Biomeccanica e Meccanica PDF

Sezione IV BIOMECCANICA E MECCANICA L a terapia ortodontica è il risultato dell’applicazione di forze leggere e continue ai denti e più in generale alle strutture facciali. In ambito ortodontico il termi- ne...

Sezione IV BIOMECCANICA E MECCANICA L a terapia ortodontica è il risultato dell’applicazione di forze leggere e continue ai denti e più in generale alle strutture facciali. In ambito ortodontico il termi- ne biomeccanica si riferisce al complesso delle reazioni che i denti e le strutture facciali manifestano in risposta alle forze ortodontiche, mentre il termine meccanica ri- guarda più strettamente le proprietà fisiche dei vari componenti dell’apparecchiatura. In questa sezione del libro, nel Capitolo 9 sono discusse le risposte biologiche alle for- ze ortodontiche che sottendono i problemi biomeccanici, mentre nel Capitolo 10, re- lativo al disegno e all’applicazione delle apparecchiature ortodontiche, sono trattati prevalentemente problemi di meccanica, oltre a varie considerazioni biomeccaniche. C A P I T O L O 9 Basi biologiche del trattamento ortodontico di attacco insieme al processo alveolare. Dal momento Risposta ossea e parodontale alla normale attività che la risposta ossea è mediata dal legamento parodontale, Struttura e funzione del legamento parodontale potremmo definire il movimento dentale come un feno- Risposta alla normale attività meno primariamente determinato da tale struttura. Ruolo del legamento parodontale nell’eruzione e nella sta- Le forze ortodontiche applicate agli elementi dentali bilizzazione dei denti possono influenzare il modello di apposizione e riassorbi- Risposta ossea e parodontale all’applicazione di una forza or- mento osseo anche in siti distanti dai denti, come per todontica continua esempio le suture maxillari e i capi ossei di entrambe le ar- Controllo biologico del movimento dentale ticolazioni temporomandibolari. In tal modo la risposta Effetti di forze di diversa entità biologica alla terapia ortodontica comprende non solo la Effetti relativi alla distribuzione della forza e tipi di movi- risposta del legamento parodontale, ma anche la reazione mento dentale dei siti di crescita lontani dalle arcate dentali. In questo Capitolo viene presentata prima di tutto la reazione delle Effetti relativi alla durata e al decadimento della forza strutture parodontali sottoposte ad una forza ortodontica, Effetti farmacologici sulla risposta a una forza ortodontica poi viene descritta in breve l’azione delle strutture schele- Ancoraggio e suo controllo triche distanti dai denti, rifacendosi alle condizioni di cre- Ancoraggio: resistenza a un movimento dentale indeside- scita normale descritte nei Capitoli 2, 3 e 4. rato Correlazione tra forza e spostamento dentale Situazioni di ancoraggio Effetti indesiderati delle forze ortodontiche Mobilità e dolore connessi al trattamento ortodontico RISPOSTA OSSEA E PARODONTALE Effetti sulla polpa ALLA NORMALE ATTIVITÀ Effetti sulla struttura radicolare Effetti del trattamento sul livello osseo alveolare Effetti scheletrici della forza ortodontica: modificazione della Struttura e funzione del legamento parodontale crescita Principi di modificazione della crescita Ogni dente è attaccato al circostante osso alveolare, e nel Effetti della forza ortodontica sulla maxilla e sul terzo me- contempo separato da esso da una robusta struttura di col- dio del viso lagene di supporto: il legamento parodontale (PDL). Effetti della forza ortodontica sulla mandibola Normalmente il PDL occupa uno spazio di circa 0,5 mm attorno alla radice del dente. La componente princi- pale del legamento è rappresentata da un insieme di fibre collagene parallele che s’inseriscono da una parte nel ce- mento radicolare e dall’altra in una superficie ossea relati- Il trattamento ortodontico si basa sul principio che l’ap- vamente robusta: la lamina dura. Queste fibre di suppor- plicazione prolungata di una pressione su un dente ne to, nel loro attacco alla superficie dentale, presentano un causa lo spostamento attraverso un rimodellamento del- andamento obliquo in senso apicale. Tale disposizione l’osso alveolare circostante. L’osso viene riassorbito e ap- permette al dente di opporre una maggiore resistenza alle posto in modo selettivo. In pratica il dente si muove all’in- forze che si esplicano durante la normale attività mastica- terno dell’osso trascinando il proprio sistema parodontale toria (Fig. 9.1).  CAPITOLO 9 Basi biologiche del trattamento ortodontico 315 Gran parte dello spazio del PDL è occupata dal grovi- senti terminazioni nervose di tipo amielinico, deputate al- glio di fibre collagene che costituisce il sistema di fissa- la percezione del dolore, e recettori più complessi asso- zione del dente, ma esistono altri due importanti compo- ciati alla pressione e all’informazione propriocettiva. nenti del legamento parodontale: (1) la componente cellu- Infine è importante osservare che lo spazio parodon- lare costituita da cellule mesenchimali di vario tipo, insie- tale è riempito da un fluido simile a quello riscontrabile me a elementi neurali e vascolari; (2) i fluidi tissutali. En- negli altri tessuti e proveniente dal sistema vascolare. Po- trambi giocano un ruolo importante sia durante la normale tendo descrivere schematicamente un ammortizzatore attività che nel movimento ortodontico. come una camera piena di liquidi con pareti di contenzio- I principali elementi cellulari del PDL sono rappre- ne porose, in condizioni normali, il fluido presente nel sentati da cellule mesenchimali indifferenziate e dalle loro PDL consente a quest’ultimo di svolgere un ruolo simile. linee di differenziazione in fibroblasti e osteoblasti. Il collagene del legamento è costantemente sottoposto Risposta alla normale attività a rimodellamento e rinnovamento durante la normale atti- vità.1 Le stesse cellule possono funzionare come fibrobla- Durante la normale attività masticatoria i denti e le struttu- sti che producono una nuova matrice connettivale, o come re parodontali sono soggetti a forze pesanti e intermittenti. fibroclasti che distruggono il collagene precedentemente I denti vengono a contatto per un secondo o anche meno; deposto. Durante la normale attività si verifica, sebbene in le forze sono consistenti e variano da 1 a 2 kg quando si ma- modo meno rilevante, anche un rimodellamento continuo sticano cibi molli fino ad arrivare a 50 kg per cibi più duri. del processo alveolare e del cemento radicolare. Quando il dente è sottoposto a carichi di questo tipo, il suo I fibroblasti del legamento parodontale hanno caratte- rapido dislocamento nello spazio del PDL è impedito dalla ristiche simili a quelle degli osteoblasti e, differenziandosi presenza del fluido, per sua natura incomprimibile. La for- dalla popolazione cellulare locale, formano nuovo osso.2 za viene trasmessa in tal modo alle pareti del processo al- L’osso alveolare e il cemento sono rimossi, rispettiva- veolare, che di conseguenza si flettono. mente, da osteoclasti e cementoclasti specializzati. Que- L’entità della flessione ossea durante la normale atti- ste cellule plurinucleate hanno origini diverse rispetto vità dei mascellari (e di altri elementi scheletrici del cor- agli osteoblasti e ai cementoblasti che producono l’osso e po) spesso non è apprezzabile. Il corpo della mandibola si il cemento. Nonostante anni di indagini, la loro origine piega durante i normali movimenti di apertura e chiusura, rimane tuttora controversa. Gran parte di esse ha un’ori- anche in assenza di pesanti carichi masticatori. Nell’aper- gine ematica, mentre alcune possono derivare da cellule tura massima la distanza intermolare diminuisce di 2-3 indifferenziate che si trovano in loco.3 mm. Durante i carichi masticatori pesanti i singoli denti si Sebbene non intensamente vascolarizzato, il PDL pre- spostano leggermente all’interno dei rispettivi alveoli e di senta vasi e cellule del sistema ematico. Sono inoltre pre- conseguenza l’osso circostante si flette; tali forze di fles- sione sono peraltro trasmesse anche a distanza. La flessio- ne dell’osso in risposta alle normali sollecitazioni genera delle correnti piezoelettriche (v. p. 317) che sembrano in- tervenire nei fenomeni di rigenerazione e riparazione os- sea. Questo è il meccanismo attraverso il quale l’architet- tura ossea si adatta alle richieste funzionali. Solo una piccola parte del fluido contenuto nello spa- zio del PDL passa all’esterno durante il primo secondo di sollecitazione pressoria. Tuttavia, se la pressione viene mantenuta sul dente, tale fluido viene rapidamente espul- so e il dente viene spostato nello spazio del PDL, a sua volta compresso contro le pareti ossee adiacenti. Questo fenomeno causa fastidio; il dolore viene normalmente av- vertito dopo 3-5 secondi dall’applicazione di una forza pe- sante, segno che il liquido è stato spremuto all’esterno e che una pressione collassante si sta esercitando sul PDL (Tab. 9.1). La resistenza offerta dai fluidi tissutali consen- te quindi che la pressione che si sviluppa per meno di un secondo durante la normale attività masticatoria non cau- si dolore. Sebbene il PDL abbia una straordinaria attitudine a resistere a forze di breve durata, tuttavia esso perde rapi- FIGURA 9.1 Rappresentazione schematica delle strutture parodon- tali (l’osso è colorato in rosso). Si noti l’angolazione delle fibre del damente la sua capacità di adattamento quando il fluido PDL. che lo impregna viene spremuto all’esterno della cavità. 316 SEZIONE IV Biomeccanica e meccanica TABELLA 9.1 Risposta fisiologica a una forte pressione con- Attività tro un dente. metabolica del PDL Tempo (secondi) Fenomeno θθcc per produrre lo spostamento dentale, ma se questa risulta eccessiva sposta i denti di ancoraggio. FIGURA 10.27 Dati ottenuti in laboratorio per valutare lo scorrimen- to di cinque diverse combinazioni arco/attacco, a livello dell’angolo di contatto critico in cui la resistenza all’attrito inizia ad aumentare (v. Fig. 10.26). Si noti che l’attrito è simile per tutte le combinazioni arco/at- tacco nella configurazione passiva al di sotto dell’angolo critico. È pos- sibile adattare un ipotetico arco 19 × 25 nello slot 18 dell’attacco, an- che se risulta stretto, perché il filo in genere è leggermente sottodi- mensionato, mentre lo slot dell’attacco è lievemente sovradimensio- nato. Con l’aumentare degli angoli di contatto si genera un attrito mag- giore per i fili legati stretti e minore per quelli legati in maniera più las- sa. In assenza del fenomeno del grippaggio, le combinazioni filo-at- tacco con minore clearance nel secondo ordine in definitiva si legano in modo peggiore rispetto a quelle con una clearance maggiore. (Ridisegnata da Kusy e Whitley: Angle Orthod 69:71-80, 1999.) un attacco autolegante in modo tale che il filo sia tratte- FIGURA 10.29 Superiormente viene usata un’ansa di chiusura per nuto in modo più lasso. arretrare gli incisivi, mentre nell’arcata inferiore, per chiudere gli spa- In termini di controllo dell’ancoraggio ortodontico, il zi, viene utilizzata una molla che permette all’arco di scorrere attra- verso il tubo molare. Le anse di chiusura sono modellate su un arco in problema creato dall’attrito non è tanto la sua presenza, acciaio, mentre i denti vengono fatti scorrere lungo il filo da molle in quanto la difficoltà di conoscerne l’entità. Per far scorrere A-NiTi. Gli elastici di II Classe, tesi tra la zona posteroinferiore e quel- uno o più denti lungo un filo, il clinico deve applicare una la anterosuperiore, contribuiscono a chiudere gli spazi sia superiori che inferiori. forza sufficiente per superare l’attrito e produrre una ri- sposta biologica. È difficile superare la tentazione di sovra- stimare l’attrito e applicare quindi una forza maggiore per assicurarsi di ottenere un certo movimento dentale. Qual- siasi forza superiore a quella necessaria per superare l’attri- Metodi per controllare l’ancoraggio to sposta i denti di ancoraggio verso il plateau della curva Dalla discussione precedente sui due aspetti biologici del- del movimento dentale (v. Fig. 9.17), per cui si verifica o l’ancoraggio descritta nel Capitolo 9 e la presente revisio- uno spostamento indesiderato dei denti di ancoraggio o la ne sugli effetti frizionali, è evidente che esistono molte necessità di rinforzare l’ancoraggio con altri mezzi (per strategie per controllare l’ancoraggio. Quasi tutti i metodi esempio trazioni extraorali). In un’apparecchiatura la fri- usati in ortodonzia si confrontano con il problema rap- zione può essere evitata incorporando un’ansa nell’arco, in presentato dall’attrito. Consideriamoli in maggior detta- modo che i segmenti dell’arco si muovano assieme ai denti, glio. e quindi questi non debbano scorrere lungo l’arco. Molle di questo tipo vengono chiamate molle di arretramento se si Rinforzo. Il grado di rinforzo dell’ancoraggio dipende attaccano a un solo dente o anse di chiusura se collegano 2 dal tipo di movimento che si vuole ottenere. In pratica, segmenti di arco (Fig. 10.29). L’inserimento di anse nel- ciò significa che le richieste di ancoraggio devono essere l’arco rende l’apparecchio più difficile da realizzare e da stabilite individualmente in ogni situazione clinica. Una usare clinicamente, ma elimina il problema del controllo volta che è stata stabilita la necessità del rinforzo, si in- di ancoraggio determinato dall’attrito. cludono quanti più denti possibili nell’unità di ancorag-  CAPITOLO 10 Principi meccanici nel controllo delle forze ortodontiche 369 FIGURA 10.31 L’arretramento del solo canino, come prima tappa nella chiusura dello spazio di estrazione in due fasi, è spesso usato per conservare l’ancoraggio, soprattutto quando viene adottata una meccanica di scorrimento. tra un’arcata e l’altra producono una forza intermittente e le forze extraorali risultano ancora più intermittenti. Seb- FIGURA 10.30 Il rinforzo dell’ancoraggio può essere prodotto inse- bene questo fattore tempo possa diminuire il valore del rendo più denti della stessa arcata nell’unità di ancoraggio o utilizzando elastici tra le due arcate opposte per aiutare la realizzazione del movi- rinforzo extraorale e interarcata, l’impiego di entrambi mento desiderato, come con gli elastici interarcata qui illustrati. Un può risultare clinicamente utile. rinforzo addizionale può essere ottenuto con forze extraorali, come la trazione applicata ai molari superiori per resistere alla spinta anteriore Suddivisione del movimento desiderato. Un modo degli elastici. comune per migliorare il controllo dell’ancoraggio è quello di contrapporre la resistenza di un gruppo di den- ti a quella di un singolo dente, piuttosto che dividere l’ar- cata in segmenti più o meno uguali. Nel nostro solito gio. Per ottenere un movimento dentale differenziale si- esempio estrattivo, sarebbe perfettamente possibile ri- gnificativo, il rapporto tra la superficie di PDL dell’unità durre lo stress sull’ancoraggio posteriore arretrando il ca- di ancoraggio e la superficie di PDL dell’unità di movi- nino singolarmente e contrapponendo il suo movimento mento deve essere almeno di 2:1 in assenza di attrito e di distale al movimento di tutti gli altri denti all’interno del- 4:1 in presenza di questo. Ogni situazione in cui il rap- l’arcata (Fig. 10.31). Dopo che il canino è stato arretrato, porto risulti inferiore produce una condizione che si avvi- lo si può aggiungere all’unità di ancoraggio posteriore cina al movimento reciproco. Ovviamente, un più elevato per arretrare gli incisivi. Il vantaggio di questo procedi- rapporto è desiderabile, qualora possa essere ottenuto. mento è che la forza di reazione viene dissipata sempre su Un rinforzo di ancoraggio soddisfacente può essere un’ampia superficie di PDL dell’unità di ancoraggio; lo ottenuto coinvolgendo denti dell’arcata antagonista nel- svantaggio è che la chiusura degli spazi in due tempi av- l’unità di ancoraggio. Il rinforzo può includere forze deri- viene più lentamente. vate da strutture poste al di fuori della bocca. Usiamo il La suddivisione del movimento dentale migliora le consueto esempio della sede di estrazione di un premolare condizioni di ancoraggio, indipendentemente dalla pre- inferiore: è possibile stabilizzare tutti i denti dell’arcata senza di attrito e dalla localizzazione dello spazio nell’ar- superiore in modo che si possano muovere tutti corporal- cata. Se si desidera far scivolare in avanti i denti posterio- mente come un unico gruppo e quindi tendere un elastico ri (nel qual caso i denti anteriori vengono a costituire l’u- dalla zona superoposteriore a quella anteroinferiore, con- nità di ancoraggio), il modo migliore di procedere è quel- trapponendo il movimento dell’intera arcata superiore al lo di portare in avanti un dente alla volta. Muovendoli movimento distale del segmento anteroinferiore (Fig. uno alla volta con una meccanica afrizionale anziché con 10.30). In questo modo, aggiungendo l’intera arcata supe- una meccanica di scorrimento, si scarica meno stress sul- riore si modifica il bilancio tra l’arretramento dei denti l’ancoraggio. anteroinferiori e la mesializzazione dei denti posteroinfe- riori. Tipping/uprighting (versione/raddrizzamento). Un’al- Questo ancoraggio potrebbe essere ulteriormente tra possibile soluzione per il controllo dell’ancoraggio è rinforzato facendo portare al paziente una trazione ex- quella di inclinare i denti e quindi di raddrizzarli, piuttosto traorale (TEO) che eserciti una forza diretta posterior- che muoverli corporalmente. Nel nostro esempio estratti- mente sull’arcata superiore. La forza di reazione della vo ormai familiare, ciò richiede nuovamente due tempi di TEO è dissipata sulle ossa della volta cranica, aggiun- trattamento. In primo luogo i denti anteriori subiscono un gendo così la resistenza di queste strutture all’unità di an- tipping distale, venendo contrapposti al movimento cor- coraggio. L’unico problema legato al rinforzo dell’anco- poreo mesiale del segmento posteriore (v. Fig. 9.18). In un raggio esterno all’arcata è che, mentre le molle all’interno secondo tempo i denti inclinati vengono poi raddrizzati, dell’arcata forniscono una forza costante, gli elastici tesi muovendo le radici dei canini distalmente e conferendo un 370 SEZIONE IV Biomeccanica e meccanica torque linguale alle radici degli incisivi, con un ancoraggio mento deve essere compensato da un atteggiamento più stazionario nel segmento posteriore. Durante entrambe le conservativo nel controllo dell’ancoraggio. Il prezzo viene fasi, è di estrema importanza mantenere le forze il più pos- di solito pagato con un incremento del tempo di tratta- sibile leggere, in modo che nel segmento posteriore le for- mento. Una meccanica afrizionale, sebbene comporti una ze siano sempre al di sotto del livello ottimale, mentre i maggiore difficoltà nel preparare l’apparecchiatura, ri- denti anteriori ricevono una forza ideale. chiede in genere un minor tempo di trattamento per la chiusura dello stesso spazio di estrazione. Strategie per il controllo dell’ancoraggio e dell’attri- Si noti che le strategie per il controllo dell’ancoraggio to. Il controllo dell’ancoraggio è particolarmente im- si associano molto spesso a un particolare disegno dell’ap- portante quando devono essere arretrati degli incisivi parecchiatura ortodontica, che in molte situazioni viene protrusi. Lo scopo è quello di portare questi denti in po- letteralmente progettata a tale scopo. Le caratteristiche sizione corretta, non necessariamente quello di arretrarli progettuali dell’apparecchiatura discusse in questo Capi- il più possibile. La quantità desiderata di arretramento tolo hanno permesso lo sviluppo dell’apparecchiatura fissa incisivo deve essere attentamente pianificata per ogni pa- contemporanea. L’approccio al controllo dell’ancoraggio, ziente in modo da selezionare la biomeccanica adeguata che è implicito nel disegno dell’apparecchiatura, individua per il risultato desiderato. Questo argomento è discusso per così dire la filosofia dell’apparecchio e questo termine in modo più dettagliato nel Capitolo 17. non appare così insolito se visto in quest’ottica. A questo punto, tuttavia, è interessante considerare una situazione estrattiva abbastanza tipica, nella quale si desidera chiudere lo spazio di estrazione per il 60% con l’arretramento degli incisivi e per il 40% con la mesializza- CONFRONTO TRA UN SISTEMA DI FORZE zione dei posteriori (Fig. 10.32). Questo risultato può es- DETERMINATO ED UNO INDETERMINATO sere conseguito in tre modi: (1) chiusura dello spazio in un’unica fase con una meccanica afrizionale; (2) chiusura La legge dell’equilibrio afferma non solo che per ogni for- dello spazio in due fasi facendo scorrere il canino lungo za applicata esiste una reazione uguale e contraria, ma an- l’arco e poi arretrando gli incisivi (come nella tecnica di che che la somma dei momenti in ogni piano dello spazio Tweed originale); (3) chiusura dello spazio in due tempi: è uguale a zero. iniziale tipping dei denti anteriori con un po’ di attrito e In altri termini, tutti i momenti, così come le forze ge- raddrizzamento successivo (come nella tecnica di Begg) (v. nerate dall’apparecchiatura ortodontica, devono essere bi- Capp. 12 e 16-18 per una discussione dettagliata di questa lanciati in tutti i tre piani dello spazio. Può essere molto tecnica). L’esempio chiarisce l’importanza dell’attrito in difficile visualizzare il sistema di forze complessivo in am- una situazione clinica: il maggiore stress sull’ancoraggio bito ortodontico; infatti, quando viene trascurata una che si osserva quando si ricorre a una meccanica di scorri- componente importante del sistema si possono provocare facilmente movimenti dentali indesiderati e inattesi. Per sistema di forze statisticamente determinato si in- tende un sistema in cui i momenti e le forze possono es- sere distinti, misurati e valutati immediatamente, mentre 40% 60% un sistema statisticamente indeterminato risulta essere troppo complesso perché siano misurati in modo preciso tutti i momenti e le forze coinvolti nel sistema in equili- brio. In genere è possibile determinare solo la direzione dei momenti netti e approssimativamente i livelli di forza assoluti. Ciò rappresenta un problema maggiore in cam- po ortodontico piuttosto che nell’ambito ingegneristico, dato che l’eventuale azione del sistema è determinata an- FIGURA 10.32 Si desidera spesso che la chiusura dello spazio di che dalla risposta biologica. Per esempio, l’entità dello estrazione di un premolare si verifichi per il 60% con la distalizzazione spostamento dentale dipenderà in gran parte dalla gran- incisiva e per il 40% con il movimento mesializzante del molare e del dezza delle forze applicate ai denti in ancoraggio e ai den- secondo premolare. Questo risultato può essere ottenuto in tre modi: (1) chiusura in una fase con meccanica afrizionale (anse di chiusura); ti che si vuole spostare, e non solo dalla differenza tra (2) chiusura in due fasi con meccanica di scorrimento, arretrando il ca- queste forze. Se la forza applicata ai denti in ancoraggio è nino singolarmente e, in un secondo tempo, i quattro incisivi (l’approc- sufficientemente alta da posizionarli all’interno del pla- cio classico di Tweed); (3) chiusura in due tempi con scorrimento, de- terminando prima il tipping del canino e degli incisivi e successiva- teau della curva pressione-risposta, si verificherà un mo- mente il loro raddrizzamento. Si possono ottenere buoni risultati clini- vimento dentale reciproco, indipendentemente dalla dif- ci con tutti i tre metodi. Il costo dell’attrito nella chiusura degli spazi, ferenza pressoria applicata al legamento (v. Fig. 9.17). con un’apparecchiatura ortodontica gestita adeguatamente, è pagato più in termini di aumento del tempo di trattamento che di diminuzione Similmente, se si verifica l’intrusione degli incisivi o l’e- della qualità dei risultati. strusione dei denti posteriori, questa è quasi interamente  CAPITOLO 10 Principi meccanici nel controllo delle forze ortodontiche 371 200gm-mm 200 g-mm lizzazione dentale (per esempio nell’ancoraggio rinforza- to); (2) l’altra estremità della molla cantilever o dell’arco ausiliare viene legata al dente o al gruppo di denti che si 55mm mm vuole spostare, attraverso un singolo punto di applicazio- ne della forza.27 40gm 40 g In questa analisi i denti coinvolti nell’unità di ancorag- gio sono considerati come un unico segmento di stabiliz- zazione formato da un singolo dente multiradicolato, che possiede un unico centro di resistenza. È quindi impor- tante legare insieme i denti in un’unità di ancoraggio con un arco di stabilizzazione il più rigido possibile. Spesso i denti posteriori in entrambi i lati vengono connessi da un 30mm arco linguale rigido, in modo da creare un unico segmen- 30 mm to di stabilizzazione posteriore. Se l’obiettivo è quello di spostare più di un dente, bisogna legare il segmento den- 40gm/2 sides 40 g/2 lati tale che si vuole spostare in modo tale da trasformare i sin- goli elementi dentali in un’unica unità. 20 g × 3 20gm 3030mm mm Applicazioni della molla cantilever. Le molle cantile- ver vengono spesso utilizzate per portare in arcata dei denti che sono molto dislocati (impattati) (Fig. 10.34). 600gm-mm 600 g-mm Queste molle hanno il vantaggio di possedere un ampio FIGURA 10.33 L’arco di intrusione costruito da un filo rettangolare raggio d’azione, con un decremento di forza minimo; che si adatta nei tubi rettangolari dei molari e si lega a livello del pun- man mano che lo spostamento dentale procede, offrono to di contatto del segmento incisale rappresenta un esempio di un si- stema determinato a una coppia. Se l’arco viene attivato spingendolo un controllo eccellente dell’entità della forza. Esistono verso il basso e legandolo sul settore incisivo in modo da rilasciare però due svantaggi principali: (1) come tutti i presidi che una forza intrusiva di 40 g (10 g per dente, 20 g per lato), e se la di- hanno un ampio raggio d’azione, anche queste molle non stanza dai tubi dei molari al punto di attacco anteriore è di 30 mm, ogni molare risentirà di una forza estrusiva di reazione di 20 g e di un mo- possiedono un meccanismo di sicurezza. Se accidental- mento di 600 g-mm che angola distalmente le corone. Nel settore in- mente vengono deformate dal paziente, si può verificare cisivo la forza creerà un momento di 200 g-mm che ruota le corone uno spostamento dentale significativo nella direzione degli incisivi in senso vestibolare; inoltre a livello di ogni molare la for- za estrusiva crea anche un momento che lingualizza le corone. Se i sbagliata; (2) il momento della forza di un dente impatta- tubi vestibolari dei molari sono posti a 4 mm in senso vestibolare dal to determina una rotazione della corona in senso lingua- centro di resistenza, si avrà un momento di 80 g-mm. le man mano che il dente viene portato verso il piano oc- clusale e ciò con ogni probabilità è un effetto indesidera- to. Sebbene si possa aggiungere un’ulteriore forza per ri- funzione dell’entità delle forze intrusive rispetto a quelle solvere questo problema, il sistema può complicarsi. Se il estrusive, non della loro direzione o della loro differenza. cantilever viene legato nell’attacco di un dente incluso in I sistemi di forze determinati sono perciò molto utili in modo da creare una coppia che lo controlli meglio, il si- ortodonzia, perché permettono di controllare meglio stema di forze diviene statisticamente indeterminato e l’entità delle forze e delle coppie. l’entità della forza non viene così predicibilmente con- Per praticità, i sistemi determinati in ortodonzia sono trollata. quelli che ad un’estremità creano una coppia, mentre dal- Archi ausiliari di intrusione/estrusione. Un sistema l’altra hanno solo una forza (non una coppia). Ciò signifi- ad una coppia viene in genere impiegato principalmente ca che un filo che servirà come molla può essere inserito per creare un’intrusione degli incisivi erotti in maniera in un tubo o in un bracket da un lato, ma deve essere lega- eccessiva. A tale scopo risulta di importanza critica forni- to dall’altro lato, così che ci sia solo un punto di contatto re una forza leggera ai denti che devono essere intrusi. (Fig. 10.33). Quando un filo viene legato nel bracket da Un arco intrusivo in genere comprende l’ancoraggio dei entrambi i lati, si crea un sistema a due coppie statistica- denti posteriori (i molari) oltre ai due o quattro denti in- mente indeterminato. cisivi che verranno intrusi (Fig. 10.35). Dato che la forza intrusiva deve essere leggera, anche la forza di reazione a Sistemi ad una coppia livello molare sarà leggera, molto al di sotto dei valori di forza necessari per estrudere o tippare i denti di ancorag- Nella pratica ortodontica, si possono ottenere dei sistemi gio. Negli adulti, in genere, vengono aggiunti anche i ad una coppia qualora si verifichino due condizioni: (1) premolari all’unità di ancoraggio. un’estremità del cantilever viene inserita nel bracket o nel Anche se è piuttosto facile attivare un arco ausiliare in tubo generalmente di un dente o di un segmento di stabi- senso estrusivo a livello incisale piuttosto che uno intrusi-  5mm 372 SEZIONE IV Biomeccanica e meccanica 5 mm 1000gm-mm 1000 g-mm 250gm-mm 250 g-mm 250gm-mm 250 g-mm 50gm 50 g 250gm 50gm 50 g 50gm 50 g 250 g 55mm mm 250gm 250 g 50gm 50 g A B 20 mm 20mm 500 g-mm 500gm-mm FIGURA 10.34 Un cantilever, costituito da un arco rettangolare che da un lato entra nel tubo rettangolare (o nell’attacco) mentre dall’altro viene legato ad un solo punto di contatto, costituisce un sistema determinato ad una coppia in cui si possono conoscere le forze e i momenti con precisione. (A) Visione laterale del sistema di forze creato da un cantilever per estrudere un canino su- periore impattato. Se la distanza tra il tubo molare e il bottoncino sul canino a cui viene legata la molla è di 20 mm, una forza estru- siva di 50 g a livello del canino crea sul molare una forza intrusiva di 50 g e anche un momento di 1000 g-mm, che determina una rotazione delle corone dei molari in avanti attorno al loro centro di resistenza. Se il tubo molare è lungo 4 mm, si può avere un mo- mento originato da una coppia formata da 250 g di forza diretti verso l’alto a livello dell’estremità mesiale del tubo e da 250 g di forza diretti verso il basso all’estremità distale del medesimo tubo. (B) Visione frontale dello stesso sistema di forze. Si consideri- no i momenti (torque) vestibololinguali creati dalla forza esercitata sul molare e sul canino. Se il centro di resistenza del canino è più linguale di 5 mm rispetto al bottoncino coronale, una forza estrusiva di 50 g crea un momento di 250 g-mm che ruota le coro- ne in senso linguale (effetto di solito non desiderato). A livello molare, se il centro di resistenza è posto 4 mm lingualmente rispet- to al tubo vestibolare, una forza intrusiva di 50 g crea un momento di 200 g-mm che determina una rotazione della corona in sen- so vestibolare. Ma se il canino incluso è più linguale di 10 mm rispetto alla superficie vestibolare del molare, attivando la molla es- sa subisce anche una torsione, e si generano 500 g-mm di inclinazione linguale delle corone molari. Il risultato a livello molare è un momento assoluto di 300 g-mm di torque negativo, le corone dei molari si inclinano in senso linguale e le radici in senso ve- stibolare. Se la molla rettangolare fosse legata nell’attacco del canino, si potrebbe ottenere un momento che inclina la sua radice in senso vestibolare, ma il sistema a due coppie che ne risulterebbe sarebbe di tipo indeterminato, e quindi non sarebbe più pos- sibile conoscere con esattezza le forze e i momenti coinvolti nel sistema. 200gm-mm 200 g-mm 5mm 5 mm 200gm-mm 200 g-mm 40gm 40 g 10 mm 10mm 20gm 20 g 20 g 20gm 20gm 20 g 20gm 20 g A 600gm 600 g 40gm 40 g B FIGURA 10.35 I due fattori implicati nell’azione di un arco intrusivo sono: il rapporto dei punti di applicazione della forza rispetto al centro di resistenza a livello del settore incisivo e la considerazione se gli incisivi sono liberi di inclinarsi in senso vestibolare mentre vengono intrusi, o se l’arco viene piegato dietro per produrre una inclinazione linguale delle radici. (A) Un arco intrusivo può essere legato in qualsiasi punto del settore incisivo. Se esso viene legato dietro agli attacchi degli incisivi laterali, la forza vie- ne applicata in linea col centro di resistenza, e non ci sarà alcun momento che ruoti gli incisivi in senso vestibololinguale. Gli ef- fetti sui denti di ancoraggio dovrebbero essere gli stessi di quelli ottenuti se un arco di intrusione fosse legato a livello della linea mediana (v. Fig. 10.33). (B) Se l’arco di intrusione fosse legato sulla linea mediana e fosse piegato dietro in modo tale da poter scorrere avanti nel tubo molare, produrrebbe come effetto un’inclinazione radicolare in senso linguale degli incisivi durante la lo- ro intrusione. L’equilibrio richiede che entrambi i momenti e le forze siano bilanciati in modo tale che i momenti sugli incisivi siano bilanciati da momenti simili sui molari di ancoraggio. Ognuno dovrebbe ricevere un momento di 100 g-mm che porti le corone in senso mesiale, e richiederebbe una forza di 10 g nella parte distale del tubo molare, se la distanza dal tubo al centro di resisten- za del molare fosse di 10 mm.  CAPITOLO 10 Principi meccanici nel controllo delle forze ortodontiche 373 vo, questa azione viene raramente perseguita a livello cli- l’osservare gli effetti di un arco intrusivo inserito negli at- nico. Tuttavia la forza necessaria a garantire l’estrusione è tacchi degli incisivi piuttosto che legato con un singolo quattro o cinque volte maggiore rispetto all’intrusione, punto di contatto anteriore.28 L’arco di utilità, diffuso da cosicché anche la forza di reazione a livello dei denti di Ricketts e usato spesso per intrudere gli incisivi, ne è un ancoraggio sarà maggiore, e quindi questi denti saranno buon esempio. Allo stesso modo di un arco intrusivo ad meno stabili. Perciò il controllo preciso dell’entità della una coppia, l’arco intrusivo di Ricketts è costituito da un forza, che è il principale vantaggio di un sistema ad una arco di forma rettangolare in modo da non ruotare nei tu- coppia, diventa meno importante quando si desidera ef- bi molari e non comprende i canini e i premolari; per fettuare un’estrusione. Quindi, se l’obiettivo è l’estrusio- esempio, consiste in un arco 2 × 4 (2 molari e 4 incisivi). Il ne, probabilmente non è vantaggioso ricorrere ad un si- lungo braccio d’azione fornisce proprietà eccellenti per il stema complesso come quello costituito da un arco ausi- rapporto carico-deflessione, così che si può ottenere la liario e segmenti di stabilizzazione. forza leggera necessaria per l’intrusione. La differenza si verifica quando l’arco di utilità viene legato all’interno de- Sistemi a due coppie gli attacchi degli incisivi, creando un sistema a due coppie. Quando l’arco di utilità viene attivato per favorire l’in- Un modo semplice per vedere gli effetti del cambiamento trusione, il momento generato dalla forza intrusiva crea prodotto da un sistema determinato ad una coppia rispet- una vestibolarizzazione delle corone (Fig. 10.36). Un mo- to a un sistema indeterminato a due coppie consiste nel- do per evitare l’inclinazione vestibolare dei denti consiste Mc Mc Mf A B Mf + Mc C FIGURA 10.36 Un arco di utilità spesso è un arco di intrusione con una configurazione a due coppie, create legando l’arco di in- trusione rettangolare all’interno degli attacchi degli incisivi. Quando si utilizza questo presidio, non si riesce a conoscere in modo preciso l’entità delle forze e delle coppie, anche se l’attivazione iniziale dell’arco dovrebbe fornire circa 40 g di intrusione nel set- tore incisivo. (A) L’attivazione dell’arco di utilità posizionandolo negli attacchi crea una forza intrusiva, ed una forza di reazione del- la medesima entità sui molari di ancoraggio ed una coppia che inclina le corone distalmente. A livello incisivo il momento per in- clinare in senso vestibolare le corone (Mf) viene creato dalla distanza degli attacchi davanti al centro di resistenza; un ulteriore mo- mento nella stessa direzione viene creato dalla coppia all’interno dell’attacco (Mc) quando l’inclinazione dell’arco cambia nel mo- mento in cui viene inserito negli attacchi. Non si può conoscere il momento di questa coppia, ma è importante dal punto di vista clinico perché esso influenza l’entità della forza di intrusione. (B) Posizionando una piega da torque nell’arco di utilità si crea un momento che porta le corone in senso linguale e si controlla la tendenza dei denti ad inclinarsi in senso vestibolare mentre ven- gono intrusi; tale strategia può anche aumentare l’entità della forza intrusiva sul settore incisivo, la forza estrusiva e la coppia sui molari. (C) Legando dietro l’arco di utilità si crea una forza che lingualizza gli incisivi ed il momento di questa forza si oppone al momento della forza di intrusione. A livello molare si crea una forza che mesializza i molari insieme ad un momento che angola mesialmente le corone. Specialmente se è ancora presente una piega da torque, è difficile sapere con certezza quale momento prevarrà, o se la forza di intrusione sia adeguata. Con questo sistema a due coppie, le forze verticali possono diventare più pe- santi del desiderato e cambiare il rapporto tra l’intrusione degli incisivi e l’estrusione dei molari. (Ridisegnata da Davidovitch M, Rebellato J: Utility arches: a two couple intrusion system, Sem Orthod 1: 25-30,1995.) 374 SEZIONE IV Biomeccanica e meccanica nell’applicare una forza di distalizzazione sugli incisivi, in modo tale da renderli equivalenti ad un unico dente che potrebbe creare un momento nella direzione opposta. multiradicolato, come succede quando i denti posteriori Questa situazione si può verificare piegando o legando in- sono raggruppati in un segmento di stabilizzazione e dietro l’arco di utilità intrusivo. Anche se si potesse otte- vengono utilizzati come ancoraggio per spostare il nere una forza di arretramento leggera, sarebbe meglio gruppo dentale formato dai quattro incisivi. Una piega a evitare qualsiasi forza che mesializzi i denti di ancoraggio. V dovrebbe essere ridotta nell’attivazione per compen- Un’altra strategia per controllare l’inclinazione vesti- sare la resistenza maggiore di un segmento. bolare appare subito evidente: porre una torsione nel seg- La piega a V asimmetrica crea coppie diverse e opposte, mento anteriore dell’arco di utilità, per portare gli incisivi e forze di equilibrio nette che intrudono un segmento ed in senso linguale.29 Esaminiamo ora gli effetti prodotti da estrudono l’altro (Fig. 10.38). Sebbene non si conosca questo metodo (v. Fig. 10.36B): l’effetto di una coppia al- con precisione l’entità delle forze coinvolte (dopo tutto l’interno dell’attacco consiste nell’aumentare la forza in- questo è un sistema indeterminato), si può però stabilire trusiva a livello incisale e anche la forza di reazione estru- l’entità relativa dei momenti e la direzione delle forze as- siva sui molari. Sebbene si sappia con certezza che l’entità sociate in equilibrio. Gli attacchi in cui si verifica il mo- della forza intrusiva potrebbe aumentare, non si può sape- mento più elevato avranno una maggior tendenza a ruo- re di quanto; però qualsiasi incremento altererebbe l’e- tare rispetto agli attacchi dove si creano dei momenti quilibrio del movimento dentale e si potrebbe passare da minori, e questo indicherà la direzione di equilibrio del- un’intrusione desiderata degli incisivi, per la quale è fon- le forze. Quando una piega si pone più vicino ad una del- damentale il controllo attraverso l’uso di forze leggere, ad le due unità equivalenti, il momento aumenta nell’unità una estrusione dei denti di ancoraggio. più vicina e diminuisce in quella più distante, mentre le Si noti che “la piega da torque” nell’arco di utilità pro- forze di equilibrio aumentano. Quando la piega viene duce due tipi di problemi: il primo si riscontra nella forza posta in un arco ad un terzo della distanza tra due unità di reazione generata dalla coppia all’interno degli attac- uguali, l’attacco più distante non sente alcun momento, chi; un aumento dell’entità della forza intrusiva spesso ma solo una forza singola. Quando la piega è ancora più non è intuibile dalla modifica apportata al filo. Il secondo vicina ad uno dei due attacchi, su entrambi gli attacchi si problema sta nel fatto che non si conosce mai con certezza producono dei momenti nella medesima direzione e le l’entità delle forze di reazione, il che rende impossibile forze associate aumentano ulteriormente. l’adattamento preciso del filo d’arcata persino qualora se La step bend crea due coppie nella medesima direzione ne anticipi l’aumento. Entrambi gli effetti sono utili per indipendentemente dalla sua posizione rispetto ai due spiegare come mai gli archi di utilità spesso producano attacchi (Fig. 10.39). La posizione di una piega a V è un un’intrusione del settore anteriore di entità insoddisfa- fattore critico nel determinarne l’effetto, mentre la posi- cente rispetto all’estrusione molare. zione di una step bend ha poco se non addirittura nessun effetto sull’entità dei momenti e delle forze in equilibrio. APPLICAZIONI DEI SISTEMI DI FORZE Il reciproco rapporto in senso generale tra la posizione della piega e le forze con i momenti che sono prodotti vie- COMPLESSI (A DUE COPPIE) ne illustrato nella Tabella 10.7. Si noti che per le pieghe a V, la forza aumenta continuamente mano a mano che la Pieghe simmetriche e asimmetriche piega viene decentrata. Per le step bend, dal momento che entrambe le coppie operano nella medesima direzione, la Quando un arco viene inserito in due attacchi, le forze di forza aumenta molto di più di quanto avverrebbe con una equilibrio agiscono sempre su entrambi i bracket. Ci sono piega a V simmetrica. tre tipi di pieghe per attivare l’arco:30 In condizioni di laboratorio, le forze e le coppie create La piega a V simmetrica V-bend crea coppie uguali e op- da un sistema a due coppie possono essere valutate speri- poste a livello degli attacchi (Fig. 10.37). Anche le forze mentalmente.31 Con un arco in acciaio 0,016 e una distan- di equilibrio associate ad ogni attacco sono uguali e op- za tra gli attacchi di 7 mm (circa quella che si potrebbe poste, perciò si annullano tra di loro. Una piega a V sim- trovare tra gli incisivi centrali con attacchi gemellari o tra metrica non è necessariamente posta in mezzo a due gli attacchi vicini di un canino e un premolare), una step elementi dentali o a due gruppi di denti. Quando sono bend di soli 0,35 mm produrrebbe forze intrusive/estrusi- coinvolti due denti ma uno è più grande dell’altro (per ve di 347 g e coppie di 1210 g-mm nella medesima dire- esempio un canino rispetto ad un incisivo laterale), i zione (v. Tab. 10.7). La deformazione permanente del filo momenti uguali e opposti richiederebbero di porre la potrebbe essere ottenuta con una step bend di 0,8 mm. piega più vicino al dente di dimensione maggiore, per Dal momento che l’entità di tale forza è eccessiva per l’in- compensare la distanza maggiore dell’attacco al suo trusione, è chiaro che prevarrà l’estrusione. centro di resistenza. La stessa regola sarebbe valida se i Le forze verticali pesanti prodotte da quelle che gli or- due gruppi dentali fossero stati creati legandoli tra loro todontisti considerano pieghe modeste in un arco leggero  CAPITOLO 10 Principi meccanici nel controllo delle forze ortodontiche 375 A B FIGURA 10.37 (A) Una piega a V simmetrica viene posizionata a metà tra due unità che hanno la medesima resistenza al mo- vimento. Si creano dei momenti uguali e opposti e le forze intrusive/estrusive associate si eliminano a vicenda. (B) Per creare del- le coppie uguali e opposte, una piega a V deve essere posizionata verso l’unità che ha una resistenza maggiore al movimento; così una piega a V simmetrica tra un incisivo e un molare dovrebbe essere dislocata dalla parte del molare. Bisogna conoscere almeno approssimativamente i valori di ancoraggio dei denti o delle unità dell’arcata dentale per calcolare la posizione ideale del- le pieghe simmetriche o asimmetriche. A B 1/3 2/3 FIGURA 10.38 (A) Una piega a V asimmetrica crea un momento maggiore su un dente o su una unità dentale rispetto all’altra. Quando la piega viene spostata verso un dente, si verifica un momento maggiore sul dente più vicino ed uno minore sul dente più lontano. Quando la piega è posta ad un terzo della distanza tra i due attacchi, il dente più lontano risentirà solo di una forza, non di un momento. (B) Se la piega a V viene spostata più vicino ad un dente rispetto al punto distante un terzo, si creano dei momenti nel- la medesima direzione su entrambi i denti, invece che in direzione opposta. Una piega a V posta per parallelizzare le radici dei den- ti adiacenti non è in grado di agire se viene posizionata troppo vicino ad un dente. TABELLA 10.7 Sistemi di forze step e V-bend. Percentuale dello spazio totale Momento sul dente lontano/ Forza Dati rilevati sperimentando tra gli attacchi più vicini Momento sul dente vicino condizione generale acciaio 16, 7 mm di distanza, piega 0,35 mm Forza Momento (g) (g-mm) Step bend Tutti 1,0 XX 347 1210/1210 V-Bend 0,5 – 1,0 Nessuna 0 803/803 0,4 – 0,3 X 0,33 0 XX 0,29 353 2210/262 0,2 0,3 XXX 0,14 937 4840/1720 0,1 0,4 XXXX (Da Burstone CJ, Koening HA: Am J Orthod Dentofac Orthop 93: 59-67, 1988.) 376 SEZIONE IV Biomeccanica e meccanica 77mm mm terale, per ottenere forze leggere efficaci per determinare l’intrusione. Distanze maggiori rendono la posizione del- la piega a V di importanza minore. Con un’apertura inter- bracket di 7 mm, spostando una piega a V di solo 1,2 mm dalla posizione centrale ad un terzo della distanza, viene eliminato completamente il momento prodotto sul bracket distante. Con uno spazio di 21 mm lo stesso erro- re sarà pressoché trascurabile. È più facile perciò control- lare un sistema a due coppie quando la distanza tra gli at- tacchi è relativamente ampia, come accade per esempio con un sistema 2 × 4 in cui sono coinvolti solo i molari e gli incisivi o i segmenti anteriori e i posteriori. Esiste inoltre un altro livello di complessità per un ar- co a due coppie 2 × 4, a causa degli effetti tridimensionali che si producono quando l’arco comprende tutta l’arcata dai molari agli incisivi. La situazione rende particolar- FIGURA 10.39 Una step bend posta tra due denti produce una forza intrusiva su un dente ed estrusiva sull’altro e crea delle coppie nella mente difficile l’analisi delle pieghe da torque. Servendosi stessa direzione. A differenza delle pieghe a V, il fatto che la step bend di un modello di analisi finito, Isaacson et al. hanno mo- non sia posizionata nel centro influenza sia le forze che le coppie. strato che il principio generale dell’analisi bidimensionale resta valido quando viene condotta un’analisi tridimen- sionale.32 In un arco con un lungo braccio d’azione, come spiegano perché l’estrusione rappresenta la risposta alle un arco di utilità, una piega a V a livello dei molari produ- step bend negli archi continui. Una piega asimmetrica che ce un momento e delle forze associate di equilibrio signi- ha il suo apice 0,35 mm sopra il piano degli attacchi pro- ficativamente minori rispetto a quelle prodotte dalla piega duce coppie di 803 g-mm senza forze intrusive e/o estru- a V posizionata alla medesima distanza dal segmento inci- sive ad un terzo della distanza, mentre ad un sesto della di- sale. Inoltre, nell’analisi tridimensionale, quando la piega stanza si verificano forze intrusive/estrusive di oltre 900 g, a V è posta più vicina di un terzo della distanza dai molari con dei momenti molto grandi (v. Tab. 10.7); il risultato o dagli incisivi, non si creano momenti in direzione oppo- che ne consegue sarà, oltre al movimento radicolare, an- sta, bensì i momenti sui molari e sugli incisivi avvengono che l’estrusione. nella medesima direzione. Ne risulta che gli effetti degli I momenti e le forze si riducono notevolmente quando archi di utilità, in cui sono state poste delle pieghe com- aumenta la distanza interbracket. Per esempio, la stessa plesse, sono addirittura ancor meno predicibili. step bend a 0,35 mm che produce 347 g con 7 mm di spa- zio interbracket, produce solo 43 g di forza quando lo spa- Archi di utilità e sistemi 2 × 4 per modificare zio interbracket è di 14 mm (forza che è ancora troppo la posizione degli incisivi grande per determinare una intrusione). Perfino con archi flessibili è necessaria una distanza interbracket che sia L’utilizzo di un arco di utilità a due coppie per cambiare la equivalente alla distanza dal primo molare all’incisivo la- posizione verticale degli incisivi e i problemi che insorgo- A B FIGURA 10.40 Una piega a V asimmetrica in un arco rettangolare, posta tra il primo molare e il settore incisivo, produce un mo- mento che ruota gli incisivi in senso vestibololinguale, con una forza intrusiva ma senza alcun momento sui molari e una forza estrusiva sugli incisivi. (A) Se il filo è libero di scorrere avanti nel tubo molare, il risultato sarà un tipping anteriore e una estrusio- ne degli incisivi. Talvolta ciò è auspicabile per la correzione di un crossbite anteriore in fase di dentizione mista. (B) Se l’arco vie- ne piegato dietro il molare in modo che non possa scorrere, l’effetto prodotto sarà un’inclinazione linguale delle radici, un’estru- sione degli incisivi e una forza mesializzante sui molari.  CAPITOLO 10 Principi meccanici nel controllo delle forze ortodontiche 377 no nel controllo dell’intrusione sono stati presentati in retto con l’ausilio di un sistema di archi a due coppie.34 In sintesi precedentemente. I sistemi a due coppie lavorano questo modo il segmento anteriore diventa l’unità di an- meglio per altri tipi di movimento dentale, in cui l’entità coraggio ed il movimento di uno o di entrambi i primi della forza non deve essere controllata in modo così preci- molari risulta auspicabile (Fig. 10.42). Ne consegue che è so. Un sistema a due coppie per cambiare l’inclinazione utile includere i canini nel settore di ancoraggio (per degli incisivi può essere pianificato per produrre sia un esempio, in tal caso serve un’apparecchiatura 2 × 6 piut- movimento di tipping che di torque. Se un settore di arco tosto che 2 × 4). Per raggiungere dei livelli di forza ade- dai molari agli incisivi viene attivato per ruotare gli incisivi guati e per controllare i momenti, è necessario utilizzare attorno al loro centro di resistenza, le corone si sposteran- un ampio settore di arco che escluda i premolari. Sembra no vestibolarmente, mentre l’arco sarà libero di scorrere indicata, e spesso è l’unico metodo per correggere i cross nei tubi dei molari (Fig. 10.40).33 A volte questo rappre- unilaterali, la contrazione o espansione asimmetrica del- senta un metodo utile per inclinare gli incisivi superiori in l’arcata. Come accade per altre applicazioni dei sistemi a senso vestibolare al fine di correggere un morso incrociato due coppie, l’ampio raggio d’azione dell’apparecchiatura anteriore nel periodo della dentizione mista (v. Cap. 14). permette ai denti di muoversi ad una distanza considere- Se l’arco viene piegato più posteriormente, l’effetto vole con una singola attivazione della stessa. sarà quello di inclinare le radici degli incisivi in senso lin- Naturalmente lo svantaggio che ne consegue consiste nel guale e verrà creata una forza di reazione che tende a me- fatto che il sistema non ha un meccanismo di sicurezza sializzare i molari; inoltre gli incisivi estruderanno, mentre che lo interrompa. i molari intruderanno e ruoteranno in senso linguale. Per quanto riguarda l’inclinazione radicolare degli incisivi, Archi linguali come sistemi a due coppie l’ampio raggio d’azione fornito da un sistema a due coppie 2 × 4 non crea necessariamente un vantaggio, specie quan- Un altro esempio di un’apparecchiatura a due coppie con- do non c’è niente che controlli gli effetti in senso verticale siste nell’arco linguale transpalatale (o nell’arco linguale degli incisivi. Nei pazienti che presentano incisivi centrali mandibolare che non contatti i denti anteriori).35 superiori inclinati in senso linguale (come nella malocclu- Gli archi linguali sono in genere utilizzati per impedi- sione di II Classe, divisione 2), si può utilizzare in maniera re il movimento dentale piuttosto che per determinarlo; vantaggiosa un arco da torque ad una coppia (Fig. 10.41). infatti è stato già descritto l’utilizzo di un arco linguale per stabilizzare i segmenti posteriori. Quando un arco lin- Movimento trasversale dei denti posteriori guale viene impiegato attivamente per spostare gli ele- menti dentali, servono delle particolari proprietà elasti- Il morso incrociato posteriore dentale, che richiede una che (il che significa che si devono utilizzare un materiale e espansione o una contrazione dei molari, può essere cor- una dimensione dell’arco diversi rispetto a quelli utilizzati A B FIGURA 10.41 Un arco da torque ad una coppia ideato da Burstone può essere molto efficiente per inclinare gli incisivi centrali superiori molto dritti (come nelle malocclusioni delle II Classi, divisione 2). (A) Un arco pesante di stabilizzazione viene inserito in tutti i denti eccetto che negli incisivi centrali; è conformato in modo tale che passi sotto gli attacchi degli incisivi centrali a contatto con la superficie vestibolare di questi denti, e viene legato dietro ai molari. Un arco legato negli attacchi degli incisivi centrali e at- tivato piegandolo verso il basso e fissandolo alle terminazioni ad uncino tra il primo molare e il secondo premolare è in grado di produrre il momento desiderato. (B) Dato che l’arco di stabilizzazione previene il tipping vestibolare e l’estrusione degli incisivi centrali, ne risulta che l’inclinazione radicolare in senso linguale avrà una forza ottimale e un’azione duratura. La forza di reazio- ne che intrude gli altri denti e li porta più avanti viene distribuita su tutti i denti rimanenti riducendone gli effetti. 378 SEZIONE IV Biomeccanica e meccanica A B FIGURA 10.42 Un’apparecchiatura può essere utilizzata per produrre un movimento in senso trasversale dei primi molari per- manenti. In questo caso, il settore anteriore diventa il segmento stabile ed è importante includere i canini nell’unità di ancoraggio; i premolari, però, non possono essere legati all’arco senza comprometterne l’efficacia. L’ampio spazio posto tra il canino e il mo- lare è necessario per produrre le forze e i momenti desiderati in questo sistema a due coppie. (A) Una piega di pochi millimetri ri- volta verso l’esterno e dietro l’attacco del canino determina principalmente un’espansione dei molari, con scarso o addirittura nes- sun effetto sulla rotazione (con i segmenti diseguali, questo si verifica a circa un terzo della posizione tra le unità del sistema a due coppie). (B) Una piega effettuata dietro il canino, rivolta verso l’esterno ed associata ad un toe-in a livello del molare deter- mina un’espansione e una rotazione mesiovestibolare verso l’esterno del molare. (Ridisegnata da Isaacson RJ, Rebellato J: Sem Orthod 1:31-36,1995.) per gli archi linguali di stabilizzazione). Spesso viene uti- Un’attivazione asimmetrica tende a ruotare il molare ver- lizzato un arco linguale flessibile, da 30 mil, per riposizio- so il lato più vicino alla piega e a spostarlo in senso mesia- nare i molari; poi è necessario utilizzarne uno rigido da 36 le, mentre il molare controlaterale viene distalizzato. Con mil per stabilizzare i denti posteriori, mentre si verificano questo tipo di attivazione unilaterale si potrebbe pensare gli altri movimenti dentali. La sostituzione dell’arco lin- di ottenere un movimento netto distale dei molari; è stato guale implicherebbe il cambiamento del tubo sulla banda infatti suggerito che il clinico possa distalizzare un molare dei molari; per evitare ciò, il modo più semplice consiste mentre ruota l’altro e, invertendo la procedura, spostare nell’utilizzare un arco 32 × 32 in TMA per il movimento entrambi indietro. Tuttavia i dati clinici evidenziano che è attivo e un 32 × 32 in acciaio per garantire la stabilizzazio- improbabile il verificarsi di un movimento distale signifi- ne: così entrambi si adatteranno bene nello stesso tubo cativo che superi la distorotazione delle cuspidi vestibola- linguale rettangolare.36, 37 Gli archi linguali in generale e ri; per contro, è facile ottenere un movimento mesiale dei questo metodo in particolare vengono descritti in detta- molari in ancoraggio.38 glio nel Capitolo 12. Un arco linguale può anche essere attivato per dare In qualunque modo venga costruito l’arco linguale e torque radicolare in senso vestibolare o linguale (Fig. qualunque sia il tipo di inserimento, esso consiste in un si- 10.44). Il torque simmetrico, qualora i molari siano stema a due coppie che presenta gli effetti di una piega a V espansi, garantisce un movimento corporeo piuttosto che simmetrica, asimmetrica o di una step bend. Spesso è me- un tipping. Un modo interessante per risolvere un morso glio ruotare i primi molari superiori in modo tale che le incrociato unilaterale consiste nell’utilizzare un arco lin- cuspidi mesiobuccali si spostino vestibolarmente; ciò può guale che abbia da un lato un torque radicolare vestibolare essere ottenuto bilateralmente con una piega simmetrica (torque coronolinguale), opposto ad un tipping vestibola- o unilateralmente con una piega asimmetrica (Fig. 10.43). re dall’altro lato.  CAPITOLO 10 Principi meccanici nel controllo delle forze ortodontiche 379 A B FIGURA 10.43 (A) Le pieghe di toe-in bilaterali a livello dei primi molari creano delle coppie uguali e opposte, così le forze me- siodistali si annullano e i denti ruotano con le loro cuspidi mesiovestibolari in senso vestibolare. Spesso quando viene perso spa- zio nell’arcata superiore o quando esiste un rapporto di II Classe molare si ricerca proprio questo tipo di rotazione. Per ottenere questa rotazione è preferibile utilizzare un arco flessibile piuttosto che un arco linguale rigido. (B) Una piega di toe-in unilaterale ruota distalmente il molare dallo stesso lato dove viene effettuata la piega e crea una forza distalizzante sul molare controlatera- le. Sebbene il movimento mesiale del molare sul medesimo lato dove viene posta la piega sia limitato dal contatto con gli altri den- ti, si può verificare una certa mesializzazione. Nonostante si sia ipotizzata una distalizzazione assoluta di entrambi i molari, pro- dotta da questo tipo di pieghe di toe-in effettuate prima da un lato, e poi dall’altro, risulta tuttavia improbabile una significativa di- stalizzazione di entrambi i denti. Mc Mc A B Mf Mf Mf Mf Mc C Lato dello scorrimento, Lato di ancoraggio, nessuna coppia coppia presente Mf Mf FIGURA 10.44 (A) L’espansione bilaterale dei molari può essere creata ampliando un arco transpalatale, ed in genere si ottiene aprendo l’ansa al centro del palato. Il momento della forza di espansione angola le corone in senso vestibolare. (B) Facendo una torsione nel filo si crea un momento che determina un torque vestibolare alle radici. Il momento della coppia deve essere più gran- de del momento della forza affinché questo accada. A meno che non si utilizzi un filo flessibile per l’arco linguale, può essere diffici- le inserire un arco linguale attivato con una torsione sufficiente per produrre il torque desiderato. (C) Una torsione del filo da un lato può essere utilizzata per creare un ancoraggio stazionario che inclini il molare controlaterale in senso vestibolare. Questo è parti- colarmente efficace se il filo è rotondo dal lato del movimento, così che si crea un sistema ad una coppia piuttosto che a due coppie sul piano vestibololinguale. (A, B: ridisegnata da Rebellato J: Two-couple orthodontic appliance systems: activations in the tran- sverse dimension, Sem Orthop 107: 418-425, 1995; v. Ingervall B. et al.: Am J Orthod Dentofac Orthop 107: 418-425, 1995.) 380 SEZIONE IV Biomeccanica e meccanica Come Ingervall et al. hanno dimostrato in maniera stenza. L’intrusione degli apici radicolari è necessaria per piuttosto convincente, un’espansione significativa sul lato mantenere le corone al medesimo livello in senso vertica- di tipping può essere prodotta, probabilmente in maniera le rispetto alle labbra e agli altri denti. Questo problema più efficace, se l’apparecchiatura viene trasformata in un può essere risolto costituendo dei segmenti anteriori e po- sistema ad una coppia, mettendo un arco rotondo piutto- steriori, usando un sistema rigido per spostare il punto di sto che rettangolare negli attacchi sul lato del tipping.39 applicazione della forza distale al centro di resistenza del Un’altra applicazione più insolita di un arco linguale settore incisale e applicando forze distinte di intrusione e potrebbe essere quella di raddrizzare un molare mesioin- arretramento (Fig. 10.45).41 clinato. Naturalmente si otterrebbe un movimento reci- Nel trattamento ad arco segmentato, gli archi linguali proco di tipping mesiale del molare sul lato opposto. sono utilizzati con funzione di stabilizzazione nella mag- Questa attivazione richiede una torsione nell’arco lingua- gior parte dei pazienti e inoltre vengono utilizzati routina- le. La posizione della twist bend non è di cruciale impor- riamente dei segmenti di archi di stabilizzazione negli at- tanza. I momenti relativi sui molari saranno equivalenti e tacchi dei denti delle unità di ancoraggio. I requisiti di una opposti, dovunque sia posizionata la twist bend. stabilizzazione sono esattamente opposti a quelli necessari per ottenere un movimento dentale: servono gli archi più Meccaniche ad arco segmentato pesanti e più rigidi disponibili in commercio. Per questa ragione, si preferisce utilizzare un’apparecchiatura ed- Quella che in genere viene chiamata meccanica ad arco gewise con slot 22 per un trattamento ad arco segmentato. segmentato è meglio definita come un modo pianificato di I fili utilizzati nei settori di stabilizzazione in genere sono i impiego dei sistemi ad una coppia e a due coppie nella 21 × 25 in acciaio, che risultano troppo rigidi per produrre maggior parte dei movimenti dentali per ottenere dei li- un movimento dentale. Finché non sono stati introdotti gli velli di forza più favorevoli e un miglior controllo denta- archi in acciaio 32 × 32, gli archi linguali di stabilizzazione le.40 Il punto chiave del sistema ad arco segmentato consi- in genere erano 0,36 in acciaio, con terminazioni doppie ste nello stabilire delle unità dentali precise, in modo da rispetto a quelle che si adottavano nei tubi rettangolari. definire chiaramente l’ancoraggio e i segmenti dentali che Un tipico trattamento ad arco segmentato general- si devono muovere. Il movimento dentale desiderato vie- mente prevede: un allineamento iniziale dei settori ante- ne perseguito dove possibile con delle molle cantilever, riori e posteriori, la determinazione dei denti in ancorag- così da garantire la precisione di un sistema ad una coppia, gio e dei settori deputati al movimento dentale, il livella- o utilizzando dei sistemi a due coppie attraverso i quali si mento verticale, servendosi a seconda delle necessità di può conoscere almeno il valore assoluto dei momenti e la una intrusione o estrusione, la chiusura degli spazi con direzione delle forze di equilibrio. movimenti differenziali dei settori anteriori e posteriori e Un esempio ideale di un approccio ad arco segmentato talvolta l’utilizzo di archi ausiliari da torque. L’attrito pro- consiste in una apparecchiatura che arretra e intrude con- dotto dallo scorrimento del filo nell’attacco è quasi sem- temporaneamente gli incisivi centrali superiori protrusi. pre evitato, perché limita il controllo dell’ancoraggio e Questa situazione è difficile da ottenere poiché l’inclina- comporta degli errori nel calcolo dei livelli di forza ade- zione linguale degli incisivi tende a portare in basso le co- guati. Gli archi continui, in particolare quelli rettangolari, rone mentre i denti ruotano attorno al loro centro di resi- sono indicati per le fasi finali del trattamento, quando ser- vono movimenti limitati ma precisi. I vantaggi del metodo ad arco segmentato sono la di- sponibilità di un maggior controllo e la possibilità di ot- tenere dei movimenti dentali che sarebbero impossibili con gli archi continui. Lo svantaggio consiste nella mag- gior complessità dell’apparecchiatura ortodontica e nella necessità di un tempo decisamente più lungo per costrui- re, adattare e mantenere tale sistema. Si assiste ad un pa- radosso interessante: infatti, nonostante la semplificazio- ne della meccanica dell’apparecchiatura, che consiste in un sistema identificabile ad una o due coppie, il tipo di FIGURA 10.45 Una metodica ad arco segmentato permette contem- apparecchiatura risulta più complicato. Questa meccani- poraneamente un arretramento ed un’intrusione del settore anteriore. ca segmentata più complessa comporta altri due limiti Il segmentale rigido nel settore anteriore si può estendere posterior- potenziali che devono essere tenuti presenti. Il primo mente in modo tale che il punto di applicazione della forza intrusiva sia nel centro di resistenza del settore incisivo o appena distale ad esso. consiste nel fatto che perfino in presenza dell’analisi in- Se si utilizza un cantilever che applichi una forza intrusiva in quel pun- gegneristica più sofisticata si può arrivare a trascurare to, si può superare il rischio di estrudere il settore anteriore durante la qualche passaggio nella determinazione dei risultati più forza di arretramento. (Ridisegnata da Shroff B, Yoon WM, Lindauer SJ, Burstone CJ: Simultaneous intrusion and retraction using a three- probabili. Ovviamente ciò è tanto più probabile quanto piece base arch, Angle Orthod 67:455-462,1997.) più sono coinvolti sistemi a due coppie piuttosto che a  CAPITOLO 10 Principi meccanici nel controllo delle forze ortodontiche 381 una coppia, ma talvolta le semplificazioni che fanno parte te preferibile utilizzare un arco di intrusione ad una cop- della normale pratica ingegneristica (per esempio trascu- pia. Per la chiusura degli spazi, perfino quando si utilizza- rare il torque che si può creare all’interno di un attacco no degli archi continui con delle anse di chiusura, bisogna dell’arco linguale quando inizia un movimento dentale) individuare i settori posteriori di stabilizzazione e i denti possono portare a risultati inaspettati. È comunque ac- anteriori da spostare. I denti possono anche non scorrere certato che quanto più si prova qualcosa, tanto più predi- lungo l’arco durante la chiusura degli spazi di estrazione, cibile sarà il risultato. In ortodonzia l’applicazione di teo- ma, specialmente quando vengono utilizzati archi conti- rie ingegneristiche è tanto imperfetta che un dato sistema nui con un’apparecchiatura slot 22, lo scorrimento rap- di forze, in un singolo paziente, non necessariamente presenta spesso la componente principale della biomecca- produce i risultati attesi. nica di trattamento. Il secondo problema consiste nel fatto che la maggior Le indicazioni e le limitazioni dei sistemi ad arco con- parte delle meccaniche ad arco segmentato non riescono tinuo sono esattamente opposte a quelle ad arco segmen- a controllare la distanza a cui i denti possono essere di- tato. Il trattamento ad arco continuo non è altrettanto slocati se una parte del sistema non funziona corretta- ben definito in termini di forze e di momenti prodotti ad mente. Se delle molle calibrate i