Biomecánica y mecánica del tratamiento ortodontico

Dra. Claudia Cano Esparza

Biomecánica: Se emplea para designar las reacciones de las estructuras dentales y faciales a las fuerzas ortodonticas

Mecánica: se refiere a las propiedades de los componentes estrictamente mecánicos de los aparatos ortodonticos

Terminologia

Bases biológicas del tx ortodontico

1. Repuesta periodontal y ósea a la función normal

2. Respuesta del ligamento periodontal y el hueso a las fuerzas ortodonticas mantenidas

3. Efectos perjudiciales de las fuerzas ortodonticas

4. Efectos esqueléticos de las fuerzas ortodonticas: modificación del crecimiento

1.- Respuesta periodontal y ósea a la función normal

Estructura y función del ligamento

Respuesta a la función normal

Papel del ligamento periodontal en la erupción y estabilización dental

• Estructura y función del ligamento periodontal

Ocupa un espacio de 0.5 mm de ancho aprox. alrededor de toda la raíz

Esta compuesto por: fibras colágeno, elementos celulares y líquidos histicos

Fibras colágeno

Son ligeramente onduladas lo que le da la elasticidad. los extremos de las fibras se insertan en el cemento de la superficie radicular y en la lamina dura

Elementos celulares

Celulas mesenquimatosas:– Células mesenquimatosas

indeferenciadas– Fibroblastos,Osteoblastos– Osteoclastos,Fibroblastos– Cementoclastos,Osteoclastos– Osteocito, Cemetocito – Elementos neurales y

vasculares– Propiocepcion– Terminaciones libres

amielinicas

•Liquido histico

Funciona como amortiguador de golpes

Legend: A, Dentin; B, Cementum; C, Periodontal ligament; D, Osteon; E, Interstitial space; F, Arrest lines in cribiform plate; G, Cribiform plate

Respuesta a la funcion normal

Al someterse un diente a sobrecargas importantes como las de la masticacion (1-50 kg) el liquido histico evita el desplazamiento del diente dentro del espacio del ligamento produciendo la deformación del hueso alveolar

Durante la masticación intensa, cada uno de los dientes se desplaza ligeramente al deformarse el hueso.

La tensión de la deformación se transmite a distancias considerables a manera de corriente piezoeléctrica

Efecto piezoeléctrico

Parece ser un estimulo importante en la reconstrucción y reparación esquelética, este es el mecanismo por medio del cual la arquitectura ósea se adapta a las demandas funcionales

Respuesta fisiológica a la aplicación de una presión intensa sobre un diente

Tiempo Respuesta

<1 Segundo El hueso alveolar se flexiona y se genera una señal piezoeléctrica

1-2 segundos Se exprime el liq. Del LPD y el diente se mueve en el espacio del ligamento

3-5 segundos Sale el liq. Del LPD los tejidos se comprimen y hay dolor inmediato si la presión es intensa

Una fuerza prolongada, aunque sea de escasa magnitud, provoca una respuesta fisiológica diferente: remodelación del hueso adyacente, estas fuerzas son producidas de forma natural por los labios, las mejillas y la lengua sobre los dientes

Papel del ligamento periodontal en la erupción y estabilización dental

Los mecanismos de la erupción dependen de acontecimientos metabólicos que se producen en el LPD, proceso que continua durante toda la vida.

Estabilidad activa se refiere al equilibrio de las presiones que actúan sobre los dientes donde el LPD genera fuerza junto con los labios, carrillos y lengua

2.- Respuesta del ligamento periodontal y el hueso a las fuerzas ortodonticas mantenidas

Control biológico del movimiento dental

Efectos de la magnitud de fuerzas

Efectos de la distribución de las fuerzas y tipos de movimiento dental

Efectos de la duración de las fuerzas y la disminución de las mismas

La respuesta a una fuerza mantenida sobre los dientes dependerá de la magnitud de la misma; las fuerzas intensas dan lugar a la rápida aparición de dolor, a necrosis de los elementos celulares y a la reabsorción basal; las fuerzas de menor intensidad son compatibles con la supervivencia de las células del LPD y provocan una reabsorción frontal relativamente indolora.

Control biológico del movimiento dental

Actualmente se describen dos mecanismos:Teoría bioeléctrica: atribuye el movimiento dental a cambios en el metabolismo óseo controlados por señales eléctricas que se generan cuando el hueso alveolar se flexiona y deformaTeoría presión-tensión: atribuye el movimiento dental a cambios celulares producidos por mensajeros químicos, que se piensa alteran el flujo sanguíneo a través del LPD reduciéndolo (presión) o aumentándolo (tensión)

Piezoelectricidad

Fenómeno observado en muchas sustancias cristalinas por el que la deformación de la estructura cristalina produce un flujo de corriente eléctrica al desplazar los electrones de una parte a otra, este fenómeno se observa también en cristales orgánicos así como en el mineral óseo y el colágeno

Características de las señales piezoeléctricas

Decadencia rápida (al aplicar la fuerza se crea una señal piezoeléctrica que baja rápidamente a cero aunque se mantenga la fuerza)

Producción de una señal equivalente en dirección opuesta cuando la fuerza deja de actuar

Teoría de la presión-tensión (clásica del movimiento dental)

Sostiene que el estimulo para la diferenciación celular (necesaria para el movimiento dental), depende mas de señales químicas que eléctricas.Según esta teoría, la alteración del flujo sanguíneo en el LPD se debe a la presión mantenida que obliga al diente a cambiar de posición, comprimiendo en unos puntos y tensando en otros.

Efectos de la magnitud de las fuerzas

A mayor presión, mayor reducción de flujo sanguíneo en las zonas comprimidas hasta el punto de colapsar completamente los vasos

Fuerza ligera, prolongada

Disminuye ligeramente el flujo sanguíneo

Se liberan mediadores químicos (prostaglandinas,monofosfato ciclico de adenosin, citocina)

Inicia diferenciación celular (4-6 hrs) en osteoclastos, osteoblastos

Se produce una reabsorción frontal

Fuerza intensa mantenida

Hay oclusión de vasos y eliminación de aporte sanguíneo

Se produce necrosis séptica en el área de compresión del LPD (hialinizada)

Migran células de otras regiones para remodelar la zona afectada (Reabsorción basal)

Respuesta fisiológica periodontalP. LEVE P. INTENSA

<1 seg Se flexiona el hueso alveolar y se genera una senal piezoelectrica

1-2 seg Se exprime el liquido del LPD

3-5 seg Se comprimen parcialmente los vasos en el lado de la presión y se distienden en el lado de la tension

Minutos Se altera el flujo sanguineo, cambia la tension de O2 y se liberan prostaglandinas y citocinas

Horas Mensajeros quimicos modifican la actividad celular

4 Hrs. Aprox Aumenta el AMPc (adenosin monofosfato cíclico), comienza la diferenciación celular

2 días aprox. Comienza la remodelación ósea

3-5 seg. Se ocluyen por completo los vasos sanguíneos

Minutos Se interrumpe el flujo sanguíneo

Horas Muerte celular en la zona comprimida

3-5 Días Diferenciación celular en los espacios medulares, inicio de reabsorción basal

7-14 días Se elimina la lamina dura, se produce el mov. dental

Efecto de la distribución de las fuerzas

Con la reabsorcion frontal la agresion sostenida sobre la superficie de la lamina dura da lugar a un movimiento suave y continuo

La reabsorcion basal produce una demora hasta que se elimina la lamina dura y se da el movimiento dental

Tipos de movimiento dental

Rotacion alrededor del centro de resistencia, el diagrama de fuerzas forma dos triangulos

Translacion o en cuerpo, genera un area de presion uniforme, se logra al aplicar dos fuerzas simultaneas sobre la corona de un diente, forma un area uniforma de fuerza

Fuerzas optimas para la movilizacion dental

MOVIMIENTO FUERZA (gr)Inclinacion 50-75

Traslacion 100-150

Enderezamiento radicular 75-125

Rotacion 50-75

Extrusion 50-75

Intrusion 15-25

El movimiento de intrusion genera un area de presion a nivel del apice, por lo que es importante controlar la cantidad de carga

Efectos de la duracion y disminucion de las fuerzas

La fuerza debe estar presente durante una parte considerable de tiempo (6 hrs minimo)

La fuerza disminuye conforme el diente se mueve como respuesta a la misma, por lo que se clasifica en:

Continua: fuerza que se mantiene con un minimo de modificacion entre las citas del paciente

Interrumpida: disminuye a cero entre las activaciones

Intermitente: la fuerza desciende a cero cada ves que el px se quita el aparato (esta a su vez es interrumpida)

3.- Efectos perjudiciales de las fuerzas ortodonticas

Efectos sobre la pulpa

Efecto sobre la estructura de las raíces

Efectos del tratamiento sobre la altura del hueso alveolar

Movilidad y dolor como consecuencia del tratamiento ortodontico

Efectos sobre la pulpa

En teoria debe ser escaso o nulo

Puede presentarse una respuesta inflamatoria leve y transitoria durante el inicio del tratamiento

Un movimiento brusco a nivel del apice puede ocluir los vasos sanguineos provocando necrosis pulpar

Efectos sobre la estructura de las raíces

Los movimientos ortodonticos pueden provocar zonas de agresión sobre el cemento radicular, las cuales son reparadas con cemento nuevo

A nivel del apice, la perdida de tejido dental es dificilmente reparada, sobre todo en los incisivos centrales y laterales superiores, que son los mas susceptibles

Promedio de perdida de longitud

PIEZA SUPERIOR INFERIOR

Incisivo central -2.0 mm -1.0 mm

Incisivo lateral -2.5 mm -1.5 mm

Canino -1.5 mm -1.0 mm

Primer premolar -1.5 mm -1.5 mm

Primer molar -1.0 mm -1.5 mm

Segundo molar 0 -1.5 mm

En ocasiones se presentan reabsorciones graves cuya etiología aun se desconoce pero se cree asociada a:desordenes hormonales y otros trastornos metabólicosformas atípicas de raíces (cónicas, puntiagudas, dilaceradas)TraumatismoTx ortodonticos demasiado prolongadosFuerzas excesivas durante el tx ortodonticoCamuflaje ortodontico (debido a la proximidad de los ápices a la cortical)

Efectos sobre el hueso alveolar

No es frecuente la perdida excesiva de altura ósea

El promedio de perdida ósea es de 0.5 a 1 mm

El hueso sigue al dientes, excepto en casos de enf. Periodontal activa

Movilidad y dolor como consecuencia del tx

Se debe a la reorganización del LPD y a la remodelación ósea

La movilidad excesiva es indicio de el uso de fuerzas demasiado intensas

El dolor se presenta como consecuencia a la presión del ligamento y por lo general dura de 2 – 4 días y desaparece hasta la próxima activación, esto varia de acuerdo a la sensibilidad del paciente

4.- Efectos esqueléticos de las fuerzas ortodonticas: modificación de crecimiento

Principios de la modificación del crecimiento

Efectos de las fuerzas ortodonticas sobre el maxilar superior y el tercio medio facial

Efectos de las fuerzas ortodonticas sobre la mandíbula

Principios de la modificación del crecimiento

Se da por la irradiación de fuerzas ortodonticas a través de los dientes hacia las bases óseas

En el maxilar, parece ser que la tensión que soportan las suturas de sujeción estimulan la formación de nuevo tejido óseo

La mandíbula recibe empuje anteroposterior y como respuesta, el proceso condilar crece hacia arriba y atrás

Las presiones que se oponen la mov. Antero inferior limitan el movimiento, mientras que las de impulso hacia delante y abajo lo impulsan

Efectos sobre el tercio medio y el maxilar superior

Las suturas con el h. cigomatico, placas pterigoideas y región frontonasal e interpalatina reaccionan el ser separadas y estimular el crecimiento (250 gr aprox.)

Fuerzas de 250 a 500 gr. por lado

Dirección de fuerzas ligeramente por encima del plano oclusal (arco facial)

Duración de fuerzas de 12 a 14 hrs. diarias

Duración promedio de 12 o 18 meses

8 años de edad (tracción anterior)(mascara facial)

Consideraciones para redirigir al maxilar

El efecto sobre el tercio medio varia de acuerdo a la fuerza aplicada, si la fuerza es de tracción anterior (mascara facial) se obtendrá un maxilar mas protrusivo y un perfil ligeramente mas convexo

La fuerza retrusiva (atracción posterior) impide el crecimiento anterior de la premaxila al limitar la separación de las suturas y ayuda a la obtención de un perfil mas recto (arco facial)

Efectos sobre la mandíbula

Se cree que el crecimiento mandibular esta en intima relación con la translación del condilo fuera de la cavidad glenoidea y que una presión adecuada sobre la articulación de manera intermitente podrían restringir el crecimiento mandibular

MandíbulaAbierta

Mandíbula CerradaMandíbula Cerrada

mentonera

Se puede utilizar para rotar la mandíbula hacia abajo y hacia atrás reorientando el crecimiento mandibular mas que restringiéndolo aumentando la altura facial anterior mediante una rotación posteroinferior; lo mismo ocurre con los aparatos funcionales CIII

Estimulación de la mandíbula

Mecanismos para la protrusion mandibular:

Pasivo: que mantiene a la mandíbula adelantada mediante un aparato ortopedico

Activo: mediante la función muscular al posicionar la mandíbula solo unos milímetros, si es excesivo los músculos quedan silenciados en vez de activados

La respuesta de la ATM a la protrusion mandibular en la neoformacion osea en la pared posterior de la fosa glenoidea