Биомеханика - www.orthodont.am

Главное меню:

Биомеханика

В Государственном инженерном университете Армении под общим научным руководством академика НАН РА Ю.Л. Саркисяна нами совместно с доцентом М.Г.Арутюняном разработана методология биомеханического исследования и оптимального проектирования средств ортодонтического лечения, получены расчетные математические модели, на базе которой может быть создана система автоматизированного проектирования ортодонтических аппаратов.

ИЛЛЮСТРАЦИЯ РАЗРАБОТАННОЙ МЕТОДОЛОГИИ

Биомеханическое проектирование аппарата для исправления зубных рядов

Задача заключается в определении координаты точки закрепления дуги с рамочным каркасом аппарата в зависимости

от планируемого трансверсального перемещения сегментов боковых зубов.

На рис. 1 представлена расчетная схема биомеханического взаимодействия каркаса с сегментом боковых зубов, например, 4-м, 5-м, 6-м.

Здесь: 1 - дуга, 2 - каркас, O - точка закрепления дуги с каркасом,

Рис. 1

Рис. 2-1

Рис. 2-2

Биомеханическое проектирование двухдугового аппарата для исправления зубных рядов

Рассматривается более общий случай планирования перемещений в трансверсальной плоскости при воздействии двух дуг и их силовых элементов на каркас (рис. 3).

Рис. 3

приведенного выражения определяются отношения компонентов сил активации, обеспечивающие равномерное расширение сегментов.

Условия корпусного перемещения во всех сегментах зубного ряда

Корпусное перемещение как боковых сегментов так и фронтальных зубов осуществляется с помощью рамочных каркасов и двух дуг (рис. 4).

Рис. 4

Рис. 5

Комбинированный способ корпусного перемешения зуба

На (Рис. 6) представлена схема биомеханического взаимодействия аппарата с зубом, альвеолярным отростком и мышцами.

Рис 6.

Способ одновременного сагиттального сдвига нижней челюсти

и корпусного трансверсального перемещения верхних боковых зубов

Рассматривается биомеханическая задача корпусного трансверсального перемещения зубных рядов при комбинированном способе с использованием звзаимодействия аппарата с мышцами.
На Рис.7 представлена расчетная схема взаимодействия каркаса с зубным рядом и рычагом пелота. Здесь:
1 и 2 - дуги, 3 - каркас, 4 - пелот, 5 - рычаг пелота,

Рис. 7

Рис. 8

Рис. 9

Рис. 10

Стимулирование роста шовных соединений верхней челюсти с костями черепа

Исследование морфологии шовных соединений верхней челюсти и ску- ловой кости с костями черепа позволяют сделать определенные выводы об оптимальных режимах стимулирования роста последних.
Существенным фактором при этом является превалирующее значение, которое отводится срединному нёбному шву, эффективная площадь которого значительно превосходит другие соединения, за исключением скулового шва с верхней челюстью.
Предлагается рассматривать режим стимулирования в два этапа: 1 - ускоренное раскрытие срединного нёбного шва, предполагающее минимальные изменения топологии лицевого скелета, 2 - выдвижение с веерообразным расширением верхней челюсти, освобожденной от влияния срединного небного шва. При этом рассматривается перемещение верхней челюсти вместе со скуловой костью как монолитного целого.
Прежде чем рассмотреть задачу, вводятся некоторые обозначения и допущения. Нумеруется и описывается морфология шовных соединений и их ориентация по отношению к трем плоскостям (рис. 11):
1 - (sutura palatina mediana) серединный небный шов, зубчатый, площадь A, параллелен S (сагиттальной плоскости),
2 - (sutura sphenomaxillaris) шов верхней челюсти с основной костью, гладкий, площадь 0.1 A, параллелен V (вертикальной плоскости),
3 - (sutura zygomaticomaxillaris) шов верхней челюсти со скуловой костью, чешуйчатый, площадь A, общего положения, равнонаклоненная ко всем трем плоскостям,
4 - (sutura nasomaxillaris) носовой шов, гладкий, площадь 0.01 A, параллелен S,
5 - (sutura frontomaxillaris) шов верхней челюсти с лобной костью, чешуйчатый, площадь 0.1 A, паралллелен T (трансверсальной плоскости),
6 - (sutura ethmoidomaxillaris) шов верхней челюсти с решетчатой костью, гладкий, площадь 0.1 A, параллелен S,
7 - (sutura frontozygomatica) шов скуловой кости с лобной, чешуйчатый площадь -0.3A параллелен T,

8 - (sutura sphenozygomatiсa) шов скуловой кости с основной костью, чешуйчатый площадь, -0,2 А параллелен V,
9 - (sutura temporozygomatiсa) шов скуловой кости с височной, чешуйчатый, 0,15 А площадь общего положения

Как видно, шовное соединение под номером 3 достаточно прочно обеспечивает монолитность верхней челюсти со скуловой костью и, следовательно, минимально подвержено стимулированию роста. По этой причине оно не принимается в расчет в биомеханическом исследовании.

а) Рассматривается 1-ый этап - ускоренное раскрытие срединного нёбного шва. Задача заключается в

определении координат точки приложения равнодействующей

сил активации из условия достижения

максимальных напряжений на разрыв по всей поверхности нёбного шва с одновременным минимумом напряжений в прочих швах и перемещением половин челюсти,минимально травмирующим органы черепа (например, вращение их относительно оси канала глазного нерва, предохраняющее его от возможного ущемления). Поскольку рассматриваемая биостатическая задача очевидно неопределима, необходимо планирование перемещений, позволяющее составить уравнение связи перемещений. Таковым будет вращение каждой из симметричных сторон левой и правой половин относительно оси, проходящей через некоторую выбранную точку О (рис. 11а, указана правая половина), перпендикулярно к вертикальной плоскости. При этом в трансверсальной плоскости движения проекций указанных половин (рис. 11b) поступательны и направлены в обе стороны от оси симметрии, которая лежит в сагиттальной плоскости и проходит через срединный нёбный шов. Равнодействующая, обеспечивающая планируемое перемещение, имеет трансверсальное направление.

Для составления уравнений биостатики рассматриваются силовые факторы в швах. Интегральными силовыми факторами являются: нормальные N , касательные Q , биомеханические силы и крутящие и изгибающие моменты

Рис. 11