1

ORTODONȚIE TEHNICĂ DENTARĂ

CURS 1

BIOMECANICA FORŢELOR ORTODONTICE ŞI DEPLASĂRILE

DENTARE. NOŢIUNEA DE APARAT ORTODONTIC

Tratamentul anomaliilor dento-maxilare presupune corectarea poziţiei dinţilor şi a

relaţiilor de ocluzie atât cât este necesar şi mai ales posibil. Decizia de tratament şi planul

terapeutic trebuie să ţină cont de vârsta pacientului, starea generală a organismului, starea de

sănătate a cavităţii bucale, forma clinică a anomaliei dento-maxilare, etiologia acesteia,

gradul de colaborare cu pacientul şi de posibilităţile de tratament.

1. Tipuri de forţe ortodontice

Echilibrul de forţe din jurul arcadelor dentare este foarte complex şi se poate împărţi

în forţe care ţin de dezvoltare şi forţe de vecinătate, ele fiind determinate de structurile şi de

funcţiile aparatului dento-maxilar.

Forţele ce ţin de dezvoltare influenţează poziţia dinţilor şi stabilirea relaţiilor de

ocluzie. Ele sunt determinate de dezvoltarea maxilarelor, articulaţiei temporo-mandibulare,

de forţele de erupţie, de poziţia maselor musculare.

Forţele de vecinătate sunt produse de raporturile cu musculatura limbii, cu muşchii

buccinatori, de forţa muşchilor ridicători, de forţele ocluzale, de obiceiurile vicioase, de o

acţiune iatrogenică stomatologică sau ortodontică (Stanciu).

În tratamentul ortodontic, forţele sunt împărţite după natura lor în forţe artificiale sau

mecanice şi forţe naturale sau funcţionale:

forţele artificiale (mecanice) sunt produse de proprietăţile materialelor din care

sunt realizate aparatele ortodontice: oţeluri inoxidabile pentru arcuri, materiale

elastice (inele de cauciuc), şuruburi ortodontice. Deformarea componentei elastice

(arcul) determină o tendinţă la revenire spre forma iniţială, declanşând o forţă care

aplicată asupra dintelui îi poate modifica poziţia. Intensitatea acţiunii forţei este

reglată periodic de către medic prin activarea arcurilor sau de către pacient prin

derotarea şuruburilor sau schimbarea inelelor elastice.

forţele naturale (funcţionale) sunt generate de contracţiile musculaturii orofaciale

ce rezultă din modificarea echilibrului grupelor musculare antagoniste. Intensitatea

acestor forţe este reglată reflex de proprioceptorii parodontali, articulari, pericolul

supradozării forţei fiind redus (Cocârlă).

2

Din punct de vedere al forţei ortodontice utilizate, se pun în discuţie 3 aspecte:

ritmul de aplicare

intensitatea forţei

rezistenţa ţesutului asupra cărora se aplică.

Din punct de vedere al ritmului de acţiune, este foarte important cuplul „durată de

acţiune-durată de repaos”. Există 3 tipuri de forţe:

→ forţe intermitente caracterizate de alternanţa perioadelor de acţiune şi de repaos, fiind

generate de aparate mobile, activatoare, dispozitive extraorale, aparatul acţionând doar o

parte din zi. Dispozitivele extraorale se poartă în timpul nopţii generând forţe ortodontice

puternice, dar perioada de inactivitate de peste zi permite ţesutului să se odihnească şi

circulaţiei întrerupte să se reia.

→ forţe discontinue caracterizate de alternanţa perioadelor de acţiune cu perioadele de

repaos ce permit organizarea ţesuturilor. Forţa importantă pe parcursul activării, diminuă

rapid din momentul deplasării ortodontice a dintelui.

→ forţe continue cu intensitatea aproximativ constantă pe tot parcursul deplasării dintelui,

nu solicită reactivări frecvente. Sunt forţe lejere ce nu provoacă compresia exagerată a

ligamentului parodontal şi hialinizarea tisulară. Folosite cu discernământ fără a provoca

presiuni localizate, permit cea mai favorabilă deplasare ortodontică.

După Graber, forţele intermitente ar fi mai biologice, deoarece perioadele de repaus

oferă osului posibilităţi de restructurare, iar fluxul sanguin nu ar fi jenat decât pe perioade

scurte de timp. Avantajele forţelor continue provin din faptul că, odată declanşate,

procesele restructurării osoase sunt şi întreţinute.

După intensitatea forţei, există:

→ forţe mici, lejere ce nu depăşesc 30-40 g/dinte monoradicular. Ligamentul parodontal

este presat, nu strivit, iar vasele sanguine sunt încă vizibile. În aproximativ 24 - 48 de ore,

de-a lungul suprafeţei de os alveolar supusă presiunii, apar mieloplaxe şi începe resorbţia

directă de os alveolar, iar în spaţiile reticulare are loc depunerea de osteoid.

→ forţe mari, sub acţiunea cărora ligamentul parodontal este strivit între dinte şi peretele

alveolar: vasele sanguine sunt comprimate, iar ligamentul parodontal devine acelular şi

hialin în aparenţă. Osteocitele osului subiacent dispar. Aceste zone sunt deseori bine

localizate, iar mieloplaxele apar adiacent la ele şi în spaţiile reticulare ale osului subiacent.

Astfel se îndepărtează zona de hialin şi corticala, dintele deplasându-se în final. Dacă forţa

rămâne excesivă în continuare, vor apărea noi zone de hialin.

Este dificil să determinăm forţa ideală ce trebuie aplicată fiecărui dinte pentru a

obţine o deplasare dată în condiţii ideale. Un factor ce face imposibilă determinarea forţei

optime este diversitatea reacţiilor individuale. La o presiune egală, fiecare individ

reacţionează diferit în funcţie de caracteristicile sale individuale:

rigiditatea substanţei fundamentale intercelulare

gradul de mineralizare şi maturizare a osului

rezistenţa mecanică a ţesuturilor.

3

2. Noţiuni de biomecanică ortodontică

Eficienţa unui aparat ortodontic se apreciază după posibilităţile pe care le oferă

pentru a ajunge la rezultatul dorit într-un timp minim de tratament, fără afectarea integrităţii

biologice a substratului asupra căruia acţionează. Aceste lucruri obligă practicianul la o

cunoaştere aprofundată a biomecanicii, pentru a stăpâni sistemele utilizate cu maxim de

eficienţă şi minim de nocivitate.

Mecanica este partea fizicii ce descrie efectul forţelor asupra corpurilor. Considerând

dinţii drept corpuri asupra cărora se aplică forţe şi ţinând cont de faptul că acţiunea are loc

într-un mediu biologic în care dinţii au propriul sistem de implantare, este necesară

prezentarea unor noţiuni de bază privind câteva mărimi fizice:

Centrul de rezistenţă

Poziţia centrului de rezistenţă depinde de

ţesutul de susţinere dento-alveolar, deci de

morfologia rădăcinii, de ligamentul parodontal, de

calitatea osului alveolar (lungimea crestei alveolare)

şi în nici un caz nu depinde de tipul şi mărimea

forţelor aplicate pe dinte.

Aproximând forma unui incisiv cu o parabolă

şi presupunând mediul înconjurător omogen, centrul

de rezistenţă se calculează matematic ca fiind la aproximativ 33% din lungimea rădăcinii în

porţiunile dinspre colet.

Cercetări holografice „in vivo” au demonstrat că centrul de rezistenţă este situat ceva

mai apical, la aproximativ 40% de la creasta marginală. La molari, centrul de rezistenţă este

în apropierea furcaţiei radiculare, de obicei cu 1-2mm mai apical.

Pentru ortodonţie, centrul de rezistenţă reprezintă punctul în care dacă s-ar aplica o

forţă, aceasta ar determina o translaţie pură. Dacă se aplică un cuplu de forţe în jurul

centrului de rezistenţă s-ar produce o mişcare de rotaţie pură (Boboc).

Centrul de rotaţie

Dacă se aplică o forţă nu în centrul de rezistenţă, ci undeva la nivel coronar, aceasta

va determina o înclinare a dintelui compusă de fapt dintr-o

mişcare de translaţie şi una de rotaţie. Înclinarea apare

datorită momentului ce ia naştere prin aplicarea forţei la

distanţă de centrul de rezistenţă. Înclinarea se va face în jurul

unui alt punct denumit centru de rotaţie. Spre deosebire de

centrul de rezistenţă care depinde doar de anatomia dento-

alveolară, centrul de rotaţie depinde de forţa şi momentul

forţei aplicate la nivelul dintelui. El poate fi în apropiere de

4

centrul de rezistenţă, dar se poate afla în puncte diferite la nivelul rădăcinii, poate fi coronar,

apical sau chiar la infinit.

Exemplu:

Pe suprafaţa vestibulară a unui incisiv superior protrudat, se aplică o forţă de

palatinizare de 50g, la o distanţă de 15mm de centrul de rotaţie al dintelui. Momentul forţei

(50x15=750g/mm) va determina deplasarea spre oral, mai accentuată la nivelul coroanei

decât la nivelul apexului). Dacă dorim deplasarea corporeală (translaţia), va trebui creat un

alt moment, egal ca mărime, dar de sens opus, ce poate fi dat de o forţă de 37,5g aplicată la

nivelul marginii incizale, la distanţa de 20mm de centrul de rotaţie, care împinge dintele

spre vestibular. Această forţă declanşează un moment egal cu primul (37,5x20=750g/mm),

dar de sens opus. Diferenţa de forţă rămasă (50–37,5=12,5g) va deplasa foarte puţin dintele

spre palatinal (Proffitt).

Pentru o forţă netă de 50g care să producă o deplasare importantă a dintelui, este

necesară o forţă de 200g pe suprafaţa V şi o forţă de 150g pe suprafaţa orală care sunt

declanşate numai cu ajutorul aparatelor fixe prin acţionarea în bracket a 2 puncte opuse ale

arcului dreptunghiular (Cocârlă).

Forţa ortodontică

Este definită în fizică drept acţiunea unui corp

asupra altui corp. Este o mărime vectorială, având

direcţie de acţiune, punct de aplicare, sens şi

intensitate. Intensitatea forţei este apreciată după

efectul biologic asupra ţesuturilor dento-parodontale

şi mai ales asupra presiunii sanguine capilare. În

ortodonţia modernă se preferă forţele uşoare pentru

deplasarea dinţilor, adică forţele ce nu produc zone

de hialinizare în ligamentul parodontal. O forţă de

intensitate mare nu ar produce o deplasare mai

rapidă, deoarece apar zone de hialinizare ce

blochează deplasarea şi în plus pot să apară efecte nedorite (pierderea ancorajului, dureri

dentare, necroze pulpare, rizalize patologice).

Forţa ortodontică se comportă ca orice vector ţinând cont de legi de compunere şi

descompunere:

● Dacă pe un corp acţionează în acelaşi punct mai multe forţe, el se comportă ca şi

cum pe el ar acţiona o singură forţă de intensitate, direcţie şi sens egale cu ale forţei

rezultante vectoriale obţinute din compunerea vectorială a acelor forţe.

● Dacă se aplică două forţe de aceeaşi direcţie şi de acelaşi sens, acţionarea lor se

sumează. Un exemplu concludent ar fi sumarea forţei de mezializare fiziologică cu cea de

mezializare ortodontică.

● Dacă direcţia e aceeaşi, dar sensul contrar, la intensitate egală, acţiunea celor două

forţe se anulează. Dacă intensitatea diferă, rezultanta va fi egală cu diferenţa între cele două

forţe, iar deplasarea se face în sensul forţei mai mari.

5

● Dacă direcţiile a două forţe sunt paralele, iar sensul contrar şi acţiunea lor este

tangenţială, apare mişcarea de rotaţie.

Forţa ortodontică poate fi exercitată asupra unor dinţi izolaţi, grupe dentare, arcade,

articulaţia temporomandibulară. Indiferent de natura forţei ortodontice (naturală, artificială),

pentru a obţine un efect terapeutic este necesară o zonă de aplicare a forţei (dinţii, arcada,

maxilarul) şi o zonă de sprijin denumită ancoraj (Cocârlă).

Ancorajul reprezintă sursa rezistenţei la reacţia forţei şi deci, la deplasările dentare

nedorite. În tratamentele ortodontice se ţine cont de legea a III-a a lui Newton: “acţiunea şi

reacţiunea sunt egale şi opuse”. Conform principiilor mecanice, forţa aplicată pentru

deplasarea unui dinte sau a unui grup dentar, trebuie să dispună de o forţă cel puţin

egală şi opusă pentru ancoraj. Dacă zona de sprijin şi zona de aplicare a forţei opun o

rezistenţă, forţa le deplasează egal: de exemplu, la închiderea diastemei, fiecare incisiv

serveşte ca punct de sprijin şi de aplicare a forţei. Dacă rezistenţa este inegală, zona mai

puţin rezistentă suferă o deplasare mai importantă, devenind zona de aplicare a forţei.

Ancorajul depinde de numărul dinţilor incluşi în ancoraj şi de mărimea suprafeţei

radiculare, molarii oferind o zonă de ancoraj mult mai bună decât incisivii.

Momentul forţei

Dacă forţa nu acţionează în centrul

de rezistenţă al dintelui, ea nu va produce o

translaţie pură, ci o rotaţie a dintelui

datorită momentului forţei ce apare prin

aplicarea forţei la distanţă de centrul de

rezistenţă. Distanţa perpendiculară pe

direcţia forţei, măsurată din centrul de

rezistenţă se numeşte braţul forţei.

Momentul forţei este o mărime fizică,

definită ca produsul dintre mărimea forţei şi braţul ei, iar momentul unui cuplu de forţe este

produsul dintre mărimea forţelor şi distanţa dintre ele (Cocârlă). M = F x d, unde M este

momentul forţei, F este forţa, iar d braţul forţei.

Sensul momentului se determină prin prelungirea forţei în jurul centrului de

rezistenţă: dacă momentul va provoca o rotaţie în sens orar, semnul momentului forţei este

convenţional pozitiv, iar dacă rotaţia este în sens invers acelor de ceasornic, semnul

momentului va fi negativ. Cu cât direcţia forţei este mai aproape de centrul de rezistenţă,

mişcarea va fi predominant prin translaţie, în timp ce o distanţă mai mare va genera o rotaţie

mai importantă şi o translaţie mai mică.

Raportul moment - forţă

Raportul între forţă şi momentul creat nu poate fi controlat decât cu aparate fixe şi de

el depinde tipul de deplasare a dintelui. Un raport M/F mare produce o deplasare radiculară

mai amplă decât deplasarea coronară. Un raport M/F mai mic determină o înclinare a

6

dintelui prin deplasare coronară, dar mai mică decât în situaţiile în care nu se aplică o

contraforţă.

Gresiunile necesită un raport M/F de 8/1 până la 10/1, în funcţie de lungimea

rădăcinii. Pentru a deplasa uniform atât coroana cât şi rădăcina unui dinte cu o forţă de

100g, va fi necesar un moment de 800-1000g/mm.

Pentru deplasările mezio-distale, momentul depinde de dimensiunea bracket-ului ce

determină braţul forţei. Cu cât bracket-ul este mai lat, celelalte elemente fiind egale, cu atât

se generează mai uşor un moment pentru deplasarea rădăcinilor dinţilor ce limitează o breşă.

Exemplu: distalizarea caninului în spaţiul postextracţional al premolarului I necesită

o forţă de 100g şi un moment de 1000g/mm. Dacă bracket-ul de pe canin ar avea lăţimea de

1mm ar fi necesară o forţă de 1000g la fiecare din cele 4 colţuri ale bracket-ului, iar dacă

bracket-ul are 4mm lăţime, este necesară doar forţa de 250g la fiecare colţ (Proffitt).

Fricţiunea

Deplasarea dinţilor se poate face prin sisteme fricţionale şi nefricţionale.

În sistem fricţional, dinţii sunt deplasaţi de-a lungul arcului, apărând o fricţiune între

bracket şi arc ce depinde de: dimensiunea şi calitatea arcului, modul de confecţionare,

particularităţile bracket-ului (material de confecţionare, lăţime, caracteristicile slotului),

tipul ligaturii folosite. Când forţa de fricţiune este importantă, mişcarea de-a lungul arcului

este blocată.

În sistemul nefricţional, dinţii sunt deplasaţi odată cu arcul, pe porţiuni limitate de

arc. Arcurile pot fi totale sau parţiale, cu bucle de contracţie, dar aceste bucle pot genera

forţe şi momente specifice ce trebuie foarte bine cunoscute. Pentru contracararea

momentelor secundare nedorite, braţele buclelor pot primi îndoituri “anti-tip” şi

“antirotaţionale” (Cocârlă).

3. Tipuri de deplasări dentare ortodontice

Deplasările ortodontice sunt: bascularea, translaţia, intruzia, extruzia, derotarea şi

mişcarea de torque. Toate deplasările dentare pot fi descrise în funcţie de mişcarea de rotaţie

şi de translaţie care se referă doar la deplasările iniţiale, limitate, ce se produc în spaţiul

parodontal. Deplasările mai ample, pe termen lung, sunt rezultatul unei succesiuni de astfel

de deplasări mai mici, în funcţie de tipul remodelării osului alveolar.

7

Bascularea este cea mai frecventă deplasare ortodontică ce rezultă în urma aplicării

unei forţe punctiform la nivelul coroanei dentare şi constă în bascularea dintelui în jurul

centrului de rotaţie. Se mai numeşte versiune.

Mişcarea de basculare determină o

concentrare a presiunii pe zone limitate de

ligament parodontal. Centrul de rotaţie

(hipomoclion) determină deplasarea

rădăcinii în direcţie opusă forţei de

basculare. O mişcare de basculare are

aproape întotdeauna drept rezultat formarea

unei zone de hialin sub creasta alveolară,

când dintele are o rădăcină scurtă sau

incomplet dezvoltată. Dacă rădăcina este

complet dezvoltată, zona de hialinizare va fi

localizată la mică distanţă de creasta

alveolară (Graber).

Translaţia este o deplasare corporeală în care atât coroana, cât şi apexul se

deplasează în aceeaşi direcţie şi pe aceeaşi distanţă. Pentru a produce aceeaşi presiune în

ligamentul parodontal şi acelaşi răspuns biologic, este necesară o forţă de două ori mai mare

pentru o deplasare corporeală decât forţa pentru basculare. Se mai numeşte gresiune.

Deplasarea corporeală sau translaţia necesită un cuplu de forţe paralele care se

distribuie pe întreaga suprafaţă osoasă alveolară. Acest tip de mişcare ortodontică este

favorabil atâta timp cât intensitatea forţei nu depăşeşte o anumită limită (Reitan).

Deplasare corporeala a premolarilor II şi III,

experiment la câine (după Graber)

Derotarea este o mişcare de pivot în jurul axului mare radicular necesitând un cuplu

de forţe. Teoretic, forţele ce produc această mişcare ar putea fi mult mai

mari decât cele ce produc alte tipuri de mişcări dentare, deoarece ele ar

putea fi distribuite în tot spaţiul parodontal. Practic s-a demonstrat că este

imposibilă aplicarea unei forţe de derotare fără ca dintele să nu basculeze

8

în alveola sa, iar zonele de presiune formate sunt identice cu cele din cursul mişcării de

basculare. De aceea, forţele ortodontice potrivite pentru derotările dentare, sunt similare

celor pentru basculare.

Extruzia sau deplasarea dintelui în sens vertical, spre planul de ocluzie, induce în

mod ideal doar zone de tensiune la nivelul ligamentului parodontal, nu şi zone de presiune.

La fel ca în derotare, această posibilitate este mai mult teoretică, deoarece dacă dintele

basculează în cursul extruziei, determină şi o arie de compresiune în spaţiul parodontal.

Chiar dacă această posibilitate ar putea fi evitată, forţe mari în zonele de tensiune nu sunt

dorite, numai dacă scopul ar fi extracţia dintelui şi nu deplasarea alveolei odată cu dintele.

Forţele de extruzie ar trebui să aibă aproximativ aceeaşi intensitate cu forţele pentru

basculare.

Intruzia s-a considerat mult timp a fi imposibil de realizat. Necesită un control atent al

intensităţii forţelor astfel încât se vor aplica numai forţe de intensitate mică deoarece zonele

de compresiune vor fi concentrate pe o arie mică, la nivelul apexului. La tineri este

favorabilă pentru intruzie o forţă continuă, uşoară. În cazurile în care osul alveolar este

dispus mai aproape de apex, creşte riscul resorbţiei radiculare la nivel apical.

Intruzia, extruzia şi mişcarea de torque (după Graber)

Mişcarea de torque este o deplasare mai mult radiculară, în sens vestibulo-oral,

coroana fiind mai puţin deplasată sau chiar menţinută pe loc. Forţa este repartizată pe toată

suprafaţa radiculară. Necesită cupluri de forţă a căror rezultantă este o rotaţie în jurul unui

punct situat la colet (Cocârlă).

În timpul deplasării iniţiale, zona de presiune este de obicei localizată în apropierea

treimii mijlocii a rădăcinii, deoarece ligamentul parodontal e mai larg în treimea apicală

decât în treimea mijlocie. După resorbţia ţesutului osos corespunzător treimii mijlocii,

apexul radicular începe treptat să comprime fibrele parodontale adiacente stabilind astfel o

zonă mai întinsă de presiune (Reitan).

4. Tipuri de aparate ortodontice

Definiţie

Aparatul ortodontic = dispozitiv terapeutic care se aplică pe dinţi, alveole şi baze

maxilare, confecţionate din: acrilat, metal, combinaţii metalo-acrilice, care folosesc

9

proprietăţile materialelor care le compun şi particularităţile de alcătuire pentru a impiedica

apariţia sau a corecta anomaliile dentoşmaxilare.

Aparatele ortodontice sunt clasificate după mai multe criterii:

● După modul de acţiune există aparate pasive şi active.

- Aparatele ortodontice pasive au drept funcţie menţinerea poziţiei dinţilor şi a relaţiilor de

ocluzie, fiind reprezentate de menţinătoarele de spaţiu sau aparatele de contenţie.

- Aparatele active modifică poziţia dinţilor şi a relaţiilor ocluzale sub influenţa forţelor

ortodontice mecanice şi naturale.

● După modul de agregare la arcadele dentare există aparate fixe, mobile şi mixte.

- Aparatele fixe se caracterizează prin cimentarea sau lipirea lor pe dinţi cu ajutorul unor

substanţe de colaj (compozite, glasionomeri) şi prin îndepărtarea lor la finalul tratamentului.

- Aparatele mobile se pot îndepărta din cavitatea bucală şi pot fi la rândul lor de două

tipuri:

a. aparate mobilizabile, reprezentate de plăcile palatinale şi linguale ce au în

componenţa lor croşete sau gutiere ca şi elemente de ancorare

b. aparate integral mobile, menţinute în cavitatea bucală datorită contracţiilor

musculaturii orofaciale, neavând nici un alt element de ancorare. În această categoria sunt

incluse aparatele ortodontice funcţionale.

- Aparatele mixte combină elementele componente ale celorlalte categorii.

● După repartizarea zonelor de sprijin şi de acţiune există trei categorii de aparate

ortodontice:

- Aparate intraorale, la care zona de sprijin şi de acţiune se găsesc în interiorul cavităţii

bucale. Ele pot fi la rândul lor aparate monomaxilare, bimaxilare şi cu acţiune reciprocă

când zona de sprijin şi de acţiune au aceeaşi valoare de rezistenţă.

- Aparate extraorale la care zona de sprijin şi de acţiune se găsesc în afara cavităţii bucale

- Aparate intra-extraorale ce au zona de acţiune în interiorul cavităţii bucale şi zona de

sprijin în afara ei (calota craniană, regiunea nucală).

Tabel. Clasificarea aparatelor ortodontice

ACŢIUNEA AGREGAREA Repartizarea ZONELOR

Aparate PASIVE Aparate MOBILE Aparate INTRORALE

Aparate EXTRAORALE

Aparate ACTIVE Aparate MOBILIZABILE Aparate

INTRA-EXTRAORALE Aparate FIXE

Aparate MIXTE