TIPOS de MOVIMIENTO DENTAL Principios de Biomecanica

Maestría en Ortodoncia y Ortopedia Dentofacial EMI – II versión

BIOMECÁNICA Y MECÁNICA EN ORTODONCIA TIPOS DE MOVIMIENTO DENTARIO

1. INTRODUCCIÓN El movimiento ortodóntico dental resulta de la aplicación de fuerzas a los dientes por medio de aparatos ortodónticos produciendo una reacción biológica en los mismos, teniendo como resultado el movimiento dental a través del hueso. La base del tratamiento ortodóntico es la aplicación clínica de los conceptos biomecánicos. Mecánica: es la disciplina que describe el efecto de las fuerzas sobre los cuerpos estacionarios o en movimiento. Biomecánica: es la ciencia de la mecánica en relación con los sistemas biológicos. Por tanto se considera que si se aplican principios de biomecánica a la mecanoterapia se reduce el tiempo de tratamiento y pueden desarrollarse planes de tratamiento más individualizados para lograr resultados más predecibles.

2. CONCEPTOS BÁSICOS

2.1 Leyes Fundamentales de la mecánica Isaac Newton (1686) presenta las tres leyes del movimiento: 1. Ley de Inercia: Todo cuerpo continúa en su estado de reposo o movimiento uniforme en una línea recta a menos que se le obligue cambiar por la fuerza ejercida sobre él. 2. Ley de Aceleración: El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz ejercida y se hace en la dirección de una línea recta en la cual se ejerce la fuerza. Constituye el fundamento de la dinámica. 3. Ley de acción y reacción: para cada acción hay siempre una

reacción igual y contraria. Es la ley de la mecánica con más aplicación en Ortodoncia, es la ley de la estática.

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2.2 Mecánica La mecánica tiene tres disciplinas diferentes: • La Estática • La Dinámica • La Resistencia de los Materiales 2.2.1 Estática Es la parte de la mecánica que tiene por objeto establecer el equilibrio de los cuerpos mediante la aplicación de fuerzas. Un cuerpo está en equilibrio si se encuentra en reposo. Un cuerpo rígido está en equilibrio estático cuando la composición de todas las fuerzas y momentos que se ejercen sobre él en un punto determinado es igual a cero, nula o tiene una velocidad constante a lo largo de una línea recta. 2.2.2 Dinámica Las fuerzas que se aplican a un cuerpo producen aceleraciones que son proporcionales a ellas. Primera y segunda ley de Newton. La dinámica considera la acción de las fuerzas sobre los cuerpos, las cuales están siendo aceleradas en forma negativa o positiva. 2.2.3 Resistencia de los Materiales Se relaciona con el efecto que producen las fuerzas sobre la estructura interna y externa de los cuerpos. Es la relación entre la forma y la tensión. En Ortodoncia se refiere a los dientes brackets y alambres como cuerpos rígidos o flexibles y a los tejidos circundantes como elementos biológicos.

3. CONCEPTOS MECÁNICOS EN ORTODONCIA 3.1 Centro de Resistencia (CR) Es el punto a través del cual se debe aplicar una fuerza para que un objeto libre se mueva linealmente sin ninguna rotación; es decir es un “punto de equilibrio”, es el punto donde se concentra la resistencia de un cuerpo a ser desplazado. 2


El Centro de Resistencia de un diente depende de la longitud de la raíz, la morfología, el número de raíces y el nivel o altura ósea, en dientes uniradiculares se encuentra aproximadamente en la unión del tercio cervical con el tercio medio de la raíz y en dientes multiradiculares a 1 -2 mm apical a la bifurcación o trifurcación (con una altura ósea normal). Fig. 1

Fig. 1 Centro de resistencia A. Centro de resistencia para un diente uniradicular. B. Centro de resistencia para un diente multiradicular. C. Centro de resistencia para un segmento de tres dientes.

3.2 Centro de Rotación (Cr) Punto alrededor del cual un diente o grupo de dientes gira. Las fuerzas pasan excéntricas y no paralelas al centro de resistencia, generando una distancia o brazo de palanca desde el punto de aplicación de la fuerza (brackets) a la cara vestibular de los dientes lo que produce un momento de rotación. El centro de rotación depende de la proporción que hay entre el momento y la fuerza. Fig. 2

3


Cr

Fig. 2 Centro de rotación para una pieza dentaria multiradicular 3.3 La Fuerza Son acciones aplicadas a los cuerpos, una carga que se aplica y que tiende a cambiar la posición en el espacio. En física existen dos tipos de magnitudes (medidas): escalares y vectoriales; la fuerza es un tipo de magnitud vectorial. El vector representa gráficamente la fuerza, cuyos elementos son: magnitud (cantidad de fuerza), dirección (recta que tiende a seguir la fuerza), sentido (positivo o negativo), y el punto de aplicación u origen (punto del cuerpo donde se aplica la fuerza) Fig. 3. Sus unidades de medida son Newton o Gramos (en ortodoncia los gramos son sustituidos por Newton). Los vectores múltiples se pueden combinar mediante la adición de vectores y la suma de dos o más vectores se conoce como resultante. Fig. 4 Línea de acción

Punto de

Fig. 3 Vector

Sentido / Direcci

Fig.4 Suma de vectores.

Los vectores también se pueden dividir en componentes, la descomposición de una fuerza en los componentes a lo largo de los ejes x, y, z puede ayudar en la adición del vector. Clínicamente, la determinación de componentes horizontal, vertical y transversal de una fuerza mejora la comprensión de la dirección del movimiento dental. Fig. 5 4


Componente Vertical

Componente Horizontal Fig. 5 Componentes Vectoriales Las fuerzas ortodónticas se aplican comúnmente en la corona de los dientes, no son aplicadas en el centro de resistencia y toda fuerza que no actúa a través del Centro de resistencia no produce solamente un movimiento lineal sino también un movimiento rotacional. 3.4 Momento de la fuerza Es la tendencia para una fuerza de producir rotación. Cuando la línea de acción de fuerza pasa a una distancia (D) lejos del centro de resistencia, el cuerpo tiende a rotar y se desplazará con un movimiento combinado de rotación y traslación el cual se denomina MOMENTO (M). Fig. 6

Fig. 6 Momento (M) A. Fuerza aplicada a una distancia (D) del CR. B. Movimiento combinado de rotación y traslación. Se determina multiplicando la magnitud de la fuerza por la distancia perpendicular de la línea de acción al Centro de Resistencia. Su dirección se encuentra siguiendo la línea de acción alrededor del centro de resistencia hacia el punto de origen. Las unidades de medida están en gramos milímetros (mm de Newton) y su representación grafica es una flecha curva que puede ser dibujada en sentido horario o en sentido antihorario. Fig. 7 5


Fig.7 Representación gráfica de momento. A. Sentido horario. B. Sentido anti horario. C. Fuerza que pasa por CR 3.5 Acoplamiento o Cupla Son dos fuerzas paralelas de igual magnitud actuando en direcciones opuestas y separadas por una distancia, es el único sistema de fuerzas capaz de producir la rotación pura alrededor del centro de resistencia, en este caso el diente se mantiene en su posición ya que las fuerzas se anulan una a la otra. El momento de acoplamiento se obtiene multiplicando la magnitud de las fuerzas por la distancia entre ellas. Fig. 8

A

B

Fig.8 Acoplamiento A. Dos fuerzas paralelas en direcciones opuestas separadas por una distancia. B. Magnitud de las fuerzas por la distancia entre ellas. 3.6 Sistemas de fuerzas equivalentes La aplicación de fuerzas o acoplamiento ocurre en los brackets y se utiliza el sistema de fuerzas equivalentes para predecir el tipo de movimiento que ocurrirá al aplicar una fuerza en el diente. Este análisis encuentra el sistema de fuerza en el centro de resistencia, que es equivalente al sistema de fuerza aplicada, prediciendo exactamente el tipo de movimiento dentario. 3.6.1 Procedimiento 6


1. Se aplican los vectores de fuerza en el CR manteniendo la dirección y magnitud. 2. Se

determina la magnitud del momento de la fuerza (magnitud por distancia del punto de aplicación al CR).

3. El momento fuerza y el momento aplicado se añaden para

determinar el momento neto que describe exactamente el tipo de movimiento. Fig. 9

A

B

Fig.9 Sistema de Fuerzas Equivalentes. A. Sistema de fuerza aplicada a un bracket. B. Sistema de fuerza en el centro de resistencia (describe el movimiento esperado en el diente. 4. TIPOS DE MOVIMIENTO DENTAL Son cuatro tipos básicos de movimiento dental. Inclinación, Traslación, Movimiento de Raíz y Rotación. Cada tipo de movimiento es el resultante de diferente momento y fuerza aplicada. La relación entre el sistema de fuerza aplicada y el tipo de movimiento se puede describir por la relación momento/fuerza; ésta última determina el tipo de movimiento o el centro de rotación. El momento que ocurre depende de la relación momento/fuerza y de la calidad de soporte periodontal. 4.1 INCLINACIÓN Es el movimiento dental con mayor desplazamiento de la corona del diente que el de la raíz. El centro de rotación del movimiento es apical al centro de resistencia. La inclinación puede ser clasificada en base a la ubicación del centro de rotación en: inclinación controlada (Cr se encuentra en el vértice de la raíz) y no controlada (Cr se encuentra entre el CR y el vértice de la raíz). 7


La fuerza optima para lograr este movimiento es: 50 gr. (uniradicular) y 75 gr. (multiradicular).

4.1.1 Inclinación no controlada Una fuerza simple horizontal causa movimiento al vértice y corona de la raíz en direcciones opuestas (en imagen espejo). No hay proporción de momento y fuerza. Solo existen momentos dentro de la ranura de los brackets. Relación momento fuerza 0:1. Es un movimiento no deseable sobre todo en los segmentos de incisivos superiores e inferiores. Se produce por acción de alambres redondos con ansas de cualquier calibre o aleación dentro de las ranuras de los brackets. También lo producen: • Las cadenas elásticas sobre alambres redondos • Los elásticos intermaxilares • Los resortes de metal abiertos o cerrados sobre alambres redondos Características del movimiento: a. La distribución del estrés que se genera en el ligamento

periodontal a nivel del ápice radicular y en la cresta alveolar es muy intensa. Fig. 10

b. Se produce un movimiento contrario pero de igual magnitud

en el ápice y la corona del diente. c. No se produce estrés en el centro de resistencia. d. El centro de rotación está cerca o coincide con el centro de resistencia. e. Hay solo fuerza sin momento. Sin embargo, puede utilizarse en algunos casos como mala alineación de Tipo I, División 2 y Clase II donde los incisivos excesivamente derechos ameritan abrirse.

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Fig.10 Inclinación no controlada. A. Inclinación producida por una fuerza sencilla (sin movimiento). B. Patrón de estrés en el ligamento periodontal 4.1.2 Inclinación controlada Se presenta cuando una fuerza horizontal pasa a través de la ranura del bracket lejos del centro de resistencia. Se aplica un momento para “controlar” o mantener la posición del ápice radicular. La relación momento fuerza es de 7:1. El centro de rotación se ubica en el vértice de la raíz y éste permanece estacionario y controlado, mientras la corona se mueve en dirección de la fuerza. Este movimiento se produce al poner un alambre rectangular de calibre 0.016 x 0.022 ó 0.017 x 0.025 con poca torsión o torque dentro de las ranuras de los brackets. El control lo producen los momentos que se presentan dentro de las ranuras rectangulares de los brackets, por los alambres rectangulares o por la acción de los dobleces de activación de las ansas, confeccionadas con alambres rectangulares, con mínimo torque, que se utiliza para mover en masa el sector anterior de los incisivos. Es de uso cotidiano en ortodoncia. Generalmente este movimiento se necesita en aquellos casos donde se hacen extracciones de dientes permanentes, ya que reduce la cantidad de corrección radicular al final del cierre de los espacios. Características del movimiento: a. Produce un estrés no uniforme en todo el ligamento periodontal. b. El estrés en la zona apical es mínimo y en la cresta alveolar

es máximo. Fig. 11

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c. No se produce estrés en el centro de resistencia. d. El centro de rotación se ubica cerca del ápice. e. La relación entre momento y fuerza es mediana. f. Se debe aplicar entre ocho a doce grados de torque en un alambre rectangular de 0.017 x 0.025 para producir este movimiento.

Fig.11 Inclinación controlada. A. Centro de rotación en el ápice del diente. B. Patrón de estrés en el ligamento periodontal 4.2 Traslación o Movimiento en Cuerpo Se conoce también como “movimiento corporal”. Se presenta cuando una fuerza horizontal pasa a través de la ranura del centro de resistencia de un diente o un grupo de dientes, originando el movimiento en cuerpo en dirección de la fuerza. La relación momento fuerza es de 10:1 El movimiento de traslación se produce al colocar un alambre rectangular de calibre 0.016 x 0.022 ó 0.017 x 0.025 dentro de la ranura de los brackets, pero con las características de fuerzas y de momentos equivalentes al sistema de fuerzas que pasarían por el centro de resistencia de un diente o grupo de dientes. Son producidas por las ansas o un sistema específico de elásticos. Los momentos dentro de la ranura de los brackets producen el torque o torsión del alambre rectangular. Los momentos se miden en gramos/milímetros. Características del movimiento: a. La distribución del estrés en el ligamento periodontal es

uniforme. Fig. 12 b. Se produce un movimiento en la misma dirección y de igual magnitud del ápice radicular y de la corona del diente. 10


c. El centro de rotación se ubica en el infinito. d. La relación del momento es alta con respecto a la fuerza. e. Se debe aplicar entre doce a dieciséis grados de torque en un alambre rectangular de 0.017 x 0.025, para producir un momento alto. f. La fuerza optima para lograr este movimiento es: 100 gr.

(uniradicular) y 150 gr. (multiradicular).

Fig.12 Traslación. A. Traslación o movimiento de cuerpo del diente. B. Patrón de estrés en el ligamento periodontal. Intrusión o Extrusión pura A éste movimiento se le considera un movimiento de traslación pero en sentido vertical. 4.2.1 Extrusión

Es un movimiento en sentido axial y cuyo centro de rotación descansa en el infinito, es un tipo axial de traslación. Fig. 13

Características del movimiento: a. Los movimientos extrusivos no producen zonas compresión dentro del ligamento periodontal, solo tracción. b.

de de

Las fuerzas ligeras modifican el hueso alveolar sin exceder la capacidad de adaptación de los tejidos periodontales resultando en un movimiento fisiológico del diente. 11


c. La fuerza optima para lograr este movimiento es: 50 gr.


Fig.13 Extrusión: es un tipo axial de traslación

Caracteristicas del movimiento a. Preserva el hueso de soporte y el posicionamiento de un margen gingival normal y armonioso con los dientes adyacentes. b. Mantiene una relación corona raíz más ideal, aunque ésta disminuye la longitud radicular, mantiene la longitud coronal pre tratamiento y no sacrifica el soporte óseo.

4.2.2 Intrusión

Como en el caso anterior también es un movimiento en sentido axial. Fig. 14 Características del movimiento: a. En la intrusión ortodóntica se comprimen gran parte de los

ligamentos, así como el haz vasculonervioso que llega a la pulpa. 12


b. La resorción ósea ocurrirá alrededor del ápice. c. La fuerza optima para lograr este movimiento es: 15 gr.


La intrusión debe ser lenta y producida por fuerzas de baja intensidad para que no provoque daños tisulares.

Fig.14 Intrusión: es un tipo axial de traslación

4.3 Movimiento de la raíz Se produce cuando el centro de rotación se encuentra en las ranuras del brackets (borde incisal) y se obtiene restringiendo la fuerza horizontal; moviendo solo las raíces y dejando las coronas dentarias estacionarias o controladas. La corona se mantiene estable se cambia la inclinación axial del diente al mover el vértice de la raíz. La relación momento fuerza es de 12:1. Este movimiento se produce al colocar un alambre rectangular grueso de 0.016 x 0.022 ó 0.017 x 0.025 con torsión o torque dentro de las ranuras de los brackets. No hay fuerzas o están restringidas, el torque del alambre dentro de las ranuras de los brackets es de gran magnitud (dieciséis a veintidós grados). Características del movimiento radicular: a. Produce un estrés uniforme en todo el ligamento periodontal, en el lado de la presión. 13


b. El estrés en la zona apical es máximo, a lado de la presión.

Fig. 15 c. El centro de rotación se encuentra en las ranuras de los brackets d. La relación momento fuerza es alto. e. Se produce al aplicar dieciséis a veintidós grados de torque en un alambre rectangular de 0.017 x 0.025. f. La fuerza optima para lograr este movimiento es: 75 gr.


Fig.15 Movimiento de la raíz. A. Movimiento de la raíz con el centro de rotación en el borde incisal. B. Patrón de fuerzas en el ligamento periodontal, las fuerzas son mayores a nivel del ápice radicular. 4.4 Rotación La rotación pura de un diente requiere un acoplamiento. En vista de que no actúa una fuerza neta en el centro de resistencia, solo ocurre rotación. La corrección de un diente rotado suele considerarse un procedimiento mecánico bastante sencillo. Generalmente se prestaran dos áreas de presión y dos lados de tracción. La rotación puede originar algunos cambios en el tipo de respuesta tisular a los lados de la presión. Fig. 16

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Fig.16 Rotación: la rotación pura ocurre alrededor del centro de resistencia del diente. 5. CONTROL BIOLÓGICO DEL MOVIMIENTO DENTAL El movimiento ortodóntico es inducido por estímulos mecánicos y se produce por la remodelación del ligamento periodontal (LPD) que como primera respuesta a este estimulo genera inflamación induciendo la actividad celular. Existen principalmente dos teorías sobre el movimiento dental ortodóntico: la teoría bioeléctrica y de presión - tensión. 5.1 Teoría Bioeléctrica Atribuye el movimiento dental a cambios en el metabolismo óseo controlado por señales eléctricas que se generan cuando el hueso alveolar se flexiona y deforma. El LPD es un sistema hidrostático y las fuerzas que se aplican sobre él se distribuyen igualmente en todo el sistema. La distorsión mecánica en las matrices óseas genera cargas eléctricas que interactúan y estimulan las membranas celulares a producir una respuesta. Cuando se produce una fuerza ortodóntica las zonas caracterizadas por actividad osteoblásticas o de aposición se cargan en forma positiva y las zonas de actividad osteoclásticas o de reabsorción en forma negativa. Fig. 17

Fig.17 Teoría Bioeléctrica: Las zonas caracterizadas por aposición ósea se 15


cargan en forma positiva, y las zonas de reabsorción en forma negativa

5.2 Teoría de presión – tensión Atribuye los movimientos a cambios celulares producidos por mensajeros químicos que se generan a partir de alteraciones en el flujo sanguíneo a través del ligamento periodontal. 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 en el espacio del LPD, comprimiendo, y suele mantenerse o aumentar en los puntos de tensión del LPD. Si se tensan excesivamente algunas regiones del LPD, el flujo sanguíneo puede disminuir de forma pasajera. Las alteraciones del flujo sanguíneo inducen rápidos cambios en el entorno químico. Por ejemplo, los niveles de oxigeno disminuirán en la zona comprimida, pero podrían aumentar en el lado sometido a tensión. Fig. 18 Este concepto del movimiento dental comprende tres fases: a. Las alteraciones del flujo sanguíneo asociadas con la presión

en el LPD.

b. La formación y/o liberación de mensajeros químico. c. La activación celular.

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O 2

Fig.18 Teoría de presión – tensión: Atribuye los movimientos a cambios celulares producidos por mensajeros químicos que se generan a partir de alteraciones en el flujo sanguíneo a través del ligamento periodontal. 5.3 Efectos de la magnitud de las fuerzas Cuanto más intensa sea la presión mantenida, mayor será la reducción del flujo sanguíneo a través de las zonas comprimidas de LPD, hasta el punto de que los vasos quedan totalmente colapsados y deja de fluir la sangre por ellos. Al aumentar la fuerza que actúa sobre un diente, disminuye la perfusión del LPD en el lado de la compresión. Fig. 19 Cuando se aplica sobre un diente una fuerza ligera, pero prolongada, el flujo sanguíneo a través del LPD parcialmente comprimido disminuye tan pronto como los líquidos salen del espacio del LPD y el diente se mueve en su alveolo.

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Fig.19 Diente sometido a carga ortodóntica excesiva, la presión sobre los vasos del LPD crea estasis del flujo sanguíneo y la consecuente anoxia celular. 5.4 Características que debe tener la fuerza para no producir daño biológico La fuerza tiene tres características particulares: 1. Intensidad Las fuerzas bajas producen un movimiento dental más eficiente y eficaz que las fuerzas altas, estas últimas producen una reabsorción ósea basal. 2. Duración Las fuerzas continuas mueven los dientes en forma más eficiente y rápida que las fuerzas intermitentes 3. Magnitud Las fuerzas altas generan mayor área de compresión, más hialinización o hueso necrótico y mayor reabsorción, ya que aumenta, en forma considerable el componente inflamatorio.

5.5 Tipos de reabsorción ósea 5.5.1 La reabsorción directa o frontal Cuando las fuerzas producen un estimulo directo sobre el LPD se remodela el hueso alveolar, por la acción directa de 18


mecanismos de tensión - presión y de aposición – reabsorción. Fig. 20

Fig.20 Reabsorción directa o frontal: Secuencia de eventos provenientes de una fuerza ortodóntica suave y continua aplicada sobre el diente. 5.5.2

La reabsorción indirecta o basal

El proceso de reabsorción basal, a distancia o retrograda, se debe a la aplicación de fuerzas muy intensas que ocluyen, totalmente, los vasos sanguíneos del LPD y generan una zona de necrosis, aséptica y libre de células, que se llama zona hialina a donde deben llegar células de los tejidos adyacentes para que efectúen la reabsorción ósea. Se denomina retrograda o a distancia porque el ataque se efectúa desde la parte inferior de la lamina dura y retrasa considerablemente el movimiento dental debido a que inicialmente hay que eliminar parte del hueso y el estimulo llega tarde a células más lejanas. Fig. 19 Esta puede producir: a)

Incremento del espacio del ligamento periodontal.

b)

Perdida socavante de hueso alveolar

c)

Retardo excesivo en el movimiento dental.

d)

Reabsorción radicular externa.

e)

Muerte pulpar por trauma.

f)

Mucho dolor y molestias para el paciente

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Los niveles de fuerza óptimos para mover los dientes en ortodoncia deben ser ligeros y constantes, para producir estímulos que increméntenla actividad celular, sin afectar y ocluir los vasos sanguíneos del LPD y para que se produzcan respuestas óptimas.

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www.freebooks4doctors.com 20


• journal hinari

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