Височно-нижнечелюстной сустав, окклюзия и артикуляция — биомеханика движений нижней челюсти. Лекция для врачей
Лекция для врачей "Височно-нижнечелюстной сустав, окклюзия и артикуляция — биомеханика движений нижней челюсти" (отрывок из книги "Анатомия, физиология и биомеханика зубочелюстной системы. Учебник - Колесников Л. Л.)
Биомеханика зубочелюстной системы
Введение
Зубочелюстная система (синонимы — зубочелюстной аппарат, жевательно-речевой аппарат) выполняет в организме человека совершенно особую роль, основным предназначением которой является прием пищи. В процессе эволюции прежде примитивный орган развился в высокодифференцированный и работоспособный аппарат, чувствительный к изменениям внешней и внутренней среды и подверженный различным нарушениям. В первую очередь соотношение нижней челюсти к основанию черепа (т. е. к верхней челюсти) не является стабильным вследствие особого строения височно-нижнечелюстного сустава (ВНЧС). Во-вторых, тонкий механизм рецепторов зубочелюстной системы способствует тому, что малейшие изменения окклюзионной поверхности зуба воспринимаются как фактор, причиняющий неудобства. Таким образом, неблагоприятные анатомические соотношения могут возникать не только потому, что изменилась морфология зуба или его положение в зубном ряду, но и потому, что варьирует положение нижней челюсти.
В последнее время сформировалась новая медицинская специальность — постурология, которая занимается диагностикой, динамическим наблюдением и изучением различных нарушений функции равновесия человеческого тела и поддержания баланса в основной стойке и переходных процессах.
Биомеханика — раздел естественных наук, изучающий на основе моделей и методов механики механические свойства живых тканей, отдельных органов и систем, или организма в целом, а также происходящие в них механические явления. Биомеханика человека включает разнообразные знания других наук: механики и математики, функциональной анатомии и физиологии и др.
Область знаний в стоматологии, изучающую биомеханику нижней челюсти, а также морфофункциональные взаимосвязи тканей и органов зубочелюстной системы в норме и патологии, называют гнатологией (gnathos — челюсть и logos — наука, учение или знание). Гнатологический подход является основой любого реконструктивного лечения функциональной окклюзии, лечения заболеваний ВНЧС и мышечно-суставной дисфункции.
Биомеханика — одна из самых старых ветвей биологии. В ее основу заложены работы Аристотеля, Галена, Леонардо да Винчи.
В своих естественнонаучных трудах «Части движения и перемещение животных» Аристотель заложил основу того, что в дальнейшем, спустя 2300 лет, назовут биомеханикой. В своих научных трактатах он со свойственным ему мышлением описывает животный мир и закономерности движения животных и человека.
Величайшим ученым-медиком античного времени (после Гиппократа) был Клавдий Гален (131—201 гг. н. э.). Гален изучал назначение частей человеческого тела и экспериментально показал, что конечность попеременно то сгибается внутренними, то разгибается наружными мышцами.
На развитие механики в Средние века существенное влияние оказали исследования Леонардо да Винчи (1452—1519 гг.) по теории механизмов, трению и другим вопросам. Изучая функции органов, он рассматривал организм как образец природной механики. Он впервые описал ряд костей и нервов, а особое внимание уделял проблемам сравнительной анатомии, стремясь ввести экспериментальный метод и в биологию.
В XVI в. французский хирург Амбруаз Паре (1510—1590 гг.) разработал лечебный аппарат с обтуратором для замещения дефектов нёба. Однако основателем биомеханики по праву считается Джованни Борелли, итальянский натуралист и профессор университетов в Мессине (1649) и Пизе (1656). Помимо работ в области физики, астрономии и физиологии Борелли изучал анатомию и физиологию с позиций математики и механики. Он показал, что движение конечностей и частей тела у человека и животных при поднятии тяжестей, ходьбе, беге, плавании можно объяснить принципами механики, впервые истолковал движение сердца как мышечное сокращение, изучая механику движения грудной клетки, установил пассивность расширения легких.
Пьер Фошар (1678—1761) — отец современной зубоврачебной науки. В начале XVIII в. он предложил первую штифтовую конструкцию для разрушенных зубов. В 1865 г. был создан механический имитатор зубочелюстной системы — артикулятор, который, в дальнейшем претерпев некоторые модификации, до сих пор остается необходимым инструментом для окклюзионной и суставной диагностики зубочелюстной системы и проведения эффективного стоматологического лечения.
Биомеханика нижней челюсти
Биомеханику нижней челюсти следует рассматривать с точки зрения функций зубочелюстной системы: жевание, глотание, речь и т. д.
Из сложной биомеханики жевательного аппарата выделяют артикуляцию и окклюзию. Наиболее распространенное определение артикуляции было сформулировано А. Я. Катцем: «Артикуляция — это всевозможные положения и перемещения нижней челюсти по отношению к верхней (жевание, речь, различные виды смыкания зубных рядов) посредством жевательной мускулатуры». Все движения нижней челюсти происходят в трех взаимно перпендикулярных плоскостях: фронтальной, сагиттальной и горизонтальной (рис. 3.1).
Смыкание зубных рядов или отдельных групп зубов-антагонистов определяется как окклюзия. Окклюзия зубов — частный случай артикуляции, характеризуется как статическим смыканием зубов верхней и нижней челюсти, так и различными движениями последней.
Рис. 3.1. Плоскости движения нижней челюсти: фронтальная, сагиттальная, горизонтальная
Рис. 3.2. Протрузия нижней челюсти
При пространственных перемещениях нижней челюсти принято выделять протрузию (смещение вперед), латеротрузию вправо и влево (боковое смещение), ретрузию (смещение назад).
Протрузия характеризуется выдвижением нижней челюсти вперед (рис. 3.2).
Это происходит при двустороннем сокращении латеральных крыловидных мышц. При этом достигается смыкание передних зубов встык, в боковых отделах может наблюдаться контакт между дистальными бугорками моляров или его отсутствие (дизокклюзия) (рис. 3.3). В норме при протрузии средняя линия лица совпадает с линией, проходящей между центральными резцами.
Латеротрузия возникает при движении нижней челюсти кнаружи от срединно-сагиттальной линии. Головка нижней челюсти на стороне смещения, слегка вращаясь, остается у основания суставного бугорка, а на противоположной стороне она перемещается к его вершине (медиотрузия) (рис. 3.4 и 3.5). Средняя линия лица не совпадает с линией, проходящей между центральными резцами.
Латеротрузия сопровождается односторонним сокращением латеральной крыловидной мышцы, противоположной стороне смещения, (рис. 3.6).
Рис. 3.3. Перемещение зубов (А) и смещение мыщелка (Б) при протрузии нижней челюсти (красными линиями показаны перемещения головки нижней челюсти и центрального резца нижней челюсти из положения центральной окклюзии)
Рис. 3.4. Смещение нижней челюсти вправо (латеротрузия в области правого височно-нижнечелюстного сустава и медиотрузия в области левого височно-нижнечелюстного сустава)
Рис. 3.5. Медиотрузия в области левого височно-нижнечелюстного сустава при латеротрузии вправо (зеленой линией показано перемещение медиотрузионной головки нижней челюсти из положения центральной окклюзии)
Рис. 3.6. Одностороннее сокращение латеральной крыловидной мышцы слева
Ретрузия происходит при заднем смещении нижней челюсти из положения центральной окклюзии в положение центрального соотношения. Головки нижней челюсти при этом находятся в нейтральном (наиболее центральном) положении в нижнечелюстной ямке (рис. 3.7).
Рис. 3.7. Ретрузия нижней челюсти из центральной окклюзии в центральное соотношение (красными линиями показаны перемещения головки нижней челюсти). ЦО — центральная окклюзия; ЦС — центральное соотношение
Иногда из этого положения возможно дополнительное смещение головок нижней челюсти кзади (дополнительная ретрузия из центрального соотношения), из этой позиции невозможны боковые смещения нижней челюсти.
Биомеханика височно-нижнечелюстного сустава
В артикуляции нижней челюсти важна роль ВНЧС. Движения нижней челюсти происходят в результате сложного взаимодействия жевательных мышц, ВНЧС и зубов, координируемого и контролируемого центральной нервной системой. Рефлекторные и произвольные движения нижней челюсти регулируются нервно-мышечным аппаратом и осуществляются последовательно. Начальные движения, такие как откусывание и помещение куска пищи в рот, произвольны. Последующее ритмическое жевание и глотание происходят бессознательно. Нижняя челюсть совершает движения в трех направлениях: вертикальном, переднезаднем и трансверзальном (поперечном). Любое движение нижней челюсти происходит при одновременном скольжении и вращении ее головок (рис. 3.8).
Рис. 3.8. Схема вращательных и поступательных движений головки нижней челюсти
ВНЧС обеспечивает достаточно стабильное (фиксированное) положение нижней челюсти по отношению к верхней и создает направляющие плоскости для ее движения вперед, в стороны и вниз в пределах границ движения. При отсутствии контакта между зубами движения нижней челюсти направляются артикулирующими поверхностями суставов и проприорецептивными нервно-мышечными механизмами. Стабильное вертикальное и дистальное взаимодействие нижней челюсти с верхней обеспечивается межбугорковым контактом зубов-антагонистов. Бугорки зубов также образуют направляющие плоскости для движения нижней челюсти вперед и в стороны в пределах контактов между зубами. Когда нижняя челюсть движется и зубы находятся в контакте, окклюзионные поверхности зубов направляют движение, а ВНЧС играет пассивную роль.
Движения нижней челюсти
Вертикальные движения, характеризующие открывание рта, осуществляются при активном двустороннем сокращении мышц, идущих от нижней челюсти к подъязычной кости, а также в силу тяжести самой челюсти (рис. 3.9).
В открывании рта (опускании нижней челюсти) различают три фазы: незначительное, значительное, максимальное. Амплитуда вертикального перемещения нижней челюсти составляет 4—5 см.
Рис. 3.9. Движения нижней челюсти при открывании рта
При закрывании рта подъем нижней челюсти осуществляется одновременным сокращением мышц, поднимающих нижнюю челюсть. При этом в ВНЧС головки нижней челюсти вращаются в суставных дисках вокруг собственной оси и перемещаются вниз и вперед по скату суставных бугорков до вершин при открывании рта и в обратном порядке при закрывании.
Переднезадние движения нижней челюсти характеризуют выдвижение нижней челюсти вперед, т. е. комплекс движений в сагиттальной плоскости в пределах границ перемещения межрезцовой точки.
Движение нижней челюсти вперед осуществляется двусторонним сокращением латеральных крыловидных мышц, частично височных и медиальных крыловидных мышц. Движение головки нижней челюсти может быть разделено на две фазы. В первой диск вместе с головкой скользит по поверхности суставного бугорка. Во второй фазе к скольжению головки присоединяется ее шарнирное движение вокруг собственной поперечной оси, проходящей через головки.
Расстояние, которое проходит головка нижней челюсти при ее движении вперед, носит название сагиттального суставного пути. В среднем оно равно 7—10 мм (рис. 3.10, 1).
Рис. 3.10. Биомеханика нижней челюсти при движении из центральной окклюзии в переднюю: 1 — сагиттальный суставной путь; 2 — сагиттальный путь моляра; 3 — сагиттальный резцовый путь
Для дальнейшего рассмотрения необходимо понимать основные плоскости, которые проецируются в сагиттальной проекции в виде линий и являются отправными для оценки функции зубочелюстной системы:
- окклюзионная плоскость (ОР — occlusal plane) проходит по точке соединения медиальных режущих краев центральных резцов нижней челюсти (т. е. резцовой точки) и дистальным бугоркам первых моляров нижней челюсти (рис. 3.11, 1);
- камперовская плоскость (носоушная линия) проходит от середины козелка уха до наружного края крыла носа (на черепе — от нижнего края костной части наружного слухового прохода до передней носовой ости, Spina nasalis anterior) (рис. 3.11, 2);
- франкфуртская плоскость проходит от нижнего края орбиты до верхнего края наружного слухового прохода (рис. 3.11, 3).
Угол, образованный пересечением линии сагиттального суставного пути с окклюзионной плоскостью (или другой отправной плоскостью: камперовской, франкфуртской), называется углом сагиттального суставного пути.
Рис. 3.11. Отправные плоскости зубочелюстной системы: 1 — окклюзионная плоскость; 2 — камперовская плоскость; 3 — франкфуртская плоскость
В зависимости от степени выраженности суставного бугорка этот угол меняется, но в среднем (по данным Гизи) равен 33° по отношению к окклюзионной плоскости (рис. 3.12, Iк, Iо).
Сагиттальная компенсационная окклюзионная кривая Шпее (Spee) проходит от верхней трети дистального ската нижнего клыка до дистального щечного бугорка последнего нижнего моляра (рис. 3.13).
При выдвижении нижней челюсти благодаря наличию сагиттальной окклюзионной кривой возникают множественные межзубные контакты, обеспечивающие гармоничные окклюзионные взаимоотношения между зубными рядами. Сагиттальная окклюзионная кривая компенсирует окклюзионный рельеф поверхностей зубов, анатомию ВНЧС и их взаимное расположение в пространстве черепа, поэтому она называется компенсаторной кривой.
Упрощенно механизм движения нижней челюсти выглядит следующим образом: при движении вперед головка мыщелкового отростка движется вперед и вниз по скату суставного бугорка, при этом зубы нижней челюсти также движутся вперед и вниз. Однако, встречаясь со сложным рельефом окклюзионной поверхности верхних зубов, образуют с ними непрерывный контакт до того момента, пока не произойдет разобщения зубных рядов за счет высоты центральных резцов.
Рис. 3.12.Биомеханика нижней челюсти: 1к — угол сагиттального суставного пути по отношению к камперовской плоскости; 1о — угол сагиттального суставного пути по отношению к окклюзионной плоскости; 2К — угол сагиттального резцового пути по отношению к камперовской плоскости; 2О — угол сагиттального резцового пути по отношению к окклюзионной плоскости
При сагиттальном движении центральные нижние резцы скользят по нёбной поверхности верхних, проходя сагиттальный резцовый путь (рис. 3.10, 3).
Угол резцового пути, образованный вектором резцового пути и окклюзионной плоскостью, зависит от высоты бугорков центральных резцов и в среднем равен 40—50° (рис. 3.12, 2К, 2О ).
Таким образом, гармоничное взаимодействие между бугорками боковой группы зубов и режущими краями, формирующее резцовый и суставной пути, сохраняет контакты зубов при выдвижении нижней челюсти (рис. 3.14).
Рис. 3.13. Компенсационная кривая Шпее
Рис. 3.14. Соотношение сагиттального резцового (А) и сагиттального суставного (Б) путей
Трансверзальные (боковые) движения нижней челюсти осуществляются в результате преимущественно одностороннего сокращения латеральной крыловидной мышцы. При движении нижней челюсти вправо сокращается левая латеральная крыловидная мышца, и наоборот. При этом головка нижней челюсти на рабочей стороне (сторона смещения) в основном совершает вращательные движения с небольшим отклонением (движение Беннетта: кнаружи, вверх, назад или комбинацию этих движений).
На противоположной балансирующей стороне (сторона сократившейся мышцы) головка нижней челюсти скользит вместе с диском по суставной поверхности бугорка вниз, вперед и несколько внутрь, совершая боковой суставной путь.
Угол, образованный между линиями сагиттального и трансверзального суставных путей, называется углом трансверзального суставного пути. В литературе он известен как угол Беннетта и в среднем равен 5—8° (рис. 3.15, 1).
Трансверзальные движения характеризуются определенными изменениями в положении зубов. Кривые боковых перемещений передних зубов в межрезцовой точке пересекаются под тупым углом. Этот угол называется готическим, или углом трансверзального резцового пути. Он определяет размах резцов при боковых движениях нижней челюсти и в среднем равен 100—110° (рис. 3.15, 2).
Эти данные необходимы для программирования суставных механизмов аппаратов, которые имитируют движения нижней челюсти и называются артикуляторами.
При трансверзальных движениях боковые зубы на рабочей стороне устанавливаются относительно друг друга одноименными бугорками, а на балансирующей стороне зубы находятся в разомкнутом состоянии (рис. 3.16). В случае сбалансированной окклюзии имеется контакт и на балансирующей стороне (рис. 3.17).
Рис. 3.15. Боковые движения нижней челюсти (угол Беннетта — 1 и готический угол — 2)
Рис. 3.16. Характер смыкания боковых зубов при левой боковой окклюзии без балансирующих контактов: 1 — балансирующая и 2 — рабочая стороны
Рис. 3.17. Характер смыкания боковых зубов при левой боковой окклюзии с балансирующими контактами: 1 — балансирующая и 2 — рабочая стороны
Известно, что боковые зубы верхней челюсти имеют наклон оси в щечную сторону, а нижние зубы — в язычную. Таким образом формируется трансверзальная окклюзионная кривая, соединяющая щечные и язычные бугорки боковых зубов одной стороны с одноименными бугорками другой стороны.
В литературе трансверзальная окклюзионная кривая называется кривой Вильсона (Уилсона — Wilson) и имеет различный радиус кривизны, проходящий через два одноименных зуба противоположных сторон челюсти. Как отмечалось выше, при боковых движениях нижней челюсти мыщелковый отросток на балансирующей стороне движется вперед, вниз и внутрь, изменяя плоскость наклона челюсти. Зубы-антагонисты при этом находятся в непрерывном контакте, размыкание зубного ряда происходит только в момент контакта клыков. Такой тип размыкания называется «клыковое ведение». Если в момент размыкания моляров на рабочей стороне в контакте остаются клыки и премоляры, такой тип размыкания называется «клыково-премолярное, или групповое ведение». Соблюдение радиуса кривизны трансверзальной окклюзионной кривой поможет избежать возникновения суперконтактов в жевательной группе зубов при боковых движениях нижней челюсти.
Центральное соотношение челюстей является отправной точкой всех движений нижней челюсти и характеризуется самым верхним положением головок нижней челюсти и бугорковым контактом боковых зубов (рис. 3.18).
Далее нижняя челюсть скользит в более стабильное положение, при котором достигается максимальный фиссурно-бугорковый контакт.
Скольжение зубов (в пределах 1 мм) из положения центрального соотношения в центральную окклюзию направлено вперед и вверх в сагиттальной плоскости, иначе его называют скольжением по центру (рис. 3.19).
Рис. 3.18. Открывание рта из положения центрального соотношения (1) и центральной окклюзии (2)
Рис. 3.19. Движение нижней челюсти из центрального соотношения в центральную окклюзию
При смыкании зубов в центральной окклюзии нёбные бугорки верхних зубов контактируют с валиками, ограничивающими центральные ямки, или краевыми выступами нижних одноименных моляров и премоляров. Щечные бугорки нижних зубов контактируют с центральными ямками или краевыми выступами одноименных верхних моляров и премоляров. Иначе говоря, происходит либо смыкание «1 зуб — 1 антагонист», либо «1 зуб — 2 антагониста» (рис. 3.20).
Рис. 3.20. Характер смыкания боковых зубов в центральной окклюзии
Щечные бугорки нижних зубов и нёбные верхних называют опорными или удерживающими, язычные бугорки нижних и щечные бугорки верхних зубов называют направляющими или защитными (защищают язык или щеку от прикусывания) (рис. 3.21).
Рис. 3.21. Функциональное назначение бугорков: 1 — щечный бугорок верхнего моляра — защитный; 2 — нёбный бугорок верхнего моляра — опорный; 3 — щечный бугорок нижнего моляра — опорный; 4 — язычный бугорок нижнего моляра — защитный
При жевательных движениях нижняя челюсть должна беспрепятственно скользить по окклюзионной поверхности зубов верхней челюсти, т. е. бугорки должны плавно скользить по скатам зубов-антагонистов, не нарушая окклюзионных взаимоотношений. В то же время они должны находиться в плотном контакте.
На окклюзионной поверхности первых нижних моляров сагиттальные и трансверзальные движения нижней челюсти отражаются расположением продольных и поперечных фиссур, что получило название окклюзионный компас (рис. 3.22). Данный ориентир очень важен при моделировании окклюзионной поверхности зубов.
При движении нижней челюсти вперед и назад (протрузия — рис. 3.22, а; ретрузия — рис. 3.22, г) направляющие бугорки боковых зубов верхней челюсти скользят по центральной фиссуре нижних зубов. При латеротрузии скольжение происходит по фиссуре, разделяющей щечные бугорки нижнего моляра (рис. 3.22, б). При медиотрузии скольжение происходит по диагональной фиссуре, разделяющей язычный бугорок. Окклюзионный компас наблюдается на всех зубах боковой группы.
Рис. 3.22. Окклюзионный компас на первом моляре верхней и нижней челюсти справа на одной окклюзионной точке: а — протрузия; б — латеротрузия; в — медиотрузия; г — ретрузия
Важным фактором в биомеханике зубочелюстной системы является высота бугорков боковых зубов. От этого параметра зависит величина начального суставного сдвига (смещения нижней челюсти).
Рис. 3.23. Начальный суставной сдвиг
Дело в том, что при боковых движениях нижней челюсти, прежде чем начать вращательное движение, головка на рабочей стороне смещается кнаружи, а мыщелок на балансирующей стороне — внутрь. Такое движение осуществляется в пределах 0—2 мм (рис. 3.23).
Чем более пологие скаты бугорков, тем больше начальный суставной сдвиг. Таким образом определяется свободная подвижность зубных рядов относительно друг друга в пределах центральной окклюзии. Следовательно, при моделировании искусственных зубов крайне важно соблюдать параметры бугорков и наклоны скатов боковых зубов. В противном случае возникают нарушения во взаимодействии элементов ВНЧС, развивается мышечно-суставная дисфункция.
Книга "Анатомия, физиология и биомеханика зубочелюстной системы. Учебник"
Авторы: С. Д. Арутюнов, Л. Л. Колесников, В. П. Дегтярёв, И. Ю. Лебеденко
Учебник предназначен для учащихся, получающих среднее профессиональное образование по специальностям стоматологического профиля. Авторы обобщили собственный опыт в области клинического применения знаний и технологий обучения. Основные акценты сделаны на взаимосвязь анатомии, физиологии и биомеханики, практическое применение описанных теоретических знаний, таких как работа с имитаторами зубочелюстного аппарата ― артикуляторами, воспроизводящими особенностиартикуляции нижней челюсти, взаимоотношения зубов и зубных рядов, их окклюзионные контакты, работу височно-нижнечелюстного сустава.
Издание может быть интересным для студентов стоматологических факультетов медицинских вузов, практикующих зубных техников и врачей-стоматологов и будет полезным при проведении курсов дополнительного профессионального образования.
Содержание книги "Анатомия, физиология и биомеханика зубочелюстной системы. Учебник" - С. Д. Арутюнов
Глава 1. Анатомия зубочелюстной системы
1.1. Общие сведения об анатомии и биомеханике зубочелюстной системы
1.2. Анатомия
Глава 2. Физиология зубочелюстной системы
2.1. Введение в предмет
2.2. Сенсорная функция
2.3. Защитная функция
2.4. Пищеварительная функция
2.5. Коммуникативная функция
Глава 3. Биомеханика зубочелюстной системы
3.1. Биомеханика
3.2. Теоретическое обоснование необходимости применения индивидуального артикулятора
Тесты для контроля знаний по курсу
«Анатомия зубочелюстной системы»
Тесты для контроля знаний по курсу
«Физиология зубочелюстной системы»
Тесты для контроля знаний по курсу
«Биомеханика зубочелюстной системы»
0 комментариев