正畸矫治中的生物力学及生物学原理生

正畸矫治中的生物力学及生物学原理

四川大学华西口腔医学院正畸教研室

赵志河

第一部分牙移动的生物力学

一、力学基本概念

（一）力、力矩和力偶

1．力（Ｆｏrce)：

力指物体间的相互机械作用。使物体运动状态发生变化（外效应）或使物体发生变形(内效应)。

力为矢量，有三个基本要素:大小、方向和作用点。

2．力矩(Momenｔ)：

力的大小×力到旋转中心的垂直距离(力臂)

该乘积取正负号以区别转动的方向,(一般以逆时针方向为正,反之为负)。

Ｍ=Ｆ×d

（二）阻力中心和旋转中心

１.阻力中心（Cｅnter oｆResｉstanｃｅ）：

物体周围约束其运动的阻力的简化中心。

在自由空间中，物体的阻力中心即是其质心。

在重力场中，物体的阻力中心即是其重心。

受约束的物体(如牙槽骨中的牙）其阻力中心决定于周围环境的约束状态。

牙根长度、形状、数目、牙槽嵴顶高度ﻫ影

响

牙周面积

决

定ﻫ阻力中心位置

•单根牙:牙长轴上，牙根冠向1/3与中1/３之间(约冠向2/5 )

•多根牙：根分叉下根下1-2mm处。

组牙的阻力中心(了解)

2.旋转中心（Ｃeｎter of Roｔatｉon)：

物体在外力作用下转动时所围绕的点。

旋转中心随外力及力矩的变化而变化。

阻力中心是物体固有的,不变的。与外力的大小、方向、作用点和力矩的大小无关

旋转中心是可变的，随外力的改变而改变

二、正畸牙移动的类型

(一）正畸牙移动的类型

1．倾斜移动(tipｐing mｏvｅmeｎｔ)：牙冠与牙根作相反方向移动（最常见)。

２.整体移动（bodilｙmovemenｔ):牙冠与牙根作相同方向等距离移动。

３．控根移动(cｏntrolling root mｏvement):牙冠不动而牙根移动。

(1)转矩(torｑue)：唇（颊)舌向控根移动

（２）竖直(uｐｒiｇｈt)：近远中向控根移动

4.垂直移动(ｖｅrtiｃａl mｏvement)：整体移动另一形式。

⑴伸出移动（exｔｒuｓiｏn mｏvemｅnt)：向hｅ方垂直移动

⑵压入移动(ｉnｔｒuｓion movｅment):向根方垂直移动。

５．旋转移动(ｒoｔatｉon moｖement）:牙体绕牙长轴的转动。

(二)牙移动的最基本方式：

1.平动（ｔｒａｎslatiｏn)：当一外力力线通过牙的阻力中心时,牙产生单纯平动，此时旋转中心距阻力中心无穷远。

2．转动(rｏtation）：当一力偶在以阻力中心为圆心在对应的等距离处反向作用于牙体时，牙产生单纯转动，此时旋转中心在阻力中心处。

单纯的平动+单纯的转动＝复合类型牙移动

经过牙阻力中心的力F＋单纯的力偶矩M（Ｍ’)=产生复合类型牙移动

三、牙控制性移动的力学原理

矫治力的的第一和第二要素：方向和作用点

①矫治力作用线通过牙的阻力中心:牙平移

②矫治力作用线不通过牙的阻力中心：牙转动

牙的阻力中心在根部,而临床的力作用点位于冠部,矫治力的作用线不通过牙的阻力中心。这样就只能产生转动-倾斜移动

已知：单纯的平动+单纯的转动=复合类型牙移动

已知：复合类型牙移动=单纯的平动+单纯的转动

结论:要达到平动—加一个反方向力偶矩来平衡

为了达到整体移动就必须在牙冠上加一个反方向（逆时针）的力偶矩-对抗牙转动

由此可见：当M’＝Ｍ时－牙平移

当M’＜M时-牙冠移＞根移

当Ｍ’>M时－牙冠移＜根移

牙移动的控制原理(了解）:

1) M’/F比率决定了旋转中心的位置,从而控制牙移动的类型,通过调整M’/F比率，可以

2)旋转中心的位置依赖于Ｍ’/F比率，而不单独依赖于获得我们所需要的牙移动类型。ﻫ

M’或F。

３)虽然M’／F比率决定了旋转中心的位置,但这是在阻力中心位置一定的情况下,如果周围约束环境变化而导致阻力中心位置改变，即使M’/Ｆ比率一样，旋转中心的位置也不同。四、临床矫治力

（一)矫治力的来源

1.金属弹性丝

2.各种橡皮圈

3．永磁体

4.肌肉收缩力

（二)矫治力的分类

1.以矫治力的强度大小分：

①重力（heavy force）－口外牵引力，大于35０g

②中力(medｉum foｒｃe)-弓丝簧曲,大于6０g小于３50ｇ

③轻力(liｇｈt ｆｏrce) －乳胶橡皮圈,小于60ｇ

2.按矫治力的作用时间来分

①持续力(ContinuｅｄForcｅ)：轻力,持续温和、衰减缓慢、比较恒定的力。

②间歇力(Ｉnterrｕｐｔed Force)：力量较大、持续时间短,衰减很快的力。

③间断力(InteｒｍittenｔForcｅ)：间断的、大小较恒定的矫治力，如戴用口外弓。

3.按矫治力产生的方式来分

①机械力：由矫治器及其附件所产生的机械弹力

②肌能力：利用肌肉收缩产生的力

③磁力

4.按矫治力的作用效果分

①正畸力(Ｏrthoｄontic Foｒce）：只使牙齿移动的力,力量较小。

②矫形力(Ｏrtｈopedic Ｆorce）：能影响颌骨形态、生长的力,力量较大。

（三）矫治力的大小:

1.物理学原则：F矫>F阻。矫治力必须大于牙周阻力、弓丝的摩擦力。

２.生物学原则：能有效促进组织改建，但又不引起不可逆的组织损伤。

①牙移动力阈值：促进牙移动的最小力值

②最适力(Oｐtimal Ｆoｒcｅ)：能有效促进牙周组织改建,使牙产生理想的移动

③差动力(Dｉffｅrential Forｃe)：同样大小的力作用于不同的牙齿引起有差别的移动现