ФИЗИКА В ОРТОПЕДИЧЕСКОЙ СТОМАТОЛОГИИ

Роль возрастного фактора при протезировании дефектов зубных рядов. Геронтологические аспекты. 2 методики формирования жевательной поверхности: эмпирическая (1:1) - для молодых и здоровых пациентов и рациональная (5:3) - для пожилых пациентов (в т.ч. и инвалидов ВОВ)
А.Д. Шварц, к.м.н., ветеран ВОВ

В клинике врачи-стоматологи, терапевты и хирурги - сочетают мануальные навыки с медикаментозными препаратами. Стоматологи-ортопеды, наряду с мануальными, широко используют немедикаментозные механические средства, которые основаны на сведениях физики, ее раздела - теоретической механики. Этот раздел включает статику и кинематику, которые, в свою очередь, составляют основу физики и ее раздела биомеханики, изучающей механические свойства (упругость, пластичность, прочность, модуль упругости и др. свойства), а также механические явления, характеризующиеся параметрами: N-сила нормальной реакции, F - сила трения, Rn - сила опорной реакции, R-общая сила, М-момент силы - самый важный параметр (подробнее - в журнале LАВ, № 1,2006).

Основным стержнем ортопедической стоматологии является учет сил, действующих на пищу. Жевательные силы приводят в движение нижнюю челюсть, но силы, влияющие на пищевой комок, зарождаются на скатах. И от их направления зависит устойчивость зубов, а также долговременность протезов.
Поскольку на каждый зуб действуют 2 фактора (осевое погружение, подвижность), невозможно правильно спланировать протез и даже одну коронку без учета величины действующих сил, их направления и точек приложения, т.е. 3-х параметров силы.

Действие сил на зубы вызывает:
а) поступательное движение вдоль лунки, когда сила приложена в центре жевательной поверхности,
б) вращательное движение - при возникновении момента силы: в этом случае общая сила Р приложена в стороне от середины окклюзионной поверхности.

Многие процессы в полости рта (контактирование различных поверхностей зубов, скольжение, трение, травматическая окклюзия и др.) возникают при движениях нижней челюсти и контактах зубов, вызывающих биомеханические явления, которые, в свою очередь, могут явиться причиной того, что в полости рта могут возникать и патологические ситуации. Поэтому нельзя считать, что биомеханические реакции ограничиваются только векторным сложением сил по правилу параллелограмма или их разложением на составляющие (N и F), или взаимодействием имплантатов с корнями зубов и костной тканью.

В полости рта в норме должно быть физиологическое равновесие функциональных нагрузок и биомеханических реактивных сил со стороны зубов и челюстей, то есть: силы опорных реакций должны быть приблизительно равны силам, обусловленным соответствующим напряжениям опорных тканей. При применяющейся в настоящее время методике 1:1 (см. ниже) такое равновесие не всегда наступает из-за превышения реактивных сил зубов и челюстей над функциональными нагрузками. Поэтому такую методику целесообразно применять, главным образом, для молодых и здоровых пациентов.

Однако у пожилых пациентов, наоборот, силы реакции (зубов и челюстей) меньше функциональных нагрузок, поэтому необходима мобилизация всех резервных сил пародонта для достижения биомеханической реактивности его опорных структур. Для этой категории больных, пенсионеров, участников ВОВ из-за снижения толерантности, процессов атрофии, пародонтопатий и др. заболеваний необходимо применять методику 5:3 (см. ниже, а также статьи А.Д. Шварца, опубликованные в нашей газете «Подвижность и устойчивость зубов» об использовании соотношения ряда Фибоначчи, о Золотом Сечении, «Биомеханика в ортопедической стоматологии» - о роли биомеханики при протезировании и о положениях клиники ортопедической стоматологии при протезировании зубов; а также «Сведения об окклюзии зубов и биомеханических терминах» - в журнале «Новое в стоматологии» -№7 -2002).

Выполнение методики 5:3 возможно при моделировании (чертеже) конструкции протеза и контуров коронки и корня зуба на основе аксиом физики и определения углов наклона скатов бугорков относительно вертикальной и горизонтальной осей координат.

Напомним отличия 2 методик формирования жевательной поверхности: эмпирической (1:1) и рациональной (5:3): они различаются протяженностью бугорков - соответственно равной и с превышением опорных (ведущих) бугорков над неопорными (неведущими), что оказывает большое влияние на равновесие зубов.

Эмпирический подход основан, в основном, на учете анатомических параметров: линии Паунда (Pounds), кривой Шпее (Curve of Spee), кривой Уилсона (Wilson Cueve). Однако этого недостаточно, так как для качественной работы необходим научный подход - физико-математический расчет. Недаром великий Эйнштейн говорил, что в любой работе надо использовать логику, математику и физику.

При методике 1:1, при глотании пищи, когда развиваются наибольшие силы, жевательная нагрузка действует в стороне от середины окклюзионной поверхности, под углом к оси зуба, вызывая неравномерное напряженно-деформированное состояние опорных структур.

При рациональной методике 5:3, применимой для пожилых людей и для пациентов, страдающих пародонтопатиями, рассматривается модифицикация окклюзионной поверхности: нагрузка действует посредине жевательной поверхности, вдоль оси корня зуба (полная сила действует вдоль осей жевательных зубов), что способствует увеличению устойчивости зуба и равномерному напряжению опорных тканей. На рис. 1 показано глотание пищи при разных методиках. Действие силы учитываем не только для отдельных зубов, но и при наличии дефектов зубных рядов без дистальной опоры. В подобных случаях проводим расчеты величины действия жевательной нагрузки на опорные зубы и на беззубые области. Для этого применяем геометрическое моделирование (чертеж) распределения нагрузок между зубом и десной - рис. 2: распределение сил между опорой и слизистой оболочкой (бюгельное протезирование, 1 класс), представляющего собой математическую модель распределения сил. На рис. 3 показано действие силы на базис при отсутствии фиксации кламмеров (погружение базиса без фиксации кламмеров на опоре А).

Чертеж конструкции протеза и действующих при этом механических сил, а также определение углов наклона корня зуба и его скатов (в градусах), должны проводиться при составлении плана ортопедического лечения. Только после такого планирования врач может передавать зарисовку, на которой указан угол наклона, в лабораторию для моделировки протеза по правилам методики 5:3.

Последовательность этапов протезирования является алгоритмической программой, заключающейся в следующем:

1) разметка направления силы нормальной реакции (Л/) на 3-х скатах при их поперечном сечении согласно рекомендациям Таптуновой и R. Glasser;
2) разметка направления силы трения (F);
3) разметка направления силы опорной реакции (Rn);
4) определение расчетной общей реакции (R расчетная) на оси корня зуба и ее разметка;
5) перенос R расчетной на жевательную поверхность, где она называется R реальной;
6) определение момента силы зуба (М = R реальная · L, где L - плечо силы).

Поскольку при методике 5:3 угол между опорной реакцией и осью зуба составляет 1,5°, следует считать, что сила действует вдоль оси (выполнение этой последовательности нужно врачу только один раз для ознакомления с методикой, а технику надо знать только угол наклона оси корня; остальные действия подробно изложены в статье «Моделирование жевательной поверхности с соотношением бугорков 5:3 - журнал «Зубной техник», № 1, 2006).

При применении биомеханики даже при методике 1:1 можно добиться удовлетворительных результатов устойчивости зуба, если применить лингвализированную окклюзию, уравновешивающую моменты сил, возникающих на вестибулярной и оральной половинах боковых зубов. Тогда моменты сил будут равны (М 1 = М 2).

Методика 5:3 называется дедуктивной, так как основана на логических рассуждениях и расчетах, дающих возможность прогнозирования, предвидения состояния зубов и протезов в предстоящий период.

Мы разделяем мнение академика Давыдовского о том, что «модельные объяснения носят характер вероятностных выводов». Однако лучшей методики, полагаем, сейчас нет.

Силы, возникающие на окклюзи-онных поверхностях зубов, являются векторами, характеризующимися по законам физики 3 параметрами - величиной, направлением и точкой приложения. (проф. Гаврилов прибавил к ним 4-й параметр - продолжительность действия нагрузки). Величину силы и точку приложения можно измерить, но третий параметр - направление - нельзя. Только благодаря чертежу возможно определение его положения и угла между полной силой (R) и осью зуба (в градусах). Несмотря на то, что чертеж - это качественное определение необходимых параметров, но в данном случае это, вернее, - количественное.

Широко распространенной ошибкой врачей в ортопедической стоматологии является представление о том, что жевательные мышцы действуют в вертикальном направлении (активная сила Р), передающемся на боковые зубы, которые погружаются также вертикально. В действительности, пища оказывает давление на наклонные скаты, на которых возникают силы нормальной реакции (N), перпендикулярно к ним, и сила трения (F) - вдоль скатов - пассивные силы. Следовательно, они изменяют направление силы опорной реакции и их равнодействующая - Rn действует под углом, то есть: на боковые зубы никогда не действует вертикальная сила.

В клинике возникает ряд вопросов, на которые нет четких ответов:

- почему нижние шестые моляры удаляют раньше других зубов?
- причина их расшатывания?
- почему при патологической сти-раемости наблюдается патология сустава (ВНЧС)?
- почему при «крутых» бугорках возникают меньшие силы, чем при пологих?
- почему исключают контакты зубов на нерабочей стороне, а при полных протезах - наоборот?

Эти и ряд других вопросов можно разрешить, только используя законы биомеханики.
В заключение, обращаясь к коллегам - стоматологам, привожу слова нашего Президента В.В. Путина на встрече с «Единой Россией»: «Только в споре, в дискуссиях можно найти оптимальный путь развития».