Планирование конструкции элементов ортодонтического аппарата - дозирование ортодонтической нагрузки при перемещении зубов
Глава 2. ПЛАНИРОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ АКТИВНЫХ И ФИКСИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ ОРТОДОНТИЧЕСКОГО АППАРАТА
Планирование конструкций ортодонтических аппаратов включает определение типа активных элементов и силы их действия, а также определение конструкции элементов, фиксирующих ортодонтический аппарат на зубах.
Используя данные, полученные при обследовании пациента, позволяющие предположить о вероятной реакции костной ткани на ортодонтическую нагрузку, следует установить ориентировочный диапазон сил, которые должен развивать ортодонтический аппарат. Этот диапазон сил может быть установлен по средним данным величины ортодонтической нагрузки, приходящейся в среднем на 1 см2 (И. В. Золотухин, 1982 г.). Для расчета силы в таблице 7 находятся значения нагрузки в соответствии с предполагаемой реакцией костной ткани и формулой смещаемого зуба, при смещении нескольких зубов рассчитывается сумма значений этих сил. Данные таблицы применимы только при одиночно действующей силе, вызывающей наклонно-вращательное перемещение зубов.
Ортодонтический аппарат должен развивать величину суммарной нагрузки, рассчитанной по таблице 7. Данные нагрузки на 1 см2 площади корня приравнены к силе действия активных элементов ортодонтических аппаратов условно с целью упрощения расчетов.
Истинная величина средней нагрузки на корень зуба приближается к удвоенному значению одиночной силы, действующей на коронку этого зуба.
При расчете ортодонтической нагрузки для корпусного перемещения указанные в таблице 7 значения умножаются на 4, аналогичное соотношение наклонно-вращательного и корпусно перемещаемых сил получено Nikolai (1975 г.). Теоретические расчеты, проводимые нами, показывают, что величина ортодонтической нагрузки на околозубные ткани при действии одиночной силы не зависит от длины корня зуба.
Учет длин коронок и места точек приложения силы па коронке ввиду небольшого различия в расстоянии по сравнению с общей длиной плеча момента действующей силы не имеет практического значения.
Вид применяемого аппарата (функциональный или механический) выбирается по показаниям: в случаях применения функциональных ортодонтических аппаратов необходимо учитывать предполагаемый тип реакции костной ткани на нагрузку, а также количество зубов>, на которые распределяется давление.
Активные элементы съемных механических ортодонтических аппаратов выбираются в соответствии со значением силы (см. таблицу 7), определенной на основании анамнеза и объективных данных. Основные виды активных элементов, изготовляемых из материалов, выпускаемых отечественной промышленностью, изучены в ряде экспериментально-клинических исследований.
Л. П. Иванов (1971 г.) определил силу дуг при деформации на 1 мм в эксперименте.
Таблица 1
| Длина дуги | 70 | 80 | 90 | 100 | 110 | 120 | 130 | 140 |
Сила | 118 | 72 | 45,8 | 30,6 | 24,6 | 15,4 | 11,8 | 8,9 |
Эти данные могут быть использованы в случае применения стандартной стальной дуги (МРТУ 421400—63 Киевского завода медоборудования) при длине от 70 мм до 140 мм. Радиус изгиба средней части дуги равнялся 25 мм.
Таблица 2 ДИНАМОМЕТРИЧЕСКИЕ ЗНАЧЕНИЯ СИЛЫ КОЛЬЦЕВЫХ ПРУЖИН (в граммах)
| Диаметр кольца в мм | Диаметр проволоки в мм | ||
0,6 | 0,8 | 1,0 | |
10 | 57 | 168 | 384 |
9 | 72 | 235 | 566 |
8 | 97 | 268 | 722 |
Результаты динамометрических и математических исследований показали, что с уменьшением размеров пружины и увеличением диаметра проволоки «жесткость» существенно увеличивается. С уменьшением плеча и увеличением диаметра проволоки сила, создаваемая упругим элементом, резко возрастает.
При деформации на 1 мм дуги Эйнсворта с радиусом изгиба 25 мм дозировать ее силу можно используя данные таблицы 3.
Таблиц а 3
| Длина дуги в мм | Диаметр проволоки в мм | |||
0,6 | 0,8 | 1,0 | 1,2 | |
50 | 34 г | 104 г | 266 г | |
55 | 19,2 г | 58 г | 145 г | 279 г |
60 | 14,4 г | 45 г | 105 г | 223 г |
65 | 10,3 г | 31,5 г | 77 г | 162 г |
70 | 7,2 г | 22,3 г | 63 г | 114 г |
Рис. 1. Шаблон для изготовления протракционных пружин по Е. Л. Кирияк
Л. П. Иванов предлагает несколько видов стандартных резиновых колец, сила действия которых изучена им в зависимости от растяжения.
Е. Л. Кирияк (1970 г.) предлагает изготавливать протракционные пружины зигзагообразной формы с полукруглыми переходами. Пружины изготавливаются из проволоки 0,6 мм на шаблоне (рис. 1), где расположены 5 металлических стержней диаметром 3,8 мм, длиной 2,5 см в шахматном порядке на расстоянии друг от друга 1,0 мм. На рисунке 2 изображены пружины, изготовленные по описанной методике. 
Рис. 2. Ортодонтический аппарат, содержащий протракционные пружины. На перемещаемые зубы установлены коронки с ретенционными пунктами
Увеличение количества изгибов в протракционных пружинах способствует лучшей амортизации. С течением времени протракционная пружина теряет свои упругие свойства. Потери упругости протракционной пружиной с тремя полукруглыми переходами имеет следующую зависимость от времени ее действия (по Е. Л. Кирияк). При активации на 0,5мм создаваемая пружиной сила составляет 164,8± 1,96 г, через 6 дней — 141,8±0,73 г, на 14-й день— 108,8±0,489 г, к 28-му дню — 94,2 ±0,49 г.
Сила, развиваемая различными конструкциями протракционных пружин в зависимости от степени активации и величина их деформации (по Е. Л. Кирияк).
Таблица 4
Широкая пружина с полукруглыми переходами 
Рис. 3. Контроль диаметров изгибов пружины Калвелиса на шаблоне
Технология изготовления рукообразной пружины Д. А. Калвелиса производится из проволоки толщиной 0,8 мм, основной изгиб, имеет диаметр 10,0 мм, вспомогательный — 3,0 мм.
Вспомогательным приспособлением для изгибания проволоки, а также для проверки точности изгиба могут служить стержни диаметром 10 мм и 3 мм, располагающиеся на шаблоне (рис. 3). При активации на 1 мм развивается сила до 170 г, на 1,5 мм — до 280 г, при активации на 2 мм развивается сила до 360 г. Ф. И. Алексеев (1971 г.) с помощью тензодатчиков, установленных на поверхности упругого кольца, действующего на смещаемый зуб, определил зависимость величины действующей силы от угла поворота ортодонтического винта (шаг резьбы 0,4 мм).
При повороте винта на 14 развивается сила 120—125 г, действующая на зуб, на 0,5 шага — 430—450 г, на 34 шага — 850—875 г, на полный шаг— 1050—1115 г. Trauner (1967 г.) проводит ортодонтическое лечение с точной дозировкой сил с помощью вмонтированной в телескопическую втулку спиральной пружины.
А. Н. Губская, В. И. Рура (1979 г.) проводят оценку активации вестибулярной дуги по ее положению относительно режущего края фронтальных зубов при введении съемного ортодонтического аппарата в полость рта.
Waters (1976 г.) предлагает математические модели и уравнения для расчета сил действия стальных дуг (простых и с множественными петлями).
При использовании съемных ортодонтических аппаратов механического действия, после расчета ортодонтической нагрузки, требуемой для смещения одного или нескольких зубов и выбора активных элементов, необходимо произвести оценку условий фиксации аппарата в полости рта. В силу особенностей расположения плоскостей перемещаемых зубов (под острыми углами к вектору силы) действующая на зуб сила разделяется на два составляющих ее компонента: сила смещения и сбрасывающая аппарат сила. Пользование съемным ортодонтическим аппаратом возможно только при условии, что величина сбрасывающей его силы меньше сил, фиксирующих этот аппарат в полости рта. Для правильного выбора фиксирующих ортодонтический аппарат элементов можно использовать таблицу 7, где содержатся рекомендации по применению конструкции фиксирующих элементов в зависимости от условий фиксации в полости рта и величины производимой аппаратом нагрузки.
Увеличение силы протракционной пружины, которая направлена под тупым углом к нижерасположенной поверхности перемещаемого зуба, способствует и увеличению «сбрасывающей» аппарат силы, в соответствии со схемой на рис. 4. При действии силы активного элемента ортодонтического аппарата под острым углом к поверхности перемещаемого зуба возможно смещение проволоки с последующей травмой мягких тканей (А. Н. Губская, В. И. Рура, 1979) . Указанные неблагоприятные факторы устраняются путем покрытия перемещаемого зуба коронкой с напаянным на нее ретенционным пунктом в области прилегания пружины.
Рис. 4. Схема разложения силы на смещающий и «сбрасывающий» (ортодонтический аппарат) компоненты
Для исключения припоя на ортодонтической коронке с ретенционным пунктом и сокращения количества посещений пациента способ ее изготовления (рационализаторское предложение № 1242, А. Н. Губская, И. В. Золотухин, БРИЗ КИУВ) может быть следующим: ножницами делаются на коронке 2 разреза на 2,5—3 мм в длину на расстоянии 2 мм друг от друга. Вырезанный прямоугольный сектор металла отгибается крампонными щипцами на 90 градусов по отношению к поверхности коронки, после чего закручивается в плотную трубку, острые края которой обрабатываются карборундовым камнем.
На предлагаемой нами схеме (рис. 4) разложения ортодонтической силы на смещающий и «сбрасывающий» компоненты можно видеть, что составляющая из пары сил, удерживающая корпусное перемещение зуба, прикладывается к дистальной поверхности моляра, расположенной под тупым углом к жевательной поверхности- величина компонента «сбрасывающей» аппарат силы F2 находится в пропорциональной зависимости от величины этого угла.
При увеличении активации аппарата величина «сбрасывающей» силы превосходит силу ретенции на зубах и фиксация его становится невозможной. 
Рис. 6. Ортодонтический аппарат для дистального перемещения одновременно группы зубов с замковым креплением
Приводим пример расчета нагрузки и условий фиксации ортодонтического аппарата на зубах пациента: производится дистальное смещение одновременно группы зубов |5 6 7 съемным ортодонтическим аппаратом с винтом (рис. 5). 
Рис. 5. Схема, демонстрирующая принцип расчета величины ортодонтической нагрузки на группу перемещаемых зубов 1 — капповая часть съемного ортодонтического аппарата с винтом
Необходимая для эффективного перемещения нагрузка, определенная по таблице 6, для суммарной площади корней Si + S2+S3 составила для |5 6 7 около 3200 г. При нагрузке такой величины удерживающая корпусное перемещение сила, приложенная на дистальной части каппы под углом к поверхности зуба, создает величину сбрасывающей аппарат силы F3 более 1 кг. Противодействовать этой сбрасывающей силе может только замковый вид крепления.
С целью улучшения ретенции съемного ортодонтического аппарата для дистального перемещения одновременно группы зубов можно внести в его конструкцию несъемный элемент (рис. 6)—ортодонтическую коронку с припаянной на ней втулкой. Эта коронка устанавливается на один из группы перемещаемых зубов. При этом оставленный свободный конец вестибулярной дуги съемной части аппарата при его фиксации в полости рта замыкает 2 втулки: на базисе ортодонтического аппарата и на ортодонтической коронке (рационализаторское предложение № 1240, А. Н. Губская, И. В. Золотухин, БРИЗ КИУВ). Предлагаемый аппарат позволяет увеличить активацию ортодонтического винта в 3—4 раза.
После изготовления и припасовки ортодонтического аппарата в полости рта производится дозирование его силы. Величина первичной дозировки может быть определена по таблице 7.
