Biomecánica aplicada a la ortodoncia
Introducción :
El término ortodoncia aún no había nacido cuando era evidente la relación entre la fuerza y el movimiento dentario.
Hoy en día, la ortodoncia se practica prácticamente en todo el mundo y el arsenal terapéutico incluye varios centenares de técnicas que pretenden ser cada vez más “simples” y “automáticas”. Muchos autores insisten en la importancia de la biomecánica en la ODF que todo ortodoncista debe dominar para poder comprender, con la facilidad y rigor necesarios, la esencia física y mecánica de los aparatos y técnicas que utiliza.
I. Reacciones tisulares:
1. los elementos presentes
- Hueso
Describimos:
- El hueso cortical que constituye los bordes y límites óseos maxilares y mandibulares;
- El hueso esponjoso o trabecular que ocupa el espacio entre áreas de hueso cortical.
El hueso cortical tiene una función de soporte (sobre todo muscular), por lo que es mucho más denso y está calcificado en un 80 o 90%.
El hueso trabecular desempeña un papel como reservorio de médula ósea involucrado en la hematopoyesis. Su calcificación es del 15 al 25%.
- Laminado duro
Es el hueso que rodea al diente y su espacio ligamentario. Está formada por hueso delgado y compacto perforado con numerosos agujeros (lámina cribiforme).
Estas perforaciones establecen comunicación con los espacios medulares vecinos y permiten que el espacio del ligamento lleno de líquido actúe como un amortiguador hidroneumático para el diente.
- Espacio del ligamento:
Está lleno de líquido, células (fibroblastos, células medulares, células óseas, células sanguíneas), vasos sanguíneos, fibras nerviosas y, por supuesto, fibras de colágeno que constituyen el desmodonte: el ligamento periodontal.
Este ligamento se extiende desde la lámina dura, donde se ancla en la lámina del hueso cortical, hasta el cemento que cubre la raíz del diente.
- Cemento:
Está formado por células que producen una matriz calcificada. Cubre la dentina radicular y permite el anclaje del desmodonte.
- Conceptos biológicos del movimiento dentario:
- Fenómeno de remodelación:
Entre todos los elementos presentes, la mayoría están sujetos a fenómenos de remodelación, cuya alteración permite el movimiento terapéutico de los dientes.
- Tejido óseo
Los cambios se están produciendo en zonas muy localizadas.
La reabsorción osteoclástica precede a la aposición según una secuencia: activación-reabsorción-inversión-formación (ARIF):
- activación:
- reclutamiento de preosteoclastos;
- reconocimiento del área ósea a reabsorber;
- fijación de preosteoclastos a la superficie;
- fusión de preosteoclastos en osteoclastos multinucleados;
- absorción:
- Los osteoclastos destruyen el tejido óseo;
- Inversión:
- participación de células mononucleares como los macrófagos, que establecen el límite entre el hueso nuevo y el hueso viejo (línea de cemento);
- reclutamiento de preosteoblastos que se diferencian en osteoblastos;
- capacitación:
- aposición de tejido osteoide a lo largo de la línea del cemento;
- mineralización.
A esta secuencia ARIF le sigue una denominada fase de quiescencia, en la que el hueso nuevo se recubre con células limítrofes.
Biomecánica aplicada a la ortodoncia
Regulación de la remodelación ósea:
Factores generales
Las hormonas calciotrópicas más importantes así como
minerales, especialmente iones de calcio y fosfato.
Factores locales:
Muchos son sintetizados por las células óseas, pero otros provienen de células del sistema inmune o hematopoyético, y se encuentran en el microambiente óseo.
- Distinguimos: citocinas (interleucinas), prostaglandina estimula la resorción ósea.
- Ligamento alveolodental:
El ligamento es un tejido conectivo compuesto por muchas células y una matriz extracelular.
Células
- Fibroblastos en mayoría.
- Osteoblastos a nivel del hueso alveolar cerca del ligamento.
- Cementoblastos a nivel de la raíz dentaria.
- Células escapadas de los capilares (linfocitos, macrófagos y mastocitos) y células de los espacios medulares vecinos.
Matriz extracelular
- Sustancia fundamental.
- Fibras periodontales (colágeno, reticulina, oxitalasa).
También hay una red de capilares y terminaciones nerviosas.
El ligamento alveolodental desempeña un doble papel durante la remodelación:
- Tiene su propia capacidad de remodelación;
- Tiene un papel regulador en la remodelación ósea.
- Remodelación de ligamentos
Ya conocemos el papel de los fibroblastos en la síntesis de colágeno, además tendrían las mismas propiedades que los macrófagos con posibilidad de fagocitosis, y probablemente serían los responsables de la degradación del colágeno, dada la rareza de los macrófagos,
Todas estas operaciones se realizan en presencia de vitamina C y pueden ser realizadas simultáneamente por el fibroblasto.
- Migración fisiológica de los dientes
A lo largo de la vida de cada individuo, los dientes se mueven. El desplazamiento se debe a la migración fisiológica del germen y del diente.
Los cambios en la posición del germen serían causados principalmente por el crecimiento de las estructuras dentales y la remodelación concomitante de los tejidos vecinos, es decir, el hueso alveolar, la encía, el ligamento alveolodental.
Las consecuencias de esta migración se encuentran principalmente en dos áreas
- zona alveolar;
- zona desmodontal.
A nivel del hueso alveolar
Según Baron, durante la migración fisiológica, “cada trabécula ósea tiende a mantener su espesor constante”. Por lo tanto, explica que siempre que hay reabsorción en el lado de la lámina cribiforme, hay aposición en el otro lado y viceversa.
A nivel de ligamentos
El desmodonte es un tejido conectivo fibroso y por tanto tiene un cierto recambio ; La migración fisiológica de los dientes acentúa su ritmo de renovación celular y fibrilar creando una adaptación permanente a la nueva posición del diente. Durante todo el movimiento, el ancho del ligamento permanece constante.
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- Aplicar fuerza a un diente:
3.1 Efectos inmediatos
En el momento de la aplicación de la fuerza se produce un desplazamiento rápido del diente correspondiente al compromiso del ligamento y del sistema hidroneumático desmodontal, siendo expulsados los líquidos desde las zonas de presión hacia las zonas de tensión y los espacios medulares vecinos. Esta deformación tiene un límite, y si la fuerza continúa, el desplazamiento continúa gracias a las posibilidades de deformación del hueso alveolar.
Si la fuerza aumenta aún más, se producirá una deformación del diente, pero esto va más allá del alcance de las fuerzas utilizadas en la terapia de ortodoncia.
Si la fuerza cesa, se produce un retorno más o menos rápido a la normalidad.
Si la fuerza continúa, nuevos eventos ocurren en respuesta a este nuevo equilibrio.
3.2 Efectos a largo plazo
Ahora conviene distinguir diferentes áreas:
- zona de presión (con reducción del espacio del ligamento);
- zona de tensión (con aumento del espacio del ligamento);
- zona intermedia donde no hay variación en el espacio ligamentario pero donde las fibras de colágeno están en tensión o relajadas.
Lado de presión
Área donde la presión es baja
El espacio desmodontal se estrecha, provocando compresión del tejido conectivo y de los vasos. La vascularización se altera pero aún puede ocurrir, lo que permite que los elementos celulares lleguen al área comprimida. El cuerpo intentará entonces recrear el espacio desmodontal normal. Para ello intervienen los osteoclastos que reabsorberán la placa cribosa correspondiente a la zona sometida a compresión: reabsorción ósea directa.
Zona donde la presión es alta
Si la zona está sometida a una mayor compresión la vascularización es imposible.
Se produce degeneración de tejidos no vascularizados y formación de una zona hialina.
Los tejidos buscan recrear un nuevo equilibrio. Pero la zona hialina es inaccesible a la vascularización y a las células. Para poder absorberlo, el cuerpo utiliza un método indirecto: la absorción indirecta. Los osteoclastos invaden los espacios medulares adyacentes a la zona hialina, luego reabsorben la pared alveolar hasta llegar a la zona hialina, que luego es accesible a los osteoclastos. Luego se puede mover el diente.
Lado de tensión
Las reacciones del tejido son muy similares a las observadas en el lado de la presión, pero en la dirección opuesta.
Si la fuerza es leve se produce ensanchamiento del ligamento y de los espacios vasculares. Aparecen numerosos osteoblastos que son activos a partir del segundo día, permitiendo la aposición ósea.
Si la fuerza es mayor se produce una producción de numerosas células osteoclásticas y la aparición de lesiones ligamentosas. Demasiada fuerza puede provocar desgarro fibrilar.
Después de un breve periodo de latencia (unas horas), aparecen las células osteogénicas. Los osteoblastos luego secretan tejido osteoide que se mineraliza y permite la aposición ósea.
Zona intermedia
Se trata de zonas donde no hay cambios en el espesor desmodontal. Por otro lado, las fibras se ponen en tensión o se liberan. Su anclaje óseo refleja por tanto una relajación o una tensión a nivel del hueso.
- Mecanismos de transformación de una fuerza en movimiento dental
Aquí intentaremos analizar los mecanismos que transforman un componente físico, la fuerza, en fenómenos histológicos y celulares que dan lugar a otro fenómeno físico: el movimiento dentario.
Al aplicar fuerza sobre un diente, hemos visto que se produce una modificación del espacio ligamentario con:
- creación de zonas de presión y tensión;
- movimientos fluidos.
Esto produce deformaciones en las siguientes zonas:
- elementos celulares;
- elementos vasculares y nerviosos;
- elementos de la matriz extracelular.
Respuesta celular: remodelación
- A nivel óseo
Los osteoblastos son células fundamentales en la regulación y coordinación de la remodelación ósea.
Reciben señales que provocan la formación de colagenasa que conduce a la eliminación de colágeno y permite la reabsorción ósea por los osteoclastos.
- A nivel de ligamentos
El fibroblasto gestiona simultáneamente la síntesis pero también la degradación del colágeno reduciendo:
- proliferación de células óseas;
- la producción de fosfatasa alcalina, que es una de las enzimas fundamentales de la remodelación ósea.
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- Resistencia ideal desde el punto de vista histológico
- Fuerza ligera – fuerza pesada
Muchos autores han intentado cuantificar esta fuerza ideal para la cual la velocidad del movimiento dentario es máxima sin producir daño tisular.
| Fuerza de luz | Fuerza pesada | |
| 0-1 segundo | El hueso alveolar se deforma con la aparición de fenómenos bioeléctricos dentro del hueso. | |
| 1-2 segundos | Los líquidos del ligamento se expulsan de la zona comprimida y el diente se desplaza hacia el espacio del ligamento. | |
| 3-5 segundos | Lado de presión Lado de tensión Vx comprimida Vx dilatada (parcialmente obliterada) Fibras y células deformadas | Lado de presión Lado de tensión Vx obliterado Vx dilatado Fibras y células muy deformadas, lisis celular |
| 2 días | Movimiento dentario con remodelación alveolar | |
| 7-14 días | La reabsorción indirecta alcanza la zona hialinaDesplazamiento dentario | |
- Daño tisular
Pueden ser irreversibles y afectar:
- el diente (rizálisis);
- el periodonto (pérdida de la inserción epitelial y del hueso marginal).
- Reabsorciones radiculares :
Se deben a las altas presiones y afectan especialmente a las zonas de presión durante este movimiento:
- ápice durante la ingresión;
- Presión de la raíz lateral durante la traducción
- Lesiones periodontales
Podemos tener:
- Ventanas provocadas por excesiva velocidad de desplazamiento o fuerzas pesadas;
- Fisuras gingivales realizadas con cierre de espacios de extracción con altas velocidades;
- Pérdida de unión epitelial y hueso marginal.
segundo. Biomecánica:
1. Definición de biomecánica:
Bio: Bios = vida
Mecánica: Mekhani = máquina
La biomecánica es la mecánica física aplicada a los seres vivos.
– Parte biológica: el diente + periodonto
– Parte mecánica: son los sistemas que permiten aplicar fuerzas.
- Nociones mecánicas de cuerpo desplazado:
2.1. La fuerza:
Concepto fundamental de la física: Causa de la deformación de un cuerpo o de la modificación de su estado de reposo o de movimiento.
Se caracteriza por cuatro elementos:
- intensidad;
- el significado;
- la gestión;
- El punto de aplicación.
2.2 Par de fuerzas:
Es un conjunto de dos fuerzas paralelas, de la misma intensidad y direcciones opuestas. El torque tiende a provocar la rotación del sólido al que se aplica.
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2.3 Centro de resistencia: hipomocleo
Una fuerza cuya línea de acción pasa por el hipomocleo provoca una traslación del diente.
La noción de centro de resistencia es fundamental y su ubicación, incluso aproximada, es suficiente para predecir movimientos. En nuestra práctica se puede considerar fijo y ubicado entre el tercio medio y apical de la raíz.
2.4 Centro de rotación:
Punto alrededor del cual el diente realiza un movimiento de rotación.
- Momento de fuerza:
M = F x D
3. Concepto de anclaje:
3.1 Definición: resistencia de un cuerpo al desplazamiento
Para mover el cuerpo se necesita una fuerza impulsora > una fuerza resistente.
Resistencia estable: punto de anclaje de la fuerza.
Resistencia al movimiento: punto de aplicación y resistencia del diente a mover.
3.2 Trinomio de DENEVREZE:
RS=Rm>F: Sin movimiento
RS=Rm<F: Desplazamiento igual y simétrico
F>Rs>Rm: Desplazamiento desigual
Rs>F>Rm: Movimiento de ortodoncia deseado
Rs<F<Rm: Pérdida de anclaje.
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4. CARACTERÍSTICAS DE UNA FUERZA ORTODÓNTICA:
- Intensidad :
- Fuerzas de ortodoncia: “Biológicas”.
- Resistencia óptima: Desplazamiento por reabsorción ósea sin lesiones periodontales.
- Dirección:
Vertical, horizontal, oblicua.
- Relación momento/fuerza.
- Paso :
– Intermitente: Periodos sin ningún dispositivo (FEB usado 14 horas/día).
– Continuo: largo periodo de actividad, energía que disminuye muy gradualmente.
– Discontinua: disminución rápida de la fuerza con el desplazamiento
5. Movimientos dentales en ODF:
7.1. Desplazamientos debidos a fuerzas horizontales:
- Versión Movimiento (Inclinación):
- Movimiento de enderezamiento después de la versión (enderezamiento)
- Movimiento traslacional (movimiento corporal).
7.2. Desplazamientos debidos a fuerzas verticales:
- Egresión: desplazamiento del diente en dirección de su erupción .
- Ingresión : dirección opuesta a la erupción.
- Rotación : Rotación de la corona alrededor de su eje.
6. Factores fisiológicos individuales que complican el sistema mecánico:
- Factores generales:
- Metabolismo de los alimentos.
- Embarazo
- Edad.
- Densidad ósea.
- Ciclo celular.
- Ritmo biológico.
- Factores locales:
- Factores anatómicos
- Factores histológicos.
- Pérdida de altura del hueso alveolar.
- Factores funcionales.
Conclusión :
El conocimiento de las nociones fundamentales de la biomecánica en ODF nos permite no sólo hacer la elección en cuanto a las distintas técnicas de ortodoncia que nos permitan alcanzar nuestros objetivos terapéuticos sino también saber utilizarlas para tratar lo más rápidamente posible respetando la integridad de los tejidos.
Biomecánica aplicada a la ortodoncia
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