ANALIZA BIOMECANICA A MISCARILOR DE INCHIDERE A MANDIBULEI
Unul dintre cele mai importante aspecte a miscarilor mandibulei este modul in care condilul mandibular se misca de-a lungul suprafetei articulare a craniului. In timpul miscarii de deschidere el aluneca din fosa mandibulara spre eminenta articulara pe o directie spre inainte (si inapoi). Muschiul pterigoidian lateral pare sa aiba un rol major in acesta miscare. Cand mandibula se inchide condilul se misca in directia opusa. Muschii conectati direct la condil nu sunt bine orientati pentru a controla modul in care condilul efectueaza aceasta miscare. Osborn a propus (pentru miscarile de deschidere, dar aplicabil si pentru cele de inchidere) faptul ca ligamentele joaca un rol important in ghidarea condilului. Marea libertate de miscare de la nivelul articulatiilor necesita ca ligamentele sa fie relativ extensibile. Mai departe, influentele muschilor masticatori, care sunt sursa primara a fotelor din mandibula in timpul inchiderii acesteia, sunt neglijate. In timpul disfunctiei cranio-mandibualre, s-au observat nu numai cai condilene aberante, dar si necesitati aberante la nivelul muschilor. Deci trebuie sa existe o relatie intre calea caracteristuica a condilului mandibular in timpul miscarii si fortele musculare asociate. [2]
In studiul prezent, aceste considerari au fost sustinute de ipoteza ca miscarile mandibulare sunt mai intai rezultatul unei interactiuni intre fortele musculare si miscarile generate de suprafetele articulare. Mai departe, s-a sustinut ipoteza ca ligamentele sunt putin implicate in ghidarea mandibulei in miscarile normale de inchidere. Pentru a testa aceasta s-a dezvoltat un model biomecanic in care miscarea mandibulei este vazuta ca o functie a fotelor musculare. Testul s-a facut pentru miscari simetrice.
Modelul
Simularea miscarilor mandibulei a fost realizata de un model dinamic de sase grade libertate imprimata unui computer. Acest program determina simulari dinamice prin rezolvarea unor ecuatii diferentiale. Modelul este constituit din mandibula, modelata ca un corp rigid, care este apt sa se miste liber in spatiu tridimensional si poate sa loveasca (sau sa se sprijine) pe structurile inconjuratoare. Aceste structurii, reprezentate de parti ale craniului pot fi arbitrar reprezentate in model. Miscarea fost controlata de forte aplicate mandibulei. Aceste forte produc (translational si rotational) acceleratii conform legilor lui Newton. Pe de o parte, aceste au fost generate de unitatile musculare (in modelul prezent, fotele musculare sunt considerate a fi independente), iar pe de alta parte, de craniu prin trecearea fortelor la nivelul punctelor de contact ale articulatiilor si la nivelul punctelor de miscare. De asemenea fortele de inertie sunt implicate, in raport cu centru de gravitatie a mandibulei.[5]
Pozitia centrului de gravitatie a mandibulei la inceputul miscarii este folosita ca fiind originea sistemului coordinativ cartezian drept, ce a fixat de craniu (axul Z pozitiv directionat perpendicular pe planul ocluzal al mandibulei; axul X pozitiv directionat anterior; axul Y pozitiv directionat spre stanga). Un sistem similar de coordonate a fost atasat mandibulei. La inceputul miscarii, ambele sisteme au pozitii si orientari identice.
Mandibula poate veni in contact cu craniul la nivelul articulatiei temporo-mandibulare si a punctelor de ocluzie. In modelul prezent aceste contacte sunt elastice si stabile. [4]
Articulatia temporo-mandibulara implica fosa mandibulara si emineta articulara a craniului deasupra, si condilul mandibular dedesupt. Intr-o vedere laterala structurile adiacente ale suprafetelor articulare ale craniului sunt fie concave fie convexe. O vedere caudala arata faptul ca directia lor este angulara (de la 10 ° la 20 °) fata de planul median. Condilul mandibular este elipsoidal, cu axul lung perpendicular pe directia primara a suprafetei articulara a craniului. Condilul mandibular a fost modelat ca o sfera si suprafetele articulare ale craniului ca un plan curb ( z=f (x,y) ), folosind o functie polinominala de gradul trei:
Fiecare punct de contact a fost modelat ca o structura individuala localizata la nivelul suprafetei ocluzale a unui dinte de la nivelul mandibulei. A fost capabil sa vina in contact cu o suprafata suficienta, coincizand cu planul ocluzal al maxilarului. Unitatile musculare au fost modelate prin forte individuale atasate punctelor de insertie ale muschilor la nivelul mandibulei si directionate la nivelul punctelor de origine.[2]
Se foloseste un cadavru feminin, caucazian, de 56 de ani pentru a obtine date geometrice. Materialul a fost perfuzat in mod obisnuit. Gura este inchisa, exista 12 dinti in dentitia superioara si 12 in dentitia inferioara. Masuratorilor au fost luate din partea dreapta a capului, iar partea stanga a fost folosita ca o imagine in oglinda.[3]
Dezavantajele modelului
Articulatia temporo-mandibulara este complexa. Suprafetele sale articulare sunt neregulate ca forma si acoperite cu cartilagiu vasco-elastic. Distributia fortelor pe suprafata este influentata de un disc articular. In model, acest lucru a fost mult simplificat. Suprafetele articulare au fost modelate ca structuri elastice liniare cu forma obisnuita. Grosimea discului a fost inclusa in estimarile despre elasticitate. In timp ce distributia fortelor maxiliare nu este obiectul acestui studiu, discul nu a fost inclus ca o structura separata. Din acelasi motiv si pentru a evita coincidentele forma-dependenta, formele suprafetelor articulare au fost simplificate cat mai mult posibil. [1]
Observatii
In urma realizarii studiului s-a constatat:
Ocluzia
In timpul functiei normale, contactul in regiunea molara poate fi considerat ca echivalent cu mandibula inchisa. De aceea, s-a simplificat influenta arcului dentar prin definirea punctelor de ocluzie numai in regiunea molara. Miscarile muschilor temporali sunt modificate. Datorita lipsei din model a incisivilor, incisivii mandibulei ajung superior in dreptul arcului alveolar superior.
Fortele musculare
Fortele musculare aplicate in acest studiu sunt relativ mici in comparatie cu puterea intrinseca a unor muschi masticatori. S-a aplicat aceasta magnitudine pentru ca poate fi exercitata si de cele mai mici parti musculare (partea superioara a muschiului pterigoidian lateral), dupa cum s-a estimat in vivo. Rezultatele prezente arata ca in medie, miscarile mandibulei incep si se opresc aproape rapid. Aceasta este in contrast cu miscarile naturale care sunt mult mai lente. S-au modelat forte musculare ca trepte de raspuns la magnitudinea constanta. In realitate, nivelele de activare a muschilor nu sunt constante si fortelor lor productive sunt mult infuentate de modificarea velocitatii miscarii si cea a lungimii sarcomerelor. Mai mult, miscarile naturale de inchidere ale mandibulei nu sunt controlate de o singura pereche de muschi masticatori ci de o combinatie de muschi. S-a aratat ca diferentele de sincronizare dintre contractilitatea muschilor sunt importante in obtinerea unor miscari lente. Includerea acestor proprietati in model va duce sigur la miscari mai realistice, dar va ascunde considerabil contributiile diferitilor muschi masticatori la inchiderea mandibulei.
Frecarea mandibulei
Influenta incarcarii elastice si vascotice intr-o miscare a mandibulei a fost deja discutata. Modelele incluzand muschii scheletici pot simula vascozitatea ca o proprietate musculara pasiva. De vreme ce nu s-au modelat proprietatile dinamice ale muschilor, s-a ales introducerea frecarii mandibulare. In timp ce magnitudinea acestui parametru nu poate fi exprimata de nici un estimator viabil, trebuie aplicat un numar mic arbitrar sufiecient de mare incat sa mentina o stabilitate a modelului. Valoarea frecarii afecteaza numai viteza si nu traiectoria miscarii mandibulare. Trabuie realizat faptul ca acest parametru nu este neaparat izotopic si liniar. Deci poate avea efecte mai mari asupra relatiei dintre fortele musculare si miscarile mandibulare, prevazuta de acest model.
Sincronizarea
Sincronizarea miscarilor de inchidere a mandibulei pentru maseter si muschiul pterigoidian a fost rezonabila. S-a demonstrat oricum ca e independenta de valoarea frecarii mandibulare. Mai departe, miscarile vor fi accelerate daca fortele musculare cresc. Timpii mentionati sunt considerati precauti si trebuie interpretati calitativ. [2]
Concluzii
Acest studiu implica interactiunea complexa dintre fortele musculare active si cele pasive imprimate structurii in timpul miscarii de inchidere ale mandibulei. S-a acceptat ca ligamentele articulatiilor joaca un rol major in transmiterea condiliana in timpul acestor miscari. In timp ce aceste ligamente permit o rata inalta a miscarilor, s-a stabilit ca ele nu sunt implicate direct in trasmiterea fortei prin articulatii. De aceea s-a presupus ca fortele musculare si constrangerile miscarilor cauzate de suprafetele articulare necesita o conditie suficienta si necesara pentru a genera miscari obisnuite de inchidere a mandibulei. Aceasta ipoteza a fost testata prin analize biomecanice. Un model matematic dinamic de sase grade libertate a sistemului masticator uman a fost dezvoltat pentru analizele calitative ale diferitilor muschi masticatori implicati in acest tip de miscari ale mandibulei. In miscarile de inchidere simulate, s-a descoperit ca miscarea observata in mod normal, ce include o miscare condiliana de pendulare-rostogolire de-a lungul suprafetei articulare, poate fi generata de diferite perechi separate de muschi masticatori, dintre care unele parti ale maseterului la fel ca si muschiul pterigoidian median par sa fie cei mai potriviti sa realizeze aceasta miscare.
Rezultatele par a fi in contradictoriu cu parerea generala, ca muschiul cu o componenta de forta directionata preventiv poate sa nu fie potrivit pentru generarea miscarilor mandibulare prin care miscarile condililor sunt spre inapoi. Rezultatele pot fi, oricum, explicate prin analizele biomecanice ce includ nu numai muschiul si fortele articulatiilor cum se obisnuieste in testele standard anatomice, ci si sensurile generate de aceste forte.
Bibliografie
KOOLSTRA J.H., van EIJEDEN T.M.G.J., WEIJES W.A. - "Three Dimensional Mathematical Model of Masticatory System", J. Biomechan 21:563-576.
KOOLSTRA J.H. and T.M.G.J van EIJEDEN - "Biomechanical Analysis of Jaw-Closing Mouvements", J. Dent Res 74 (9): 1564-1570, september, 1995.
VISSER A., McCaroll R.S., NAEIJE M. (1992) -"Masticatory Activity in Different Jaw Relations During Clenching Efforts" J.Dent. Ress 71:372-379.
BURLUI VASILE & colab. - Gnatologie, editura Apolonia, Iasi 2000.
VAN EIJDEN T.M.G.J., KLOK E.M., WEIJS W.A., KOOLSTRA J.H. - "Mechanical Capabilities of the Human Jaw Muscles Compared With a Mathematical Model", Arch Oral Biol 33:819-823.
