Luc Nan Chinh Rang

1

LỰC TRONG NẮN CHỈNH RĂNG-HÀM 1. Định nghĩa Lực: là một đại lượng vector có độ lớn và hướng xác định. Đơn vị đo lực là Newtons (N). Tâm cản: là một điểm kháng lại sự di chuyển, có thể xác định bằng toán học. Ở vật tự do, tâm cản trùng với trọng tâm của vật. Bất cứ lực nào khi tác động qua tâm cản sẽ làm vật di chuyển tịnh tiến theo cùng một hướng. Trong khoang miệng, răng không phải là một khối tự do mà được giữ bởi dây chằng quanh răng. Tâm cản của răng trên lâm sàng phụ thuộc hình dạng răng, chiều dài chân răng, số chân răng, chiều cao xương ổ, bám dính răng. Thông thường tâm cản nằm ở giữa của răng với răng một chân và vùng chẽ với răng nhiều chân. Moment: là một đại lượng thể hiện tác động gây ra sự quay quanh một điểm hoặc một trục của một vật thể. Nó được tính bằng đơn vị gm-mm. Nếu hướng của lực đơn lẻ không đi qua tâm cản, moment sẽ xuất hiện. Khi đó, lực tác động sẽ làm răng vừa di chuyển vừa xoay quanh tâm cản của vật. Trên lâm sàng, do tâm cản của răng nằm sâu trong xương ổ nên việc tác động lực lên tâm cản là rất khó, thực tế việc tác động lực chỉ giới hạn lên thân răng. Do vậy, khi một lực đơn lẻ tác động lên thân răng nó sẽ khiến răng di chuyển theo hướng của lực và chuyển động xoay quanh tâm cản. Ngẫu lực: là hai lực bằng nhau về độ lớn nhưng có hướng ngược chiều và song song với nhau. Khi một vật chịu tác động của ngẫu lực, vật sẽ không di chuyển mà quay quanh tâm cản hoặc trục của vật đó. Ngẫu lực thường được sử dụng trong chỉnh nha thông qua dây cung môi nằm trong mắc cài.

2

Tâm xoay: là điểm mà vật thể xoay quanh đó. Khi một lực và một ngẫu lực được dùng trên một vật thể, tâm xoay có thể được xác định và điều chỉnh. Tâm xoay có thể nằm ngoài răng hoặc trong răng. Khi tâm xoay trùng với tâm cản, răng sẽ di chuyển tịnh tiến. * Tác động qua lại của lực, moment và ngẫu lực trong di chuyển răng.

Tác động giữa lực, moment, ngẫu lực, có thể được hình dung qua phân tích ví dụ sau. Trên hình là tác động của lực lên răng cửa tại điểm giữa của thân răng. Khoảng cách từ điểm này đến tâm cản là 15mm. Khi một lực 50 gm tác động lên thân răng, nó sẽ khiến răng di chuyển về phía sau và xoay răng quanh tâm cản, với moment Mf 750 gm-mm. Để thực hiện sự di chuyển tịnh tiến, cần tạo một moment có độ lớn và ngược hướng với moment ban đầu. Một cách để thực hiện điều đó là tạo một lực 37,5 gm lên rìa cắn của răng cửa, điểm này cách tâm cản 22 mm và sẽ tạo một moment 750 gm-mm ngược hướng với moment Mf. Khi đó lực tác động lên răng di chuyển tịnh tiến sẽ là 12,5 gm. Do lực để di chuyển tịnh tiến răng là 50 gm nên lực 12,5 gm là nhỏ hơn so với mức cần thiết. Do vậy cần sử dụng lực 200 gm lên bề mặt răng và 150 gm theo hướng ngược lại.

3

Trên thực tế, việc tạo một lực đối lại thường phức tạp và khó kiểm soát. Một cách khác đơn giản hơn là sử dụng dây cung chữ nhật trong mắc cài. Khi răng di chuyển, mắc cài sẽ xoay quanh dây cung và khi hai đầu của dây cung tiếp xúc với mắc cài sẽ tạo ra một ngẫu lực. Với mắc cài 0,5mm, để cân bằng với moment 750gm-mm do lực 50 gm gây ra, cần lực xoắn 1500gm. * Tỷ lệ moment-lực và kiểm soát vị trí chân răng. Một cách đơn giản để xác định sự di chuyển của răng là dựa vào tỷ lệ giữa moment được tạo ra khi lực tác dụng lên thân răng (moment của lực Mf) và moment đối do ngẫu lực trong mắc cài tạo ra (moment của ngẫu lực Mc).

Mc/Mf = 0 0< Mc/Mf 1

chuyển cùng hướng. Di chuyển tịnh tiến răng (tâm xoay di chuyển ra vô cực) Di chuyển torque (tâm xoay di chuyển về phía rìa cắn,

4

chân răng di chuyển nhiều hơn thân răng) Moment của lực được tính bằng độ lớn của lực nhân với khoảng cách. Khoảng cách trung bình từ điểm đặt lực tới tâm cản trung bình từ 8-10mm, cho nên Mf sẽ gấp 8-10 lần lực. Với lực tác dụng lên thân răng là 100gm cần một moment Mc cân bằng khoảng 800 tới 1000 gm-mm để di chuyển tịnh tiến. Mối liên quan giữa lực và ngẫu lực được gọi là tỷ lệ momnent-lực. Cách di chuyển của răng phụ thuộc vào tỷ lệ moment-lực. Theo khái niệm đó, nếu tỉ lệ moment-lực từ 1-7 sẽ tạo di chuyển nghiêng răng có kiểm soát, từ 8-10 răng di chuyển tịnh tiến và trên 10 là di chuyển torque. Do khoảng cách từ điểm đặt lực đến tâm cản phụ biến đổi tuỳ trường hợp lâm sàng, nên cần xác định tỷ lệ moment-lực trong từng trường hợp cụ thể. Hệ thống lực cân bằng Định luật 3 Newton chỉ ra khi tác động một lực lên một vật sẽ có phản lực tác động theo hướng ngược lại. Một vật sẽ đứng yên hay chuyển động thẳng đều khi tổng các hợp lực lên vật bằng 0. Mở rộng khái niệm sang moment, một vật sẽ cân bằng khi tổng các moment lực tác động lên vật bằng 0. Khái niệm cân bằng là một sự thăng bằng. Khi một ngẫu lực tác động lên mắc cài sẽ tạo ra một moment theo một hướng, lực tại đầu kia của dây cung môi sẽ tạo một ngẫu lực với moment theo hướng ngược lại, độ lớn của hai moment này là bằng nhau, đó là sự cân bằng. Hệ thống khí cụ một cặp ngẫu lực trong chỉnh nha Hệ thống khí cụ một cặp ngẫu lực được sử dụng rộng rãi trong chỉnh nha do có thể xác định rõ lực và ngẫu lực ảnh hưởng lên di chuyển răng trong quá trình điều trị. Khí cụ gồm hai đầu gắn, một đầu được gắn với ống và mắc cài, nơi mà lực và ngẫu lực được tạo ra, còn một đầu được gắn tại điểm mà chỉ có lực được tạo ra. Do thiết kế đơn giản, lực tác động trong khí

5

cụ một cặp lực dễ dàng nhận thấy và răng được di chuyển theo kế hoạch điều trị. Lợi ích của hệ thống khí cụ một cặp ngẫu lực là dễ xác định sự di chuyển của răng, giảm sự tái kích hoạt khí cụ cũng như những ảnh hưởng di chuyển tại chỗ không mong muốn. Lò xo làm trồi răng nanh Lò xo làm trồi răng nanh là một khí cụ một cặp ngẫu lực được thiết kế như hình vẽ. Một đầu của khí cụ được gài vào trong ống band răng hàm và được bẻ để kéo răng nanh mọc lệch xuống dưới. Khi lực được tác động trên khí cụ, ngẫu lực trên ống band răng hàm sẽ làm răng hàm nghiêng về phía gần. Kích hoạt khí cụ sẽ làm trồi răng nanh và lún răng hàm.

Ảnh hưởng của lực làm trồi răng nanh sẽ làm nghiêng thân răng nanh về phía lưỡi, chân răng về phía má khi răng nanh trồi. Điều này do lực tác động về phía má so với tâm cản của răng nanh. Sử dụng lò xo làm trồi răng nanh có hiểu quả trong trường cắn hở phía trước với răng nanh mọc cao. Lâm sàng thường sử dụng dây 0.016x0.022 TMA (titanium molybdenum alloy) cho mục đích này. Ảnh hưởng nghiêng gần và lún của răng hàm có thể giảm thiểu bằng sử dụng cung khẩu cái hoặc kết hợp với các răng bên cạnh thành một khối. 1.1.

Lò xo di chuyển răng mọc lệch phía trong về cung hàm

6

Cấu tạo tượng tự khí cụ làm trồi răng nanh, đó là một lò xo được thiết kế kéo răng nằm ngoài cung răng về đúng vị trí.

Khí cụ được gắn hai đầu, một đầu vào răng hàm và một đầu vào răng cần kéo. Khi lò xo được kích hoạt, nhìn từ phía mặt nhai, sự di chuyển của răng nanh về phía cung răng kèm với việc răng hàm sẽ xoay gần và di chuyển vào trong. Có thể dùng cung khẩu cái để giảm sự di chuyển không mong muốn của răng hàm. Lò xo điểu chỉnh đường giữa Tương tự như sự di chuyển của răng nanh ra phía ngoài, lò xo được thiết kế để trượt các răng trước sang trái hoặc sang phải khi cần điều chỉnh đường giữa.

Lò xo được làm bằng dây 0.016x0.022 TMA với một móc nhỏ ở đầu để móc với dây cung hàm, nó cũng có thể được buộc vào răng riêng biệt. Khi lò xo được kích hoạt, sẽ khiến răng hàm xoay về phía gần và di trong, ảnh hưởng này có thể giảm bớt bằng sử dụng cung khẩu cái để neo chặn. Lực tác dụng ở đầu kia của lò xo sẽ khiến các răng trượt về phía xa.

7

Điều chỉnh đường giữa có nhiều phương pháp khác nhau, bao gồm sử dụng chun liên hàm hoặc làm lệch dây, tuy nhiên những ảnh hưởng không mong muốn rất khó để kiểm soát. Một điều kiện tiên quyết để điều chỉnh đường giữa ở bất cứ bệnh nhân nào là sự cân đối của đoạn phía sau cho phép duy trì tương quan loại I ở răng nanh cả hai bên. Cung làm lún răng trước Cung làm lún răng trước được miêu tả bởi Burstone vào năm 1977, là khí cụ một cặp lực được sử dụng rộng rãi nhất. Khí cụ là một dây thép 0.016x0.022 được bẻ gài vào hai ống band của răng hàm hai bên.

Khi cung được kích hoạt, răng cửa sẽ bị lún và nghiêng ra trước, răng hàm sẽ trồi và nghiêng về phía xa.

8

Để dự đoán chính xác sự di chuyển răng, cung làm lún không nên gài nhiều mắc cài hơn răng hàm, điều này sẽ khiến khó xác định lực và sự di chuyển của răng. Cũng có thể dùng kĩ thuật dây đoạn để tạo các nhóm răng trước và sau thành từng khối khi làm lún răng. Sự trồi răng hàm phụ thuộc vào lực tác dụng lên răng và ảnh hưởng của lực nhai. Trong một số trường hợp, làm trồi răng hàm có ích để giảm độ cắn phủ lớn ở nhóm răng trước. Tuy nhiên, sự trồi răng hàm làm hàm dưới xoay xuống dưới và ra sau, điều này không có ích khi bệnh nhân xương loại II và khuôn mặt dài. Sự trồi của răng hàm được giảm bớt bằng sự tăng neo chặn, thường dùng là Headgear kéo cao. Lực làm trồi răng có điểm đặt ở phía má so với tâm cản, cho nên sẽ có xu hướng làm răng nghiêng về phía lưỡi, để loại trừ ảnh hưởng này có thể cùng khẩu cái nối hai bên với nhau. Lực tác động làm lún răng cửa cũng làm nghiêng răng về phía trước.

Sự nghiêng ra trước nhiều hay ít phụ thuộc vào điểm đặt của lực làm lún. Có thể giảm sự nghiêng này bằng nhiều cách khác nhau. Nếu coi các răng trước là một khối, thì tâm cản của khối như ở hình vẽ. Khi lực tác động ở phía trước của tâm cản sẽ làm thân răng nghiêng ra trước. Nếu cung làm lún được buộc về phía sau hơn, ảnh hưởng này sẽ được loại bớt.

9

Một phương pháp khác để giảm nghiêng là buộc cung răng ngăn các răng cửa di ra trước. Bằng cách gắn chặt như vậy, cả ảnh hưởng răng hàm nghiêng xa và răng cửa nghiêng trước đều bị hạn chế. Tuy nhiên, độ lớn của ngẫu lực tại răng hàm và độ lớn của moment bởi lực làm lún tại răng cửa không bị ảnh hưởng. Bởi vì thân răng hàm và răng cửa không di chuyển lẫn nhau nhưng chân răng hàm sẽ nghiêng gần và chân răng cửa sẽ nghiêng về phía lưỡi. Độ torque cả răng cửa sẽ tăng lên.

10

Việc chọn lựa quyết định buộc hay không buộc cung răng ảnh hưởng đến kết quả của việc làm lún. Không buộc cung răng sẽ làm tăng độ dài cung răng trong suốt quá trình điều trị. Trong trường hợp khớp cắn loại II, sự nghiêng sau của răng hàm có tác dụng đưa cung răng về tương quan loại I. Tuy nhiên, sự nghiêng răng là kết quả của ngẫu lực nên khi cần thiết, cần tác động thêm lực để dựng lại răng nếu muốn di xa răng hàm. Sử dụng Headgear với lực di xa đặt ở phía chóp răng so với tâm cản được dùng cho mục đích này. Nếu răng hàm nhỏ không được thắt vào cung môi, nó có thể di xa khi răng hàm nghiêng xa. 1.2.

Cung làm trồi răng trước

Cung làm trồi răng trước có cấu tạo ngược với cung làm lún răng trước. Khi được kích hoạt, sẽ làm trồi răng trước, lún răng hàm và nghiêng gần thân răng hàm. Lực tác dụng của cung ngược lại với cung làm lún.

Khi dùng cung làm lún, hệ thống lực làm lún răng trước dễ xác định hơn khi dây không gài trực tiếp vào mắc cài răng cửa. Một dây cung môi ổn định hoặc cung đoạn được dùng để duy trì mối tương quan giữa các răng trước với nhau. Cung làm trồi được thắt với dây và ảnh hưởng của nó thay

11

đổi phụ thuộc vị trí buộc. Vị trí buộc phía trước sẽ khiến lực làm lún ở phía trước tâm cản của khối, do đó sẽ tạo một moment làm dựng đứng răng. Vị trí buộc cung lún về phía sau sẽ khiến răng ít dựng đứng hơn.

Ngược lại với cung làm lún có khả năng làm tăng kích thước cung răng, cung làm trồi có xu hướng làm giảm kích thước cung răng khi răng di chuyển. Lý do cho điều này là ngẫu lực lại răng hàm khiến thân răng hàm nghiêng gần, trong khi lực phía trước khiến răng trước nghiêng về phía lưỡi. Sự giảm kích thước cung răng được giảm bớt bằng cách tạo một điểm chặn phía gần của dây cung môi tại răng hàm. Với điểm chặn gần, răng hàm nghiêng gần cùng với cung răng di ra trước. Điểm chặn gần cũng làm giảm khả năng nghiêng về phía lưỡi của thân răng cửa bởi vì dây không được trượt tự do qua ống răng hàm. 2. Hệ thống khí cụ hai cặp ngẫu lực trong chỉnh nha Khi dây cung môi được gài vào hai mắc cài, hoạt động của dây sẽ tạo ra một ngẫu lực tại mỗi mắc cài. Ngẫu lực tại mỗi mắc cài tồn tại với sự cân bằng như hai cặp ngẫu lực ảnh hưởng lẫn nhau. Cho nên hệ thống hai ngẫu lực là tổng đại số của hai ngẫu lực riêng biệt. Do đó, tác động lực của hệ thống khí cụ hai cặp ngẫu lực khó hiểu hơn so với hệ thống khí cụ một cặp ngẫu lực.

12

Khi dây được gài vào mắc cài răng hàm, sẽ tạo ra một ngẫu lực tại răng hàm. Khi đầu kia của dây được gài vào mắc cài răng cửa, nó cũng tạo ra một ngẫu lực thăng bằng với ngẫu lực của răng hàm.

Nếu chiều hướng xoay của ngẫu lực tại răng cửa cùng hướng với hướng xoay của mắc cài răng hàm, sự liên quan của hai cặp lực thăng bằng ở răng hàm và răng cửa sẽ được thêm vào. Dạng bẻ dây này gọi là step bend.

Nếu chiều hướng xoay của ngẫu lực tại răng cửa ngược hướng với hướng xoay của mắc cài răng hàm, sự liên quan của hai cặp lực thăng bằng ở răng hàm và răng cửa sẽ giảm đi. Dạng bẻ dây này gọi là V-bend.

13

Để hiểu thêm sự cân bằng của hệ thống hai cặp ngẫu lực, ta phân chia hệ thống hai cặp ngẫu lực thành hai ngẫu lực riêng biệt. Mỗi ngẫu lực có tác động lực riêng biệt. Ngẫu lực tại răng hàm với góc bẻ 45° có lực và moment lớn. Ngẫu lực tại răng cửa với góc bẻ 30° có lực và moment nhỏ. Với dạng bẻ step bend, lực gia tăng cả ở răng hàm và răng cửa (như hình vẽ). Với dạng bẻ V-bend, lực bị giảm đi tại mỗi đầu nên lực tác động cũng ít hơn.

2.1.

Nguyên tắc V-bend

Nếu coi hai mắc cài là hai đầu của một đòn bẩy thì sự biến đổi vị trí của V-bend thay đổi moment tại mỗi đầu mắc cài. Nguyên tắc bẻ V-bend bao gồm:

14

1. Nếu bẻ ở giữa hai răng, moment ngẫu lực Mc ở hai răng là cân bằng. Hệ thống cân bằng bởi vì lực mỗi đầu cân bằng và triệt tiêu lẫn nhau. 2. Nếu vị trí bẻ về phía một răng, thì răng gần hơn có moment Mc và lực theo chiều đứng lớn hơn. Lực này có thể làm lún hoặc trồi răng phụ thuộc vào hướng của V-bend. Răng còn lại có có ngẫu lực theo hướng ngược lại. Bởi vì, răng còn lại có Mc nhỏ hơn, độ lớn của lực nhỏ hơn và theo hướng đối diện.

Hình trên chỉ ra sự cân bằng moment lực của hai hệ thống ngẫu lực với hai V-bend. 1. Cân đối V-bend với moment cân bằng và đối diện 2. Tương tự như 1 nhưng ngược lại 3. Hai moment tác động cùng hướng (step bend) tạo một lực cân bằng cùng hướng. 4.Tương tự như 3 nhưng ngược lại 3.2. Cung Ricketts Cung Ricketts là một ví dụ về hệ thống hai cặp ngẫu lực được sử dụng cho khớp căn sâu. Tất cả các cung sự dụng cho khớp cắn sâu đều được bẻ ở phía sau để tạo Mc tại răng hàm theo chiều kim đồng hồ.

15

Chú ý rằng để tăng hiệu quả làm lún thì Mc tại răng cửa cũng được bẻ theo chiều kim đồng hồ (xem quy tắc V-bend). Nếu Mc tại răng cửa được bẻ ngược chiều kim đồng hồ thì hiệu quả làm lún sẽ giảm. Mặt khác nếu Mc tại răng cửa mà lớn hơn tại răng hàm, lực làm trồi sẽ lớn hơn làm lún do đó sẽ làm trồi răng cửa. Cung Ricketts thường được làm bằng dây cung hàm thép hình chữ nhật được gài vào trong mắc cài ở răng hàm và răng cửa. Dây được bẻ vòng qua răng hàm nhỏ và răng nanh để tránh vướng và để tăng sự đàn hồi của dây. Dây cung hình chữ nhật được bẻ tương tự như cung làm lún đã được miêu tả ở trên. Cả hai cung đều được bẻ ở răng hàm để tạo một lực làm lún răng cửa. Tuy nhiên, kết quả của việc sử dụng hai cung có điểm khác nhau. Cung Ricketts khi sử dụng được gài vào trong mắc cài của răng cửa. Tâm cản của nhóm răng cửa nằm giao giữa đường giữa và hai răng hai. Nếu lực làm lún đi qua tâm cản, nó sẽ làm lún răng. Nếu lực đi qua phía môi của tâm cản, nó sẽ có xu hướng làm xoay thân răng ra ngoài, chân răng vào trong. Vì cung Ricketts được gài vào mắc cài nên điểm đặt lực của nó nằm ở phía môi so với tâm cản, nên nó có xu hướng nghiêng thân răng cửa về phía môi, chân răng về phía lưỡi. Ngược lại, cung làm lún một cặp ngẫu lực,

16

điểm đặt lực biến đổi theo vị trí của điểm buộc nên lựa chọn nên răng có thể lún hoặc lún và nghiêng tuỳ mục đích điều trị. Sử dụng cung Ricketts Sử dụng cung Ricketts trên lâm sàng đầu tiên nên để cung ở trạng thái thụ động không tạo lực.

Một dây thép 0.016x0.022 được bẻ nghiêng sau về phía gần ống band răng hàm, đầu kia của dây nằm ở phía lợi của răng cửa. Khi được kích hoạt, ngẫu lực tại răng hàm sẽ làm thân răng di xa. Lực cân bằng sẽ làm trồi răng hàm và lún răng cửa.

Khi cung được gài vào trong mắc cài răng cửa, sẽ tạo ra moment *Mc tại răng cửa. Lực và hướng của moment này khó xác định trên lâm sàng. Sự cân bằng lực với Mc lớn ở răng hàm vẫn sẽ làm lún răng cửa và làm trồi răng hàm. Tuy nhiên, sự xuất hiện của moment *Mc nhỏ hơn sẽ làm giảm hoặc tăng độ lớn của lực phụ thuộc vào hướng và độ lớn của Mc tạo trên răng cửa. Theo đó, răng cửa sẽ chịu hai tác động lực, lực làm lún Mf mà kết quả

17

là nghiêng thân răng cửa ra trước. Moment ngẫu lực *Mc có hướng phụ thuộc vào ngẫu lực tạo ra trên răng cửa sẽ làm tăng hay giảm tác động lực trên răng cửa.

Nếu ta bẻ cung Ricketts theo dạng step-bend (như hình vẽ), một moment sẽ được tạo ra ở răng cửa cùng hướng với moment tạo ra ở răng hàm. Lực tác động do hai moment sẽ cùng chiều,và sẽ tăng độ lớn của lực làm lún răng cửa. Tuy nhiên cách bẻ step-bend cũng sẽ làm tăng lực trồi ở răng hàm.

Nếu bẻ cung Ricketts theo hướng ngược lại, tương tự như cách bẻ Vbend, sẽ tạo một moment tại răng cửa ngược chiều với moment tại răng hàm.Theo đó lực làm lún răng cửa liên quan với moment tại răng hàm sẽ bị giảm do lực liên quan với moment của răng cửa. Khi hai moment này bằng nhau thì lực tác động lên răng hàm và răng cửa sẽ triệt tiêu nhau. Nếu khi moment tại răng cửa lớn hơn tại răng hàm sẽ có tác động ngược lại.

18

Cung torque Trong một số trường hợp, sau điều trị khi độ torque của răng bị giảm, đặc biệt là các răng cửa sẽ ảnh hưởng nhiều đến thẩm mĩ và kết quả điều trị, do vậy cần điều chỉnh lại độ torque hay lệnh bẻ dây thứ ba.

Khi gài cung torque vào hai hệ thống mắc cài sẽ tạo một hệ thống hai cặp ngẫu lực và làm xoay răng. Hệ thống được xác định trên lâm sàng với moment lớn hơn. Trên hình vẽ, cung torque được dùng để làm tăng độ torque của răng cửa, moment tại răng cửa lớn hơn tại răng hàm khiến thân răng cửa nghiêng ra trước. Lực liên quan với hai moment cũng làm trồi răng cửa và lún răng hàm.

Trên hình vẽ sử dụng cung torque 0.016x 0.022 trên hệ thống mắc cài 0.018 V-bend không cần bẻ xoắn ốc khi dùng dây TMA. Đoạn phía trước trên hình dây nằm phía trên lợi răng cửa nhưng lực thực sự lại làm trồi răng cửa.