I.
PENDAHULUAN
Mekanika adalah salah satu cabang ilmu dari bidang ilmu fisika yang mempelajari gerakan dan perubahan bentuk suatu materi yang diakibatkan oleh gangguan mekanik yang disebut gaya. Mekanika teknik atau disebut juga dengan mekanika terapan adalah ilmu yang mempelajari penerapan dari prinsip-prinpsip mekanika. Mekanika terapan mempelajari analisis dan disain dari sistem mekanik. Biomekanika didefinisikan sebagai bidang ilmu aplikasi mekanika pada sistem biologi. Biomekanika merupakan kombinasi antara disiplin ilmu mekanika terapan dan ilmu-ilmu biologi dan fisiologi. Biomekanika menyangkut tubuh manusia dan hampir semua tubuh mahluk hidup.
Dalam
biomekanika
prinsip-prinsip
mekanika
dipakai
dalam
penyusunan konsep, analisis, disain dan pengembangan peralatan dan sistem dalam biologi dan kedokteran (Penjastar; 2013). Salah satu penerapan biomekanika dalam ilmu kedokteran gigi yaitu perawatan ortodonti. Ortodonti merupakan cabang ilmu kedokteran gigi dengan dengan ruang lingkup pembahasan meliputi upaya preventif, interseptif dan korektif terhadap maloklusi atau abnormalitas lain yang terjadi pada dentokraniofasial. “Orthodontics” Orthodontics” berasal dari bahasa Yunani, orthos berarti benar, lurus dan dentos berarti gigi. Tahun 1922, British Society for the Study of Orthodontics membuat defenisi “Ortodonti” adalah ilmu yang secara khusus membahas pertumbuhan dan perkembangan rahang dan wajah dan pengaruhnya terhadap t erhadap posisi gigi, yang dan secara umum mempelajari pengaruh internal dan eksternal terhadap pertumbuhan dan perkembangan, pencegahan serta koreksi pada
1
perkembangan yang menyimpang men yimpang dan terhambat” terhambat ” (Rahardjo; 2010 dan Ikorti; 2013). Perawatan ortodonti bertujuan mendapatkan penampilan dentofasial yang menyenangkan secara estetika yaitu dengan menghilangkan susunan gigi yang berjejal, mengoreksi penyimpangan rotasional dan apikal dari gigi-geligi, mengoreksi hubungan antar insisal serta menciptakan hubungan oklusi gigi geligi yang baik. Dalam mengembalikan posisi gigi agar mendapatkan oklusi yang normal ini diperlukan pergerakan gigi (Ikorti; 2013). Oleh karena itu prinsip-prinsip biomekanika sangat berperan dalam ilmu ortodonti. Biomekanika ortodonti mempelajari efek biologis jaringan pendukung gigi akibat dari perawatan ortodonti secara mekanik dan beberapa macam hal yang berhubungan dengan kekuatan mekanik, diantaranya adalah reaksi jaringan pendukung gigi dan kekuatan ortodonti yang mencakup tentang macam-macam sistim pemberian kekuatan, macam-macam gerakan gigi, serta sistim penjangkaran (Anchorage) (Ardhana; 2010).
2
II.
PEMBAHASAN
A. Pergerakan Gigi
Pergerakan gigi dapat terjadi secara fisiologis dan patologis. Kedua jenis pergerakan tersebut dapat diketahui bahwa keadaan gigi dan struktur jaringan pendukungnya mengalami perubahan, misalnya pada gigi yang terdapat diantara daerah diastema maka gigi tersebut akan bergerak ke daerah yang kosong (Balajhi; 1997). Pergerakan gigi secara fisiologis dapat terjadi pada gigi-geligi dalam masa perkembangan yaitu bergerak ke mesial, distal, dan anterior, sebagai contoh pergerakan ke depan ( anterior ) dari gigi-geligi disebut migrasi mesial fisiologis. Pergerakan gigi secara fisiologis ini diperkirakan dapat berlangsung sepanjang hidup apabila ada kesempatan gigi-geligi untuk bergerak (Balajhi;1997). Pergerakan fisiologis gigi secara alami terjadi selama dan setelah gigi erupsi. Pergerakan tersebut meliputi (Foster; 1997): a. gigi erupsi b. gigi migrasi c. perubahan posisi gigi selama mastikasi Erupsi gigi
Erupsi gigi adalah pergerakan aksial gigi dari posisi perkembangannya dalam rahang keposisi akhirnya dalam rongga mulut. Sejumlah teori yang menjelaskan bagaimana proses erupsi terjadi yaitu (Daliemunthe; 2005) : 1. Teori tekanan darah
3
Tekanan vaskular ini menyebabkan pergerakan aksial pada gigi. 2. Perkembangan akar Gigi bergeser lebih banyak selama erupsi daripada peningkatan panjang akar. 3. Hamnock ligamen Jaringan fibrosa ini membentuk jaringan di bawah akar yang berkembang dan kaya akan cairan. Akar yang berkembang menguatkan dirinya melawan berkas jaringan, yang mana menggunakan kekuatan langsung dari oklusal gigi. 4. Ligamen periodontal traction Ligamen periodontal kaya akan fibroblas yang terdiri dari jaringan kontraktil. Kontraksi serat periodontal ini (terutama kelompok serat melintang) akan menghasilkan pergerakan aksial pada gigi. Migrasi gigi
Migrasi mengacu pada perubahan minor posisi yang terlihat setelah erupsi gigi. Gigi geligi manusia menunjukkan untuk bergerak kearah mesial dan oklusal. Namun pada mandibula menunjukkan variasi tertentu, migrasi gigi biasanya akibat proksimal dan pemakaian oklusal. Pemakaian oklusal dan proksimal mereka bergeser ke arah mesial dan oklusal untuk memelihara kontak intereproksimal dan oklusal (Foster, 1997). Perubahan posisi gigi selama mastikasi
Selama
mastikasi
gigi
dan
struktur
periodontal
menjasi
sasaran
kekuatan berata terus-menerus yang mana terjadi dalam 1 siklus pada 1 detik atau kurang dan berkisar dari 1-50 kg berdasarkan pada jenis makanan yang
4
dikunyah. Gigi (yang menjadi sasaran) untuk kekuatan besar ini, menunjukkan pergeseran ringan pada soketnya dan akibatnya kembali pada posisi semula segera setelah muatan dipindahkan (Daliemunthe; 2005). Pergerakan gigi secara patologis adalah berpindahnya posisi gigi akibat terganggunya keseimbangan antara faktor-faktor yang memelihara posisi gigi yang fisiologis oleh penyakit periodontal, misalnya mobiliti gigi yang menyebabkan posisi gigi berpindah dari posisi yang sebenarnya dan susunan gigi menjadi tidak teratur serta terjadinya maloklusi. Untuk mengembalikan posisi gigi agar mendapatkan oklusi yang normal maka diperlukan perawatan yang memerlukan pergerakan gigi yaitu dengan perawatan ortodonti (Foster; 1997).
B. Alat Ortodonti
Perawatan ortodonti adalah salah satu jenis perawatan yang dilakukan di bidang kedokteran gigi yang bertujuan mendapatkan penampilan dentofasial yang menyenangkan secara estetika yaitu dengan menghilangkan susunan gigi yang berjejal, mengoreksi penyimpangan rotasional dan apikal dari gigi-geligi, mengoreksi hubungan antar insisal serta menciptakan hubungan oklusi yang baik (William; 2000). Pergerakan gigi adalah basis dari perawatan ortodonti. Dalam menggerakkan gigi dari keadaan malposisi ke posisi yang diinginkan dibutuhkan alat ortodonti. Alat ortodonti dalam pemakaiannya di dalam mulut dibedakan menjadi 2 macam alat yaitu alat cekat (alat ortodonti yang hanya dapat dipasang dan dilepas oleh dokter gigi) dan alat lepasan (alat ortodonti
5
yang dapat dipasang dan dilepas oleh pasien sendiri (Foster; 1997 dan Rahardjo; 2010). Contoh alat ortodonto cekat (Ardhana; 2011) : a. Alat cekat Teknik Begg b. Alat cekat Teknik Edgewise c. Alat cekat Teknik Bioprogresive Konstruksi alat cekat lebih komplek dari alat lepasan. Terdriri dari 2 komponen (Ardhana; 2011): 1. Komponen pasif, berfungsi untuk mendukung komponen aktif : a. Band, berupa cincin logam yang biasanya disemenkan pada gigi penjangkar. b. Tube, berupa tabung logam yang biasanya dipatrikan pada band Molar. c. Bracket, berupa tempat perlekatan komponen aktif. 2. Komponen aktif berfungsi untuk menggerakkan gigi : a. Arch wire/ kawat busur berupa lengkung kawat yang dipasang pada slot bracket dan dimasukkan pada tube bukal. b. Sectional wire merupakan bagian dari kawat busur untuk menggerakkan gigi-gigi posterior seperti : Cuspid retractor. c. Auxillaries merupakan perlengkapan tambahan untuk menggerakkan gigi-gigi seperti pir-pir atau karet elastic.
6
Gambar 1 (Ardhana; 2011): Alat Ortodonti Cekat a. Buccal tube b. Molar Band c. Bracket d. Arch wire e. Auxilliary Spring Contoh alat ortodonti lepasan yaitu (Ardhana; 2011): a. Plat Dengan Pir-Pir Pembantu b. Plat Dengan Peninggi Gigitan c. Plat Ekspansi d. Aktivator/ Monoblock Komponen alat lepasan terdiri dari (Ardhana; 2011): A. Pelat Dasar / Baseplate B. Komponen Retentif : 1. Klamer / Clasp 2. Kait / Hook 3. Busur Labial / Labial Arch / Labial Bow (dalam keadaan pasif) C. Komponen Aktif : 1. Pir-pir Pembantu / Auxilliary Springs 2. Busur Labial / Labial Arch / Labial Bow 3. Skrup Ekspansi / Expansion Screw 4. Karet Elastik / Elastic Rubber
7
D. Komponen Pasif : 1. Busur Lingual / Lingual Arch / Mainwire 2. Peninggi Gigitan / Biteplane E Komponen Penjangkar : a. Verkeilung , b. Busur Labial dalam keadaan tidak aktif. c. Klamer -klamer . dan modifikasinya
Gambar 2 (Ardhana; 2011): Alat Ortodonti Lepasan A. Pelat Dasar / Baseplate B. Komponen Retentif C. Komponen Aktif D. Komponen Pasif E Komponen Penjangkar
C. Biomekanika Ortodonti
Perawatan ortodonti didasarkan pada prinsip apabila gigi diberikan tekanan yang terus-menerus maka akan terjadi pergerakan gigi. Tekanan tersebut menyebabkan perubahan (remodels) pada jaringan tulang disekitar gigi. Perubahan tersebut meliputi penambahan pada satu sisi dan pengurangan
8
di sisi yang lain. Proses ini menyebabkan adanya pergerakan dan penambahan dimensi tulang (Balajhi; 1997). Albin Oppenheim menyatakan “Pergerakan gigi secara biologis seperti yang terjadi pada pertumbuhan dan perkembangan gigi yang natural, tidak dapat diduplikasi atau ditiru dengan perawatan ortodonti. Oleh karena harus diketahui perubahan-perubahan yang terjadi di tulang, sementum dan jaringan pulpa” (Foster; 1997). Menurut Profitt, kekuatan yang optimal untuk pergerakan gigi secara ortodonti adalah kekuatan yang mampu menstimulasi aktivitas selular tanpa merusak pembuluh darah dalam ligamen periodontal (Tabel 1). Pada Tabel 1 dapat dilihat kekuatan yang optimal untuk mendapatkan pergerakan gigi tipping, bodily (translasi), penegakan akar, rotasi, ekstrusi dan intrusi (Bahirrah; 2004). Tabel 1. (Bahirrah; 2004) Kekuatan Optimal untuk Pergerakan Ortodonti
* Nilai ini tergantung pada besarnya ukuran gigi; nilai yang kecil cocok untuk gigi insisivus; nilai yang besar cocok untuk gigi posterior.
9
Respon Jaringan Periodontium terhadap Perawatan Ortodonti
Periodontium adalah jaringan pendukung gigi yang fungsinya sebagai peredam kejut terhadap tekanan pengunyahan. Gigi dikatakan dalam keadaan seimbang bilamana semua resultan dan momen gaya dari tekanan pengunyahan sama dengan 0 (nol). Jika semua tekanan yang mengenai mahkota gigi menimbulkan keseimbangan, maka jaringan periodontium tidak perlu mengadakan reaksi untuk mencapai keseimbangan pada mahkota gigi maka keseimbangan dicapai dengan kemampuan reaktif periodontium, proses untuk mencapai keseimbangan ini berlangsung terus menerus selama hidup secara fisiologi. (Ardhana; 2010)
Gambar 3. (Aulia; 2012) Gigi dan Jaringan Periodontium Alat ortodonti adalah alat untuk menimbulkan kekuatan mekanik ke periodontium, agar gigi bergerak sesuai dengan yang dikehendaki. Terlihat ada proses biologis antara kekuatan mekanik dengan bergeraknya gigi. Perawatan
10
ortodonti aktif pada dasarnya adalah adanya kemampuan jaringan periodontium untuk mengadakan remodeling. Prinsipnya adalah bahwa aktivasi sel yang melakukan remodeling menyebabkan gigi berpindah tempat, sedangkan kekuatan mekanik adalah merupakan rangsangan yang mengaktifkan sel tersebut (Bahirrah; 2004). Kekuatan mekanik dipakai untuk menggerakan gigi ke posisinya yang baru karena kemampuannya untuk membangkitkan aktivasi sel di dalam periodontium secara lokal. Mekanisme yang menyangkut aktivasi sel oleh kekuatan mekanis sampai sekarang belum diketahui dengan pasti, tetapi bukti bukti menunjukkan bahwa aliran listrik akan timbul di dalam jaringan periodontium yang tertekan (Ardhana; 2010). Respon biologis dari gigi dan jaringan pendukungnya tergantung pada besar dan lamanya tekanan yang diberikan pada gigi tersebut. Besar tekanan yang diberikan pada gigi baik yang ringan dan yang kuat akan mempengaruhi perubahan di ligamen periodontal. Dengan tekanan yang ringan, cairan ligamen periodontal akan keluar dan cadangan vaskularisasi akan terperas. Ini menimbulkan respon biokimia yang kompleks (Daliemunthe; 2005 dan Ardhana; 2010). Membrana periodontalis terletak diantara gigi dan tulang alveolus. Tekanan yang mengenai gigi akan menjepit membrana periodontalis. Tekanan yang kuat akan menyebabkan pembuluh darah tersumbat. Tersumbatnya pembuluh darah akan menyebabkan tidak aktifnya komponen sel-sel dalam membrana periodontalis dan mungkin akan menyebabkan matinya sel-sel
11
tersebut. Maka dari itu pemberian kekuatan tidak boleh terlampau kuat sehingga pembuluh darah menjadi tersumbat (Rahardjo; 2010). Perubahan pada Serabut-Serabut Periodontium
Principal fiber tertanam dalam cementum di satu sisi dan sisi lain tertanam pada tulang alveolus dan melanjutkan diri sebagai serabut-serabut Sharpey’s. Pada saat permukaan tulang alveolus diresorpsi, maka perlekatan (attachment) serabut-serabut tersebut akan lepas (Balajhi; 1997). Kraw dan Enlow mengatakan bahwa berkas-berkas serabut collagen dalam matrix organik tulang alveolus yang diresorpsi akan menyusun diri pada arah yang sama atau bergabung dengan principal fiber, dengan cara seperti itu maka kesinambungannya dengan tulang akan tetap terjaga. Serabut-serabut collagen tadi akan berlaku sebagai serabut Sharpey’s yang baru (William; 2000). Mereka menggambarkan
ada
tiga
zona
yang
spesifikasi
pada
serabut-serabut
periodontium (William; 2000): 1. Inner zone Tertanam dalam cementum. Zona ini terdiri dari mature collagen bundles yang relatif stabil. 2. External zone Tertanam dalam dinding alveolus. Zona ini dikatakan kurang stabil dan kadang-kadang dapat mengadakan perubahan. 3. Intermediate zone Zona ini sangat tidak stabil, terdiri dari immature collagen fiber, sangat mudah mengadakan perubahan. Bila gigi bergerak, serabut-serabut pada inner zone akan terbawa bersama gigi, sedangkan serabut-serabut pada external zone
12
akan lepas dari perlekatannya pada tulang yang diresorpsi. Serabut-serabut collagen dalam matrix tulang akan menyambungkan diri dengan serabutserabut baru dalam intermediate zone. Intermediate zone ini yang akan mengatur atau memelihara kesinambungan dan ukuran panjang pendeknya serabut. Dengan demikian maka sintesa collagen memegang peranan penting dalam mekanisme ini. Pengamatan dengan radioaktif menunjukkan bahwa sintesis kolagen lebih aktif di daerah crestal dan apical, sehingga daerah ini mengalami adaptasi lebih dulu kemudian baru diikuti oleh serabut-serabut oblique dan serabut-serabut horisontal. Adaptasi Bentuk Tulang
Hukum Wolf menyatakan bahwa tulang sewaktu-waktu membentuk dan merubah dirinya oleh karena tekanan, bertambah atau berkurang massanya untuk mengimbangi tekanan tersebut. Potensial listrik yang timbul akibat tekanan disebut “piezoelektrik”. Aliran listrik itu diduga akan memberi muatan kepada suatu makromolekul untuk berinteraksi dengan suatu reseptor pada dinding sel, sehingga sel yang berperan dalam proses remodeling akan bereaksi (William; 2000). Fenomena biolobis pada gerakan gigi secara ortodontik meliputi (Ardhana; 2010): 1. Stimulus (rangsangan/aksi) 2. Transducer 3. Respon (jawaban/reksi)
13
Gambar 4 (Ardhana; 2010) : Fenomena Biologis Gerakan Gigi Bila kekuatan dikenakan pada gigi, maka akan timbul daerah yang tertekan dan daerah yang tertarik. Daerah yang tertekan tulang diresorpsi; daerah yang tertarik tulang akan diaposisi. Daerah yang tertekan akan terjadi sesuai dengan arah kekuatan yang dikenakan, kekuatan akan menekan gigi ke dinding tulang alveolus dan membrana periodontalis akan terje pit diantara gigi dan dinding alveolus, dalam waktu singkat akan terjadi resorpsi tulang di daerah itu. Daerah yang berlawanan, gigi akan menjauhi dinding alveolus. Melebarnya ruang membrana periodontalis akan menimbulkan tarikan di daerah itu dan terjadi aposisi tulang (William; 2000) Proses remodeling tulang dirangsang oleh pemberian kekuatan pada gigi, menyebabkan gigi bergerak dan integritas tulang alveolus tetap terpelihara. Gigi akan bergerak dalam dua tahap ( Ardhana; 2010): 1. Segera setelah pemberian kekuatan, gigi akan bergerak baik oleh karena penekanan pada membrana periodontalis maupun oleh karena elastisitas tulang yang akan membengkok sedikit oleh tekanan. 2. Setelah periode diam, selanjutnya gigi akan bergerak searah pemberian tekanan oleh karena adanya resorpsi tulang alveolus. Proses remodeling dilakukan oleh osteocyti, yang terutama adalah osteoklas dan osteoblas. Sel-sel tersebut umumnya berasal dari dalam
14
membrana periodontalis, ada yang mengatakan bahwa sel-sel tersebut berasal dari pembuluh darah. Mekanisme permulaan tentunya harus ada rangsangan yang mampu merangsang osteoblast dan osteoclast menjadi aktif. Untuk aktivitasnya diperlukan banyak energi, sehingga dalam selnya banyak mengandung mitochondria. Dengan demikian dibutuhkan sistem vaskularisasi yang cukup dan sumber sel yang potensial dan dapat diaktifkan dengan cepat (William; 2000). a. Resorpsi Tulang Alveolus
Ada dua teori tentang resorpsi tulang alveolus, yaitu (Ardhana; 2010): Teori I, Bien (1966) mengatakan bahwa pembuluh darah dalam membrane periodontalis akan terjepit dan terjadi stenosis. Pembuluh darah akan mengembung, akibatnya gelembung gas (oksigen) keluar dari cairan darah dan meninggalkan pembuluh darah, sebagian kembali lagi tetapi sebagian ada yang terjebak spiculae pada tulang alveolus. Keadaan ini menyebabkan resorpsi tulang alveolus secara lokal. Bagaimana mekanisme oksigen dapatmerangsang resorpsi tulang sampai sekarang belum jelas, namun dalam teori ini dikatakan bahwa pembuluh darah memberikan gelembung-gelembung oksigen dan catu nutrisi yang sangat diperlukan untuk aktifitas sel. Teori II Menyatakan mekanisme terjadinya resorpsi yang lain ialah melibatkan efek hidrodinamik pada daerah yang tertekan dan sifat piezoelektrik tulang. Pemberian kekuatan akan menimbulkan tekanan hidrodinamik, karena membrana periodontalis berisi pembuluh darah dan cairan interstitiel. Tekanan ini akan diteruskan ke dinding tulang olveolus (Ardhana; 2010).
15
Permukaan tulang alveolus akan berubah bentuknya menjadi cembung, perubahan bentuk seperti ini dihubungkan dengan resorpsi tulang. Fenomena ini mungkin berhubungan dengan stimulasi listrik, sebab perubahan bentuk tulang akan menghasilkan aliran listrik. Muatan listrik didaerah yang tertekan (cembung) adalah muatan listrik positif. Peranan pembuluh darah disini adalah membantu meneruskan tekan hidrodinamik dan memberikan nutrisi untuk energi yang diperlukan dalam proses resorpsi tulang. Dasar molekuler yang menerangkan hubungan antara fenomena listrik dengan aktivitas osteoclast sampai sekarang belum jelas (Bahirrah; 2004). Ada dua macam resorpsi (Bahirrah; 2004) : 1. Frontal resorption Frontal resorption (resorpsi langsung) dapat terjadi apabila tekanan yang diberikan tidak melebihi tekanan pembuluh kapiler. Bila pembuluh darah dalam membrana periodontalis tidak tersumbat, maka resorpsi tulang terjadi langsung pada permukaan tulang. Setelah terdapat tekanan, osteoklas akan bekerja dalam waktu 2 hari dan diikuti dengan frontal resorption, yaitu sel-sel osteoklas akan merusak lamina dura dan meresorpsi daerah tersebut sehingga pergerakan gigi mulai terjadi (Bahirrah; 2004 dan Ardhana; 2010). 2. Undermining resorption/rear resorption Apabila tekanan besar diberikan pada gigi, pembuluh darah akan tertutup sehingga menyebabkan tidak adanya vaskularisasi. Hal tersebut akan menyebabkan terbentuknya jaringan nekrosis yang disebut juga dengan daerah hyalinized . Resorpsi mulai terjadi dari belakang daerah nekrosis tersebut sehingga disebut undermining resorption atau resorpsi tidak
16
langsung. Oleh karena itu, pergerakan gigi pada undermining resorption lebih
lama
dibandingkan
dengan frontal
resorption
karena
pada
undermining resorption terbentuk daerah hyalinized (Bahirrah; 2004). Tekanan yang besar selain menyebabkan timbulnya rasa sakit juga dapat menimbulkan kerusakan pada jaringan periodontal dan gigi itu sendiri, oleh karena itu tekanan yang besar sebaiknya dihindari (Bahirrah; 2004 dan Ardhana; 2010). Pada undermining resorption tidak terjadi langsung pada permukaan tulang tetapi mulai dari bone marrow (substantia spongiosa). Setelah resorpsi sampai pada permukaan tulang alveolus dan tekanan diterima sudah berkurang atau hilang berhenti maka invasi pembuluh darah akan te rjadi dan membrane periodontalis akan tumbuh kembali. Peristiwa tadi akan terjadi dalam 2 fase, yaitu (William; 2000): • Mula-mula jaringan nekrotik akan diserap • Kemudian akan diikuti dengan pembentukan komponen-komponen jaringan baru b. Aposisi Tulang Alveolus
Selama bergeraknya gigi, tulang baru diaposisikan di daerah tulang yang tertarik. Tulang baru diaposisikan pada permukaan tulang alveolus yang berhadapan dengan membrana periodontalis. Jika bundel-bundel principal fiber besar-besar biasanya matrix dideposisikan sepanjang serabutserabut tersebut diikuti dengan pembaentukan lamela baru. Bila bundelnya kecil-kecil, lapisan matrix akan dideposisikan lebih merata sepanjang permukaan tulang (William; 2000).
17
Sel yang melakukan proses aposisi adalah osteoblast. Sel-sel ini sangat membutuhkan energi seperti halnya osteoclast pada daerah resorpsi, maka dari itu juga sangat dibutuhkan catu darah yang cukup. Osteoblast bertambah jumlahnya dengan cara (Ardhana; 2010): • Proliferasi atau diferensiasi sel precursor dalam membrana periodontalis • Proliferasi atau diferensiasi perivascular stem cells. Proliferasi dan diferensiasi sel-sel ini terlihat satu atau dua hari setelah pemberian kekuatan. Pembuluh darah memegang peran penting dalam pemberian nutrisi dan oksigen serta material lain yang penting untuk sintesis tulang, disamping itu juga merupakan sumber osteoblast. Bagaimana tarikan pada membrana periodontalis dapat merangsang produksi osteoblas dan pembentukan tulang baru belum diketahui dengan jelas (Ardhana; 2010). Epker dan Frost mengatakan bahwa fenomena piezoelektrik terlibat dalam proses ini. Membrana periodontalis terikat kuat ke tulang alveolus, sehingga tarikan akan merubah struktur kristal tulang. Tulang akan menjadi cekung perubahan bentuk tulang semacam itu berlawanan dengan perubahan yang terjadi pada daerah yang tertekan. Perubahan ini dihubungkan dengan muatan listrik negatif yang akan merangsang pembentukan tulang baru. Seperti pada teori resorpsi, dasar molekulernya juga belum jelas (Bahirrah; 2004). Pada saat tulang terbentuk di permukaan alveolus, permukaan tulang akan bergerak ke arah bergeraknya gigi. Serabut-serabut dalam membrane
18
periodontalis akan tertanam dalam tulang baru dan akan menjadi serabut Sharpey’s yang baru (Foster; 1997). Respon Pembuluh Darah
Tekanan ringan akan merangsang frontal resorption, sebaliknya tekanan yang kuat akan menyebabkan vascular thrombosis dan akhirnya kematian
membrana
periodontalis.
Schwarz
menganjurkan
untuk
menggunakan kekuatan yang tidak sampai menyumbat aliran darah dalam menggerakan gigi. Kekuatan yang dianjurkan itu adalah tidak lebih dari 20 – 26 gram/cm2 (tekanan darah kapiler) (Ardhana; 2010). Sedangkan menurut Nikolai tekanan pembuluh kapiler sekitar 25-35 gr/cm2. Kekuatan lebih dari itu tidak hanya akan menyebabkan hyalinisasi tetapi bahkan dapat terjadi resorpsi akan atau kematian pulpa. Kesimpulannya adalah bahwa aktivitas seluler yang penting untuk resorpsi tulang dan memelihara jaringan periodontium adalah sangat tergantung pada catu darah yang cukup untuk nutrisi dan menyerap sisa-sisa metabolisme (Bahirrah; 2004). Remodeling Sekunder
Pada gerakan gigi secara ortodonti, ada daerah yang mengalami resorpsi dan aposisi. Tulang sering kali mengadakan resorpsi dari daerah bone marrow di sebalik daerah yang mengadakan aposisi, demikian juga tulang selalu dibentuk di permukaan bone marrow disebalik tulang cortical yang sedang mengalami resorpsi. Ini disebut remodeling sekunder. Remodeling sekunder berguna untuk mempertahankan ketebalan tulang dan mempertahankan hubungan antara gigi ke tulang alveolus agar relative konstan. William; 2000) Peristiwa ini adalah merupakan bukti dari fenomena adaptasi bentuk tulang seperti yang disebut dalam
19
hukum Wolf. Perubahan pada tulang oleh karena mekanisme piezoelektrik telah ditunjukkan oleh Epker dan Frost. Dinding tulang alveolus pada sisi yang tertekan akan menipis. Pengurangan ketebalan ini dihubungkan dengan resorpsi tulang (Ardhana; 2010). Kekuatan Ortodonti
Pemberian kekuatan memegang peran penting dalam pergerakan gigi secara ortodontik. Kekuatan sangat penting untuk mengawali atau merangsang remodeling tulang maupun untuk membimbing gerakan gigi menuju ke posisi yang diinginkan. Gigi digerakkan dengan pemberian kekuatan yang dihasilkan dari pegaspegas kawat atau elastik yang dipasang pada alat ortodontik lepasan maupun cekat (Rahardjo; 2010). Pegas dan elastik mempunyai energi potensial, bila bentuknya dirubah maka akan menjadi energi kinetik pada saat ia kembali ke bentuk semula. Bila energi ini dikenakan pada gigi maka gigi akan terbawa olehnya. Kekuatan ini penting untuk merangsang fenomena seluler dalam remodeling jaringan periodontium (Bahirrah; 2004 dan Ardhana; 2010). Sistim Pemberian Kekuatan
Dua sistim pemberian kekuatan untuk menggerakkan gigi (Ardhana; 2010): 1. One point contact force/ Single point contact force/ Tipping force Kekuatan dikenakan pada satu titik kontak 2. Couple force Kekuatan yang dikenakan adalah sama dan paralel, memberikan aksi yang simultan dengan arah berlawanan. Bila couple force dikenakan pada gigi, maka akan terjadi gerakan rotasi.
20
Center of Resi stance
Pusat ketahanan adalah suatu tempat di akar gigi yang mempunyai ketahanan yang paling besar terhadap kekuatan ortodontik (Ardhana; 2010). Tiga center of resistance (Foster; 1997): 1. Anteroposterior 2. Transverse 3. Vertikal Pada gigi berakar tunggal, senter of resistance te rletak 40 % jarak dari alveolar crest ke ujung akar gigi (Ardhana; 2010). Gerakan Gigi pada Perawatan Ortodont
Selama perawatan ortodontik, gigi dapat bergerak ke segala arah. Untuk mempermudah maka gerakan gigi dibagi dalam dua bentuk dasar (Rahardjo; 2010) : 1. Rotasi (rotasi murni) Merupakan gerakan gigi yang berputar pada pusat rotasi. Bila gigi berputar penuh maka ia akan kembali ke posisinya semula. 2. Translasi Mahkota dan akar gigi bergerak pada arah dan jarak yang sama, sehingga gigi bergerak bodily atau dikatakan tidak ada perubahan inklinasi axial. Gerakan gigi secara umum dibagi dalam (Foster; 1997 dan Bahirrah; 2004): 1. Horisontal movement a. Controlled crown movement seperti gerakan tipping b. Controlled root movement seperti gerakan torque c. Bodily movement
21
2. Vertical movement a. Intrusi b. Ekstrusi 3. Rotary movement
Gambar 5. (Foster; 1997) Gerakan Tipping. Tekanan diaplikasikan pada titik tunggal mahkota gigi yang menyebabkan resorpsi tulang dan aposis i, membuat gigi bergerak tipping. Tekanan pada jaringan periodontal lebih besar didekat apeks dan tepi servikal gigi.
Gambar 6. (Foster; 1997) Gerakan Torque. Suatu tekanan kopel diaplikasikan pada daerah mahkota gigi yang luas dan stop atau tekanan berlawanan diaplikasikan untuk mencegah pergerakan mahkota. Tekanan yang mengenai struktur periodontal yang paling besar di sekitar apeks gigi
22
Gambar 7. (Foster; 1997) Gerakan Bodily. Tekanan harus diaplikasikan pada daerah mahkota gigi yang lebar dan harus ada alat untuk mencegah miringnya gigi. Tekanan yang mengenai jaringan periodontal akan didistribusikan secara merata.
Gambar 8. (Foster; 1997) Gerakan Intrusi. Tekanan yang mengenai struktur pendukung didistribusikan secara merata dan resorpsi tulang dibutuhkan, khususnya pada daerah apikal dan pada puncak alveolar.
Gambar 9. (Foster; 1997) Gerakan Ekstrusi. Peregangan timbul pada strutur pendukung dan aposisi tulang untuk mempertahankan dukungan gigi.
23
Gambar 10. (Foster; 1997) Gerakan Rotasi. Dua metode untuk merotasi sebuah gigi (a) dengan memakai kekuatan gabungan (b) menggunakan kekuatan tunggal dan sebuah “ stop “. Pada (a) pusat rotasi terletak di dekat bagian tengah gigi . Situasi pada (c) lebih cocok dengan menggunakan tekanan gabungan dan situasi pada (d) lebih cocok untuk “ stop “
Anchorage
Anchorage adalah suatu tempat perlawanan (resistance) dimana kekuatan dihasilkan untuk menggerakkan gigi. Anchor berarti sauh (jangkar) (Ardhana; 2011). Pembagian penjangkaran (Ardhana; 2011 dan Rahardjo; 2010): Menurut sumbernya (letaknya) dikenal dua sumber utama : 1. Intraoral anchorage Intraoral anchorage dapat berupa : a. Tooth borne anchorage b. Tissue borne anchorage 2. Extraoral anchorage Sistem penjangkaran yang diletakkan diluar mulut. Dapat berupa :
24
• Occipital anchorage Anchorage diletakkan di daerah occipital • Cervical anchorage Anchorage diletakkan pada tengkuk.
25
III.
KESIMPULAN
Pergerakan gigi merupakan basis dari perawatan ortodonti dalam menggerakkan gigi dari keadaan malposisi ke posisi yang diinginkan dimana membutuhkan kekuatan ortodonti tertentu dengan dukungan jaringan yang sebaik-baiknya. Untuk memperoleh gerakan gigi dengan perawatan ortodonti ada dua macam pesawat yaitu dengan pesawat lepas dan pesawat cekat. Biomekanika ortodonti mempelajari efek biologis jaringan pendukung gigi akibat dari perawatan ortodonti secara mekanik dan beberapa macam hal yang berhubungan dengan kekuatan mekanik, diantaranya adalah (Ardhana; 2010): 1. Reaksi
jaringan
pendukung
gigi
yang
meliputi
respon
jaringan
periodontium, pergerakan gigi, resorpsi tulang alveolus, aposisi tulang alveolus, perubahan pada serabut-serabut periodontium serta remodeling sekunder 2. Kekuatan ortodontik yang mencakup tentang macam-macam sistim pemberian
kekuatan,
macam-macam
gerakan
gigi,
serta
sistim
penjangkaran (Anchorage).
26
