Biomécanique appliquée à l’orthodontie (Orthodontie)
1. Introduction
Les appareillages orthodontiques engendrent un système de force qui est transmis à la dent et son tissu de soutien (os alvéolaire) entraînant une réponse biologique et par conséquent un déplacement dentaire.
2. Définition
- Biomécanique : l’application de la mécanique au niveau de la matière vivante.
- Mécanique : c’est une partie de la physique qui étudie l’interaction entre forces, matière, mouvement.
3. Force
Est définie comme étant l’action d’un corps sur un autre, elle peut-être en traction ou en poussée. Elle est représentée par un vecteur caractérisé par :
- Sa direction.
- Sa ligne d’action.
- Son sens.
- Son intensité.
La longueur du vecteur représente l’intensité de la force, le sens de la flèche indique son sens et la droite qui la supporte représente sa ligne d’action qui est elle-même dans une direction donnée.
3.1 Égalité
Deux forces sont égales si lorsqu’elles sont appliquées au même point, elles produisent le même effet.
3.2 Addition
Plusieurs forces représentées par des vecteurs f1,f2,f3 f_1, f_2, f_3 f1,f2,f3 s’appliquent au point (0) peuvent être remplacées par une force unique résultante (R) donc f1+f2+f3=R f_1 + f_2 + f_3 = R f1+f2+f3=R. Le vecteur représentatif est la somme vectorielle. Cette force résultante est équivalente à la somme des forces composantes car elle produit à elle seule les mêmes effets.
3.4 Décomposition
Inversement, toute force peut être considérée comme étant la somme de deux composantes rectangulaires.
- Exemple : une force distalante et une force égressive lors de l’application des tractions intermaxillaires de cl II ou cl III.
3.5 Unité de mesure de la force
Il s’agit d’une grandeur mesurable, l’unité est le newton. En ODF, nous utilisons le gramme (force légère), parfois le kilogramme (force lourde) pour les forces orthopédiques. Certains appareils sont gradués en once : 1 once = 28,35 g.
4. Centre de résistance
C’est le point d’un solide par lequel, il suffit de faire passer la ligne d’action d’une force d’intensité, de direction, de point d’application et de sens quelconque pour obtenir une translation de ce solide.
- La localisation de ce centre de résistance dépend du solide et du milieu dans lequel il est situé, elle est indépendante du système de force appliqué au solide.
- Si le solide étudié est la dent, la localisation du centre de résistance dépendra :
- La longueur et le nombre de racines de la dent.
- Hauteur de l’os alvéolaire : plus la hauteur de la crête alvéolaire d’une dent diminue, plus le centre de résistance de cette dent se trouve déplacé vers l’apex.
- Exemple :
- Dent monoradiculée : son centre de résistance se trouve à son 1/3 apical.
- Dent pluriradiculée : son centre de résistance se trouve à la furcation.
5. Moment d’une force
L’application d’une force produit un moment qui s’exprime par M=F×D(g×mm) M = F \times D (g \times mm) M=F×D(g×mm).
- D D D : distance qui sépare l’application de la force et le centre de résistance.
6. Centre de rotation
C’est le point autour duquel le solide (dent) effectue un mouvement circulaire, il dépend du système de force appliqué sur le solide. La position du centre de rotation dépend directement du rapport force/moment.
7. Notion d’ancrage
En biomécanique orthodontique, l’ancrage est la résistance d’un corps (dent) au déplacement. Denevrèze a pu établir des relations entre 2 types de résistance et la force déployée induisant le déplacement en se basant sur le 3ème principe de Newton : à toute action il y a une réaction égale mais de direction opposée.
- Résistance mobile (RM) : structure à déplacer qui correspond à une dent, un groupe de dents ou arcade dentaire.
- Résistance stable (RS) : structure d’appui qui permet le mouvement du mobile constitue l’ancrage orthodontique.
- Force motrice (FM) : permet le déplacement de la dent, elle est créée par un arc, un auxiliaire intra ou extra-buccal.
Tableau Trinôme de Denevrèze
| Résistance stable | Résistance mobile | Résultat |
|---|---|---|
| FM < RS + RM | Pas de déplacement | |
| FM > RS + RM | Déplacement égal et symétrique | |
| FM > RS + RM | Déplacement inégal | |
| RM < FM < RS | Déplacement orthodontique | |
| FM < RS + RM | Pas de déplacement | |
| RM > FM > RS | Perte d’ancrage |
8. Force orthodontique
Trois éléments caractérisent une force orthodontique :
- Son rythme d’application : durée pendant laquelle elle est active sur la dent, et la durée des périodes de repos entre activations.
- L’intensité de la force.
- Résistance des tissus avoisinants.
8.1 Rythme d’application (ou mode d’application de la force)
On distingue 3 types de forces :
- Les forces intermittentes :
- Leur mode d’action est caractérisé par l’alternance quotidienne de périodes de travail et de périodes de repos.
- Elles sont produites par les appareils amovibles, les activateurs, les forces extra-buccales, lorsque l’appareillage est retiré une partie de la journée.
- Les forces extra-buccales peuvent être puissantes puisque, chaque jour, la période d’arrêt permet aux tissus de se reposer.
- Les forces discontinues :
- Elles sont produites par des fils rigides (fils rectangulaires, fils carrés).
- Elles sont caractérisées par l’alternance de périodes d’activité et de périodes de repos qui permettent la réorganisation des tissus.
- La force importante lors des activations diminue rapidement dès que la dent se déplace.
- Les forces continues :
- Elles sont distribuées par des appareils fixes et des ressorts à longue action.
- Leur intensité reste à peu près constante tout au long du déplacement de la dent, elles ne demandent pas de réactivations fréquentes.
- Elles doivent être légères afin d’éviter toute compression exagérée.
8.2 Intensité
Il est bien difficile de déterminer quelle est la force idéale à appliquer à chaque dent pour obtenir un déplacement donné. La notion de force optimale est encore discutée, elle est différente pour chaque type de déplacement et pour chaque dent.
- Les forces légères sont des forces bénéfiques, car elles ne ralentissent pas le déplacement dentaire.
- Version radiculaire (effet torque) : 150 g
- Version d’incisive centrale : 50-70 g
- Égression sur une monoradiculée : 70-90 g
- Égression sur une pluriradiculée : 150-300 g
- Force extra-buccale : 500 g – 1 kg
8.3 La résistance des tissus avoisinants
La force appliquée à la dent lui est immédiatement transmise ainsi qu’à tous les tissus de la région : réaction tissulaire.
9. Différents types de déplacement orthodontique
Les forces orthodontiques ne s’appliquent sur les dents que par l’intermédiaire de la couronne et ne sont transmises aux tissus de soutien que par l’intermédiaire de la racine.
9.1 Mouvement de version (tipping)
C’est un déplacement obtenu par une simple force appliquée sur la couronne. La couronne et la racine effectuent deux versions de sens opposé.
9.2 Mouvement de redressement après version (uprighting)
C’est l’apex seul qui effectue une version, sans participation de la couronne, il est indiqué pour redresser l’axe de la dent préalablement versée.
9.3 Mouvement de translation (bodily-mouvement)
C’est un mouvement qui s’effectue parallèlement à l’axe de la dent, la racine se déplace exactement de la même distance que la couronne.
9.4 Mouvement d’égression
Se fait dans le sens de l’éruption dentaire et est facile à réaliser pour peu que les forces occlusales ne s’y opposent pas.
9.5 Mouvement d’ingression
La force verticale fait déplacer la dent dans le sens contraire de son éruption.
9.6 Mouvement de rotation
C’est un mouvement de pivot de la dent autour d’un axe sous l’action d’un couple de force.
- Rotation marginale : l’axe de la rotation est à distance de l’axe de la dent.
- Rotation axiale : l’axe de rotation est confondu à l’axe de la dent.
10. Conclusion
L’application d’une force quelconque sur une dent soumet schématiquement l’os alvéolaire à une pression du côté opposé à la force et à une tension du côté de la force, d’où l’intérêt de connaître la mécanique des différents systèmes à force utilisés en orthodontie pour pouvoir reconnaître leur réaction et surtout pouvoir les contrôler.
Biomécanique appliquée à l’orthodontie (Orthodontie)
Une occlusion équilibrée est cruciale pour la santé bucco-dentaire à long terme.
Le contrôle de la plaque dentaire reste la clé de la prévention des parodontopathies.
L’utilisation correcte de la digue en caoutchouc améliore la qualité des soins endodontiques.
Une anamnèse détaillée permet d’éviter de nombreuses complications en chirurgie orale.
Les matériaux dentaires évoluent rapidement, nécessitant une veille technologique constante.
La gestion du stress pré-opératoire fait partie intégrante de la relation patient-praticien.
L’analyse céphalométrique reste un outil fondamental en orthodontie diagnostique.
Biomécanique appliquée à l’orthodontie (Orthodontie)
Dr J Dupont, chirurgien-dentiste spécialisé en implantologie, titulaire d’un DU de l’Université de Paris, offre des soins implantaires personnalisés avec expertise et technologies modernes.