Biomecánica en ortodoncia

1) Peculiaridades del movimiento dentario. Control del movimiento dentario.
2) Definición de términos: fuerza, centro y resistencia, momento, par de fuerzas, centro de rotación.
3) Tipos de movimientos dentario: en masa, inclinación, radicular, rotación, intrusión y extrusión.
4) Materiales en ortodoncia: elementos activos y pasivos.

1. Peculiaridades respecto al control del movimiento dentario:

● Mover los dientes que queremos y no los que no queremos.
● Que el diente que queremos que se mueva, lo haga como pretendemos.
● Que la reacción de los tejidos afectados por el movimiento sea óptima.

La simple inspección visual no permite determinar con exactitud las fuerzas presentes en el sistema de fuerzas.

Biomecánica: estudio de los sistemas de fuerza que permiten el control dentario. Análisis de los sistemas de fuerzas producidas por los aparatos. Comportamiento de los materiales que forman el aparato. Correlación entre los sistemas de fuerzas y cambios biológicos que se produce.

2. Definición de términos.

Fuerza: una carga aplicada sobre un objeto que tenderá a desplazarlo a una posición diferente en el espacio.

CM (centro de masa): es el punto geométrico que se comporta como si en él estuviera aplicada la resultante de las fuerzas externas al sistema. Sería el punto teórico sobre el que el cuerpo se encuentra en equilibrio.

Centro de resistencia: es el punto singular en un cuerpo a través del cual la línea de la acción de una fuerza resultante debe pasar para producir traslación en ese cuerpo.

● Unirradiculares: 1/3 y 1/2 de la raíz desde la cresta alveolar.
● Multirradiculares: 1-2 mm apical a la furca.

Centro de rotación: el punto alrededor del cual se produce realmente la rotación cuando un objeto se desplaza. Lo ideal es buscar un centro de rotación infinito.

En ortodoncia lo ideal es aplicar la fuerza en el centro de resistencia. No se puede realizar directamente, pero se inventarán trucos. La acción de una fuerza sobre un cuerpo viene determinada por su línea de fuerza y el centro de resistencia del cuerpo:

● Rotación (lejos de CM).
● Traslación (atraviesa el CM).

Nos gustan los movimientos en masa, siendo más biológico con menos hialinización.

Momento de fuerza: tendencia de una fuerza a producir rotación. M=Fxd. El momento lo tenemos que aplicar en la corona, y la cantidad (gramos) que aplicamos multiplicado por la distancia al centro de resistencia en mm. Estará unida a rotación del diente, cuanto más grande sea el momento más se rotara el diente. Cuando más grande es el momento más inclinación vamos a tener.  Nos interesa que en ortodoncia el momento sea pequeño.

Par de fuerzas: dos fuerzas de igual magnitud y de dirección opuesta. Rotación pura: sólo se produce si actúa sobre el cuerpo un par de fuerzas o cupla (par de fuerzas en sentido opuesta con la misma intensidad, en distinta localización)

Un par se define como dos fuerzas iguales en magnitud y de sentido contrario. La aplicación de un par produce una rotación pura.

En la práctica clínica, la aplicación de dos fuerzas desiguales sobre la corona de un diente para controlar la posición de la raíz puede traducirse en un par y en una fuerza neta para mover el diente.

Si aplicásemos una fuerza de 50 g sobre un punto de la superficie labial de un incisivo a 15 mm del centro de resistencia, se produciría un momento de 750 g/mm (el momento de la fuerza, o MF), que inclinaría el diente. Para conseguir un movimiento en masa hay que crear un momento (el momento del par, o MP), de la misma magnitud y de sentido contrario al original.

Una forma de hacerlo sería aplicar una fuerza de 37,5 g que empujara labialmente el borde incisal en un punto situado a 22 mm del centro de resistencia. Esto genera un momento de 750 g/mm en sentido opuesto, de tal forma que el sistema de fuerzas equivale a un par con una fuerza neta de 12,5 g para movilizar el diente lingualmente.

Con este sistema de fuerzas, el diente no se inclinará, pero con una fuerza neta tan ligera solo conseguiríamos un movimiento muy reducido. Para lograr 50 g para un movimiento eficaz, habría que aplicar 200 g sobre la superficie labial y 150 g en sentido contrario sobre el borde incisal. Controlar fuerzas de esta magnitud con un aparato de quita y pon resulta muy difícil, casi imposible; conseguir un movimiento radicular eficaz es mucho más factible con un aparato fijo.

¿Cómo se reduce el momento producido en el movimiento de un diente?

1. Aplicar la fuerza cerca del centro de resistencia.
2. Crear un segundo momento de dirección opuesta al primero.
3. Anclaje inmóvil sobre el diente, construido de manera que se puedan aplicar fuerzas en dos puntos.

Momento de fuerza. Tendencia de una fuerza a producir rotación. M= F x d. Normalmente nos interesa que hagan movimientos de gresión, pero es verdad que en nuestros tratamientos la fuerza se aplica sobre la corona y puede producir rotaciones.

Hay unos dispositivos o mecanismo destinados a que una fuerza pase por el centro de resistencia. Si ponemos un aditamento vertical que se encuentre más cerca del centro de resistencia. Si el anclaje extraoral lo ponemos por encima del diente y más cerca del centro de resistencia más nos interesará el movimiento.

También podemos aplicar un par de fuerzas que producen una inhibición o neutralización con una fuerza de signo contrario. Se hace un par de fuerzas con el arco de sección cuadrada o rectangular. Deformamos el arco con unas características especiales que permiten que se mantenga así, tenemos las fuerzas que produce el arco hacia atrás y la de la deformación del arco que mueve la raíz y la corona, de manera que conseguimos un movimiento de gresión del diente.

El momento resultante de un sistema de fuerzas compuesto por una fuerza y un par de fuerzas, deberá ser igual a cero para que se produzca un movimiento en masa. Par de fuerzas se produce por torsión del arco de cierres. Par de fuerzas que se produce por la doblez en tienda de campaña del brazo mesial del seccional.

Anclaje: los dientes posteriores ejercen una fuerza superior sobre los anteriores.

Con el movimiento del asa, se produciría una rotación por eso ponemos el arco retorcido sobre el mismo, para que se produzca el movimiento en masa. No solo se produce en el plano anterosuperior. En movimientos mesio distales también es funcional el movimiento. En la actualidad la inclinación que dábamos al arco se la damos al bracket, habiendo un bracket para cada diente, por que cada uno sufre una inclinación.

3. Tipos de movimientos dentarios:

Burstone

● Movimiento en masa: centro de rotación en infinito.
Movimiento de inclinación incontrolada: centro de rotación estaría incisal al ápice.
Movimiento de inclinación controlada: dentro de rotación estaría mas allá del ápice.
Movimiento radicular: dentro de rotación estaría en borde incisal o cara oclusal.

El tipo de movimiento dental depende del cociente entre el momento producido por la fuerza aplicada para mover un diente (MF) y el momento compensador producido por el par y empleado para controlar la posición de la raíz (MP). Sin MP (MP/MF = 0), el diente rota sobre el centro de resistencia (inclinación pura).

En la medida en que aumenta el cociente momento/fuerza (0 < MP/MF < 1), el centro de rotación se aleja cada vez más del centro de resistencia, y se produce lo que se denomina inclinación controlada. Cuando MP/MF = 1, el centro de rotación se desplaza al infinito y se produce un movimiento en bloque (traslación). Si MP/MF > 1, el centro de rotación se desplaza incisalmente y el ápice radicular se mueve más que la corona, por lo que se produce torsión radicular.

Ustrell

Movimiento de inclinación: giro alrededor del centro de resistencia. Compresión a nivel del ápice y cresta alveolar. Parte del ligamento periodontal comprimido. Se deben aplicar fuerzas bajas (20-30 gramos). Si no se controla se crearán zonas de hialinización y se tardará más en la realización del tratamiento.

Movimiento de torque (inclinación radicular): centro de rotación a nivel de bracket. Movimiento de raíz con poco o nada de corona. Ligamento periodontal comprimido zona media raíz. Se deben aplicar fuerzas bajas media (50-150 gramos).

Movimiento de traslación. Aplicación de dos fuerzas en la misma dirección. El diente se mueve en masa. Ligamento periodontal comprimido uniformemente. Presión ejercida en doble de superficie. Se deben aplicar fuerzas más altas (50-150).

Movimiento de rotación. Tienen siempre un componente de inclinación. Centro de rotación es el centro de masa en el eje vertical. Se debe aplicar fuerzas con la intensidad de las de inclinación. Fibras supracrestales mantienen su distribución 8 meses después de la aplicación de la fuerza.

Movimiento de extrusión: pequeñas áreas de tensión y presión en el periodonto. Fuerzas pesadas podría producir excesiva extrusión sin acompañamientos de hueso. Se deben aplicar fuerzas suaves 25-30g.

Movimiento de intrusión, control cuidadoso de la intensidad de la fuerza. Aplicación de la fuerza a nivel apical como en la inclinación. Reabsorción ósea comienza en ápice y después todo el alveolo. Alto riesgo de reabsorción radicular. Dos factores a tener en cuenta: intensidad y duración de la fuerza. Aplicación de fuerzas muy suaves (15-20 gramos).

4. Materiales en ortodoncia: requisitos.

● Propiedades mecánicas. Que nos permitan hacer los movimientos que queremos hacer, con una flexibilidad, un índice de deformidad determinado, una rigidez.
● Resistencia a la corrosión. Pues en la boca hay actividad de iones, la saliva, los alimentos, la bebida que pueden alterar sus propiedades.
● Biocompatibilidad.
● Estética.

Historia.

● Tiempos antes de Cristo: dientes unidos por hilos de oro.
● Pierre Fouchard (1973): alineamiento de dientes usando oro y plata.
● 1887: uso de cinc por tener resistencia a oxidación.
● Siglos XIX y XX: aleaciones de cobre, níquel, cinc y oro 18 quilates.
● 1940: acero inoxidable (gran resiliencia) y aleaciones de cromo-cobalto.
● Posteriormente.

○ Materiales biocompatibles: titanio, cromo-cobalto, cerámicas, materiales poliméricos.
○ Menos efectos de corrosión (alimentos, medicamentos, compuestos sulfurados y corrosión galvánica).
○ Se adaptan mejor, vuelven a su forma original, evitan corrosión, etc.

Brackets

● Brackets metálicos: aleación de acero y titanio. Mecanismos de inyección de la partícula al bracket.
○ Actualmente se puede poner el tubo solo sin la banda, que permite menos acúmulo de placa y facilita la higiene, pero a veces se descementan mucho más que las bandas
○ Por lo que se usa principalmente en molares y a veces en premolares (pocas veces)
○ A la tercera vez que se rompe un brackets ponemos una banda
○ El brackets se obtiene a partir de cera partida

● Brackets estéticos:

○ Plásticos de policarbonato (los transparentes). Al tener un slot o ranura no metálico la unión de los arcos, no tenía un ajuste tan) bueno y no había la correcta repercusión de los movimientos. Y se le incorporó una parte metálica.
○ Cerámicos aluminosos óxido de circonio.
○ Brackets estéticos con ranura metálica. Es un mix donde la ranura es de metal del bracketts, unión metal-metal da mejor resultado, aunque actualmente ya se ha conseguido brackets estéticos sin metal que funcionan bien.

Antiguamente se usaban los brackets soldados a bandas en todos los dientes, después con las mejoras de adhesión se usaron solo los brackets, usándose la banda en primero molares para dispositivos auxiliares, palatinos y linguales.

Brackets estéticos.

Ventajas:

● Buena estética.
● Menor descementado.

Inconvenientes:

● Mayor fricción del alambre.
● Dificultad de retirada.
● Mayores roturas.
● Posible deformación y roturas con arcos gruesos.
● Acúmulo de placa y decoloración.
● Menor biocompatibilidad.

Todos los brackets funcionan igual, pero van a funcionar o no dependiendo de quien lo pone

Alambres

La elasticidad depende de:

● Módulo de elasticidad del alambre. No deben ser rígidos, en la mayoría de tratamientos necesitamos que sean elásticos.
● Longitud del alambre. En un espacio hacemos que haya más alambre de manera que disminuye su rigidez.
● Grosor del alambre.

Biocompatibilidad y resistencia a la corrosión. Resistencia a la fricción que depende del: desplazamiento de un material sobre otro. Resistencia del alambre al desplazamiento por el bracket.

● Configuración externa del metal y de su rugosidad.
● Tipo de bracket y su ranura. Básicamente hay dos tipos de ranuras, cuanto más grande la ranura, menos fricción. Pero también depende del bracket.
● Tipo de ligaduras. Cuando ponemos el arco en el bracket y los ligas, están las elásticas (son más cómodas, pero dan más fricción) y las metálicas.

Tipos de alambres:

● Alteraciones de oro.
● Acero inoxidable: acero+cromo. Rígido, se deforma cuando se activa, baja fricción, reducida resiliencia.
● Aleaciones cromo-cobalto: cobalto + cromo + hierro + níquel + molibdeno + manganeso + berilio + carbono. Mayor amplitud de trabajo. Mayor resistencia a la fractura. Más resiliencia que el acero. Resistente a corrosión. Mejora con tratamientos térmicos.
● Titanio y aleaciones de titanio: 42% más ligero que el acero, módulo de elasticidad mitad de acero, alta resistencia a la corrosión, mo magnetismo, alta biocompatibilidad

Módulo y resilencia favorable. Cuando los dientes ya estén más o menos alineados y no necesitemos mucha elasticidad usamos el acero. Por lo que al principio usamos un alambre fino muy elástico para no ejercer mucha fuerza.

Tipos de alambres según sección.

● De alambre trenzado
● alambre circular
● alambre cuadrado
● alambre rectangular.

La elección de un alambre cuadrado o rectangular dependerá del slot del brackets elegiremos el que mejor se adapte y ocupe el mayor espacio del slot

Sistemas adhesivos.

Primeras fijaciones se hacían mediante bandas. 1970, uso de resinas para pegar los brackets directamente al diente. Adhesivos autocondicionante y sistemas fluorados. Cementos de vidrio ionómero, para bandas y brackets, peor retención, pero para bandas es adecuado. Creación de superficies retentivas en amalgamas con fresas y después con chorreado con oxido. Cementación de superficies especiales como porcelanas; ácido fluorhídrico silano o ácido fluorhídrico + primer de porcelana

Características de un buen material adhesivo.

● Suficiente fuerza de adhesión.
● Fluidez que permita entrar entre las ligaduras.
● Viscosidad suficiente para que se mantenga en posición adecuada durante polimerización.
● Tiempo de trabajo adecuado.
● Que permita trabajar con ambiente húmedo.
● Liberación de flúor.
● Fácil retirada.

Los alineadores usan materiales de Smart track con poliuretano termoplástico.

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