北大口腔正畸学研究生课程2021秋03——口腔正畸生物力学的临床应用1

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阻抗中心

也称为阻力中心或抗力中心。
是对抗物体移动的所有阻力集中点。
牙的阻抗中心:牙周组织产生的阻力的合力中心
牙齿受到牙周膜和牙槽骨等牙周支持组织的约束:

  • 牙根形态和长度
  • 牙根表面牙周膜分布
  • 牙槽骨高度

单根牙的阻抗中心在牙长轴的冠1/3处。
多根牙的阻抗中心在牙长轴根分叉下1-2MM处。
附着丧失时,阻抗中心向根方移动。

力和力矩

当矫治力(F)没有通过阻抗中心时,牙齿就会发生倾斜移动。
矫治力的作用力线与阻抗中心之间有一定距离(d,即力臂),产生一个力矩($M_F = F\times d$)。
力的单位是”g”,距离的单位是”mm”,力矩的单位就是”$g\cdot mm$”

力偶和力偶矩

力偶是一对大小相等,方向相反,且不在一条直线上的平行力系统。
力偶也会使牙齿产生旋转。
力偶中两个力之间的距离(d,即力偶臂)
力偶产生了力偶矩($M_c = F\times d$)

牙齿移动的基本方式

平动(所有点移动距离和方向一致),矫治力通过阻抗中心。可以使用长臂牵引钩。
转动(所有点移动距离和方向不一致),矫治力未通过牙齿阻抗中心。
转动中心在阻抗中心与根尖之间的某点上。
牙齿受到力偶作用时发生转动。转动中心与阻抗中心一致。
力偶作用于牙齿上的任何部位,牙齿移动方式不变。

如何让牙齿只发生平动?

  • 矫治力通过牙齿阻抗中心
  • 矫治力未通过牙齿的阻抗中心,增加一个大小相等但反向的力偶矩对抗矫治力产生的力矩。

等效力系统

牙冠上受到一个矫治力,产生一个力矩。
利用力学等效规则将牙冠的受力情况转换到阻抗中心。
力偶和力的组合产生牙齿平动:当力产生的力矩与力偶产生的力偶矩大小相同,方向相反时,牙齿沿着力的作用方向平动。

力偶矩/力(M/F)比值和牙移动的控制

以内收上前牙为例,力臂为10mm时

  • 等于0时,只有力矩没有力偶,牙冠舌向,根尖唇向。转动中心在阻抗中心和根尖之间。
  • 逐渐增大,小于10:1时,转动中心逐渐向根尖移动,最终远离根尖。牙冠还是颊舌向移动,牙根逐渐变为舌向移动。根尖向舌向的移动量小于牙冠的舌向移动量。控制性倾斜移动。
  • 10:1时,平动。牙冠和牙根同时向舌向移动相同的距离。
  • 大于10:1小于12:1或13:1时,牙齿旋转方向发生改变,变为牙冠和牙根均向舌向的逆时针旋转移动。牙齿的转动中心从无穷远处逐渐向牙尖或切端靠拢。牙冠舌向移动量小于根尖的舌向移动量。
    继续增大到12:1或13:1时,牙齿转动中心移动到牙尖或切端。牙冠基本不动,牙根向舌向倾斜移动。控根移动。
  • 大于13:1且接近无穷大时,会出现牙冠唇舌向牙根舌向的逆时针旋转移动。牙齿的转动中心逐渐靠近阻抗中心并最终二者重合。
    力臂变化,比值也会发生变化。

当矫治力产生的力矩与力偶产生的力偶矩大小相等,方向相反,比值为1时,牙齿沿着矫治力方向整体移动。

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