БИОМЕХАНИЧЕСКОЕ СОПРОВОЖДЕНИЕ КОРРЕКЦИИ ПРИКУСА ЗУБОЧЕЛЮСТНОЙ СИСТЕМЫ ЧЕЛОВЕКА В.Н.Никитин, В.М. Тверье

БИОМЕХАНИЧЕСКОЕ СОПРОВОЖДЕНИЕ КОРРЕКЦИИ ПРИКУСА
ЗУБОЧЕЛЮСТНОЙ СИСТЕМЫ ЧЕЛОВЕКА
В.Н.Никитин, В.М. Тверье
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
E-mail: [email protected]
Зубочелюстная система человека включает костные (верхняя и нижняя
челюсти), костно-хрящевые (диск височно-нижнечелюстного сустава) и мягкотканные (мышцы с сухожилиями, а также связки) структуры. Изменение
прикуса (соотношение верхней и нижней челюстей) происходит вследствие
различных причин (потеря зубов, травмы, ушибы, вывихи и подвывихи височно-нижнечелюстного сустава).
Стоматолог при обращении пациента составляет анамнез (жалобы пациента) и в процессе лечения пытается устранить их. При коррекции прикуса
стоматологи пользуются в основном рентгеновскими методами (ортопантомография, телеренгренография, компьютерная томография) для оценки состояния зубочелюстной системы. Данный метод не позволяет оценить состояние диска височно-нижнечелюстного сустава, а также его положение относительно суставных поверхностей (суставного бугорка и впадины височной
кости, а также суставного мыщелка нижней челюсти). Предлагается дополнительно проводить пациенту при изменениях прикуса магнитнорезонансную томографию, позволяющую оценить геометрическое соотношение диска височно-нижнечелюстного сустава и мыщелка нижней челюсти, а
также выявить наличие деструктивных изменений суставного диска и мыщелка.
При коррекции прикуса стоматологи пользуются геометрическими методиками (наиболее распространенным из которых является метод Шварца),
учитывающими многолетний опыт классификаций видов прикуса и норм
различных параметров зубочелюстной системы, и по собственным ощущениям оценивают при пальпации напряженность жевательных мышц.. Все выводы о состоянии зубочелюстной системы в основном производятся на анализе
отклонений параметров от нормальных значений. Почти никаким образом не
даются количественные оценки состояния элементов зубочелюстной системы. Предлагается дополнить данную методику коррекции прикуса, основанную на определении геометрических параметров, количественными оценками силовых параметров (усилий мышц и реакций в височнонижнечелюстных суставах), которые непосредственно влияют на напряженно-деформированное состояние челюстей и диска височно-нижнечелюстного
сустава.
По магнитно-резонансной томографии определяются точки прикрепления мышц и записываются задача определения усилий мышц и реакций в височно-нижнечелюстных суставах, которая является статически неопределимой ввиду того, что число неизвестных усилий превышает число уравнений
статики, описывающих равновесие нижней челюсти под действием заданной
силой кусания. Необходимо использовать критерий оптимизации для решения вышеуказанной задачи.
Анализ литературы показал, что для зубочелюстной системы наиболее
подходящим способом решения является поиск минимума усилия в наиболее
напряженной мышце [2].
В процессе дальнейшей коррекции, приблизив параметры соотношения
челюстей к норме, стоматологи производят повторный опрос удобства процесса открывания нижней челюсти и сверяют анамнез (жалобы пациента) на
предмет исчезновения жалоб. Для дальнейшей коррекции стоматологи применяют метод постепенного изменения высоты прикуса благодаря различным ортопедическим конструкциям.
Процесс постепенного изменения прикуса может привести к тому, что
пациент получит положительный эффект лечения на некоторый промежуток.
Происходит это все благодаря компенсаторному механизму и большой мобильности диска височно-нижнечелюстного сустава, перераспределяющему
усилия во всей зубочелюстной системе при его смещении.
Компенсаторный механизм может привести к тому, что произведенное
ранее лечение может привести к другим патологическим изменениям (смещению, деградации, образованию дивертикула височно-нижнечелюстного
сустава вследствие перегрузки сустава). Для предотвращения таких изменений необходимо учесть, что в процессе открывания рта суставной диск совершает разные движения (ротацию вместе с мыщелком вокруг центра вращения и трансляцию (движение по суставному бугорку).
При небольшом отрывании рта до 1 см (расстояние между резцами на
верхней и нижней челюстях) происходит только вращательное движение вокруг центра вращения. Учитывая этот факт, выполняется магнитнорезонансная томография при сомкнутых, открытых на 5 мм и на 10 мм, снимаются координаты верхней точки резка на нижней челюсти и определяются
координаты центра вращения и радиус окружности, по которой в начальный
момент открывания челюстей совершается только вращательное движение.
Данный центр вращения позволит сказать правильно ли двигается диск
с мыщелком в процессе открывания и остается ли место ему в процессе движения место между суставными поверхностями, а также выявить фазу, при
которой диск начинает смещаться относительно суставного мыщелка.
Центр вращения позволяет изменять прикус таким образом, чтобы точка приложения реакции в височно-нижнечелюстном суставе (кратчайшее
расстояние между суставными поверхностями мыщелка и суставного бугорка
и ямки) оказалась в центральной зоне диска. Именно она передает наибольшую долю реакции.
Далее будем рассматривать напряженно деформированное состояние
нижней челюсти и диска височно-нижнечелюстного сустава под действием
внешних сил, которыми будут являться определенные ранее усилия мышц и
реакции в суставе из решения задачи оптимизации.
Данная задача будет интересна тем, что в процессе ее решения будут
оцениваться напряжения в суставном диске и в зоне мыщелка нижней челюсти. В рамках решения данной задачи будем изменять прикус таким образом,
чтобы выполнялись одновременно два критерия: 1) значения интенсивности
напряжений на краях суставного диска не должны превышать напряжений,
при которых происходит прекращение питания диска при помощи кровеносных сосудов; 2) значения интенсивности напряжений в суставном мыщелке
не должны превышать напряжений, при которых начинается резорбция костной ткани
Данная методика биомеханического сопровождения коррекции прикуса
зубочелюстной системы человека позволит объективизировать лечение и
коррекцию прикуса, а также сократить время лечения и уменьшить вероятность возникновения патологических изменений после проведенных лечебных мероприятий.
Библиографический список
1. Тверье В.М., Няшин Ю.И., Никитин В.Н. Биомеханическая модель определения усилий
мышц и связок в зубочелюстной системе человека // Российский журнал биомеханики.
2013. Т. 17, № 2 (60). С. 8–20.
2. Koolstra J.H., van Eijden T.M.G.J., Weijs W.A., Naeije M. A three-dimensional mathematical
model of the human masticatory system predicting maximum possible bite forces // Journal
of Biomechanics. 1988. Vol. 21, No. 7. P. 563–576.
3. Herb K., Cho S., Stiles M.A. Temporomandibular joint pain and dysfunction // Current Pain
and Headache Reports. 2006. Vol. 10. P. 408–414.
4. Baragar F.A., Osborn J.W. A model relating patterns of human jaw movement to biomechanical constraints. // Journal of Biomechanics. 1984. Vol. 17, No. 10. P. 757–767.
Сведения об авторах
Никитин Владислав Николаевич – ассистент, дата рождения: 21.11.1986г.
Тверье Виктор Моисеевич – к.т.н., доцент, дата рождения: 17.09.1955г.
Вид доклада: устный (/ стендовый)