der Alveolarknochen verformt sich durch das Auftreten bioelektrischer Phänomene im Knochen. | |
| 1-2 Sek. | Aus dem komprimierten Bereich wird die Bänderflüssigkeit ausgestoßen. Der Zahn wandert in den Bänderspalt. | |
| 3-5 Sek. | Druckseite Zugseite Komprimiertes Vx Dilatiertes Vx (teilweise ausgelöscht) Deformierte Fasern und Zellen | Druckseite Zugseite Verödeter Vx Dilatierter Vx Stark deformierte Fasern und Zellen, Zelllyse |
| 2 Tage | Zahnbewegung mit Alveolaremodellierung | |
| 7-14 Tage | Indirekte Resorption erreicht die hyaline ZoneZahnverschiebung | |
- Gewebeschäden
Sie können irreversibel sein und Folgendes beeinträchtigen:
- der Zahn (Rhizalyse);
- das Parodont (Verlust der Epithelbefestigung und des Randknochens).
- Wurzelresorptionen :
Sie sind auf die hohen Drücke zurückzuführen und wirken bei dieser Bewegung besonders auf die Druckzonen:
- Scheitelpunkt während der Ingression;
- Druckseitige Wurzel während der Translation
- Parodontale Läsionen
Wir können haben:
- Fenster, die durch zu hohe Fahrgeschwindigkeit oder starke Kräfte verursacht werden;
- Zahnfleischrisse werden durch Verschluss der Extraktionsräume mit hoher Geschwindigkeit hergestellt;
- Verlust der Epithelbefestigung und des Randknochens.
II. Biomechanik:
1. Definition der Biomechanik:
Bio: Bios = Leben
Mechanik: Mekhani = Maschine
Biomechanik ist die auf Lebewesen angewandte physikalische Mechanik .
– Biologischer Teil: Zahn + Zahnbett
– Mechanischer Teil: Dies sind die Systeme, die die Anwendung von Kräften ermöglichen
- Mechanische Begriffe für verlagerte Körper:
2.1. Die Stärke:
Grundlegender Begriff der Physik: Ursache für die Verformung eines Körpers oder die Veränderung seines Ruhe- oder Bewegungszustandes.
Es ist durch vier Elemente gekennzeichnet:
- Intensität;
- die Bedeutung;
- die Geschäftsführung;
- der Anwendungspunkt.
2.2 Kräftepaar:
Es handelt sich dabei um zwei parallele Kräfte gleicher Intensität und entgegengesetzter Richtung. Das Drehmoment neigt dazu, eine Rotation des Festkörpers zu verursachen, auf den es angewendet wird.
Biomechanik in der Kieferorthopädie
2.3 Widerstandszentrum: Hypomochlion
Eine Kraft, deren Wirkungslinie durch das Hypomochlion verläuft, bewirkt eine Translation des Zahns.
Die Vorstellung eines Widerstandszentrums ist grundlegend und seine Lage, selbst ungefähr, reicht aus, um Bewegungen vorherzusagen. In unserer Praxis kann es als feststehend und zwischen dem mittleren und dem apikalen Drittel der Wurzel gelegen angesehen werden.
2.4 Rotationszentrum:
Punkt, um den der Zahn eine Drehbewegung ausführt.
- Moment der Stärke:
M = F x D
3. Konzept der Verankerung:
3.1 Definition: Widerstand eines Körpers gegen Verschiebung
Um den Körper zu bewegen, ist eine Antriebskraft > Widerstandskraft erforderlich.
Stabiler Widerstand: Ankerpunkt der Kraft.
Bewegungswiderstand: Angriffspunkt und Widerstand des zu bewegenden Zahnes.
3.2 DENEVREZE-Trinom:
RS=Rm>F: Keine Bewegung
RS=Rm<F: Gleiche und symmetrische Verschiebung
F>Rs>Rm: Ungleiche Verschiebung
Rs>F>Rm: Gewünschte kieferorthopädische Bewegung
Rs<F<Rm: Verlust der Verankerung.
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4. EIGENSCHAFTEN EINER KIEFERORTHOPÄDISCHEN KRAFT:
- Intensität :
- Kieferorthopädische Kräfte: „Biologische“.
- Optimale Festigkeit: Verlagerung durch Knochenabbau ohne parodontale Schäden.
- Richtung:
Vertikal, horizontal, schräg.
- Momenten-/Kraftverhältnis.
- Tempo :
– Intermittierend: Zeiträume ohne Gerät (FEB wird 14 Stunden/Tag getragen).
– Kontinuierlich: langer Aktivitätszeitraum, die Energie nimmt sehr allmählich ab.
– Diskontinuierlich: schnelle Abnahme der Kraft mit zunehmender Verschiebung
5. Zahnbewegungen bei ODF:
7.1. Verschiebungen durch Horizontalkräfte:
- Versionsbewegung (Tipping):
- Aufrichtbewegung nach Version (Aufrichten)
- Translationsbewegung (Körperbewegung).
7.2. Verschiebungen durch Vertikalkräfte:
- Egression: Verschiebung des Zahns in Richtung seines Durchbruchs .
- Ingression : Richtung entgegengesetzt zur Eruption.
- Rotation : Drehung der Krone um ihre Achse.
6. Individuelle physiologische Faktoren, die das mechanische System komplizieren:
- Allgemeine Faktoren:
- Nahrungsstoffwechsel.
- Schwangerschaft
- Alter.
- Knochendichte.
- Zellzyklus.
- Biologischer Rhythmus.
- Lokale Faktoren:
- Anatomische Faktoren
- Histologische Faktoren.
- Verlust der Alveolarknochenhöhe.
- Funktionale Faktoren.
Abschluss :
Die Kenntnis der grundlegenden Konzepte der Biomechanik bei der ODF ermöglicht es uns nicht nur, die verschiedenen kieferorthopädischen Techniken auszuwählen, mit denen wir unsere Therapieziele erreichen können, sondern auch, diese Techniken anzuwenden, um eine möglichst schnelle Behandlung unter Wahrung der Gewebeintegrität zu ermöglichen.
Biomechanik in der Kieferorthopädie
Unbehandelte Karies kann bis zum Zahnnerv vordringen.
Porzellanfurniere sorgen wieder für ein strahlendes Lächeln.
Eine Zahnfehlstellung kann Kopfschmerzen verursachen.
Durch vorbeugende Zahnpflege lassen sich kostenintensive Behandlungen vermeiden.
Milchzähne dienen als Orientierungshilfe für die bleibenden Zähne.
Fluoridhaltige Mundspülungen stärken den Zahnschmelz.
Eine jährliche Konsultation ermöglicht Ihnen die Überwachung Ihrer Mundgesundheit.