Universidad Central de Venezuela

Facultad e Odontologa

Ctedra de Ortodoncia

Conceptos Bsicos de Biomecnica

Od. Adriana Agell

El movimiento ortodncico es el resultado de la aplicacin de fuerzas a los

dientes. Los dientes y sus estructuras de sostn responden a estas fuerzas con

una reaccin biolgica compleja que da por resultado el movimiento del diente a

travs del hueso. Las clulas del periodonto que responden a las fuerzas

aplicadas desconocen el diseo de la aparatologa, alambre o aleacin con la

que est hecho, su actividad se basa exclusivamente en el estrs y la

deformacin que ocurren en su medio ambiente. A fines de obtener una

respuesta biolgica precisa, se deberan aplicar estmulos precisos para poder

lograr esto es necesario el conocimiento de los principios mecnicos que

gobiernan las fuerzas para el control del tratamiento ortodncico.

La base del tratamiento ortodncico consiste en la aplicacin clnica de

conceptos biomecnicos. La mecnica es la disciplina que describe el efecto de

las fuerzas sobre los cuerpos, el trmino biomecnica se refiere a la ciencia de

la mecnica en relacin con los sistemas biolgicos. El tratamiento ortodncico

aplica fuerzas a los dientes, las cuales son generadas por una gran variedad de

aparatos. Algo anlogo hallamos en el uso de frmacos en medicina donde la

prescripcin juiciosa requiere entender los mecanismos de accin de los agentes

teraputicos con el objetivo de obtener los resultados clnicos deseados. Para el

xito del tratamiento, el ortodoncista depende de una aplicacin similar de los

sistemas mecnicos de fuerzas. La aplicacin correcta de los principios

biomecnicos aumenta la eficacia del tratamiento ya que mejora la planificacin

y la prestacin que se brinda.

Es necesario comprender varios conceptos fundamentales para apreciar la

pertinencia clnica de la biomecnica para la ortodoncia:

Centro de Resistencia:

Todos los objetos tienen un centro de masa, que es el punto a travs del cual

debe pasar una fuerza aplicada para mover un objeto libre en forma lineal, sin

rotacin alguna, en otras palabras es un punto de equilibrio en el objeto.

Un diente dentro de su sistema periodontal de sostn no es un cuerpo libre,

pues est restringido por el periodonto. El centro de resistencia es anlogo al

centro de masa para cuerpos restringidos. El Centro de Resistencia es

equivalente al Centro de Equilibrio para cuerpos restringidos, es decir es el

punto sobre el que una fuerza nica producir traslacin, es decir todos los

puntos del diente se moveran en lnea recta.

La localizacin aproximada del Centro de Resistencia sera entre la unin del

tercio medio y el apical para los dientes monorradiculares, y para los

multirradiculares est aproximadamente de 1 a 2 mm. apical a la bifurcacin o

trifurcacin. Es importante destacar que el centro de resistencia es individual

para cada diente y va a depender de la longitud y morfologa radicular, la

cantidad de races y el nivel de soporte del hueso alveolar.

Fuerza:

Se define como la accin de un cuerpo (el alambre) sobre otro cuerpo (el

diente) que tiende a cambiar la forma o movimiento del segundo cuerpo. Sus

unidades son el Newton o gramos por milmetros/segundo. La fuerza es un

vector que posee una direccin y una magnitud y se producen a lo largo de una

lnea que llamamos lnea de accin. La magnitud de un vector se representa por

su tamao. La direccin se describe por la lnea de accin, sentido y punto de

origen.

Punto de aplicacin

Direccin Magnitud

Ritmo de aplicacin de la fuerza:

Continua: Fuerza que se mantiene en un porcentaje apreciable del original entre una visita

del paciente y otra. Son fuerzas caractersticas de los aparatos fijos.

Interrumpida: El nivel de fuerza disminuye a cero entre las activaciones.

Intermitente: La fuerza desciende bruscamente a cero de forma intermitente cuando el

paciente se quita el aparato. Son fuerzas caractersticas de los aparatos

removibles

Magnitud de la Fuerza:

Grfico representativo de la tasa de movimiento diario, relacionada con la magnitud de la fuerza

ortodncica. Se observa que el diente se mueve mas rapidamente cuando esta sometido a

fuerzas de baja intensidad (F.O.) y que bajo cargas muy pesadas se inmoviliza (I) (modificado

por Storrey y Smith)

Fuerzas Inocuas:

Esta categora comprende las fuerzas de magnitud tan inocua que son

incapaces de producir el efecto electroqumico responsables del movimiento

ortodncico. Son representadas en el grfico por las fuerzas de magnitud cero

hasta el punto M (movimiento).

Fuerzas Leves:

Con fuerzas de un determinado valor M se inicia el proceso de movimiento

dentario como se observa en el grfico desarrollado por Storry y Smith, en este

punto la tasa de movimiento dentario ( mm por da) es mnima, sin embargo con

el aumento de intensidad de la fuerza, rpidamente se alcanza el punto F.O. (

Fuerza ptima).

Fuerza Optima:

Es cuando la magnitud de la carga ortodncica produce el movimiento dentario

ms eficaz, es la fuerza ideal capaz de producir movimiento ortodncico y

Burstone la define como aquella que proporciona un movimiento dentario rpido,

sin molestias para el paciente y sin dao tisular(prdida sea o resorcin

radicular).

Fuerza Pesada:

Son aquellas que producen gran cantidad de reas hialinizadas ( rea donde la

circulacin sangunea se volver lenta o casi nula ocasionando degeneracin o

necrosis estril de las fibras periodontales) estas reas atrasan el movimiento

dentario, el diente se mantendr inmvil por un perodo de tiempo, por eso

cuanto ms intensa es la fuerza (ms distante de la fuerza ptima), menos ser

la velocidad de movimiento dentario. Estas fuerzas pesadas son ms

patolgicas y ocasionan dolor, movilidad dentaria, reacciones pulpares,

alteraciones radiculares y alteraciones de la cresta sea alveolar.

Momento:

Cuando la fuerza se aplica sobre un cuerpo, lo que determinar el efecto ser la

relacin entre la lnea de accin de la fuerza y el Centro de Resistencia,

entonces podemos encontrar dos posibilidades: que la fuerza pase por el Centro

de Resistencia o que pase por fuera de l. En el primer caso se producir el

movimiento en masa (traslacin pura) y en el segundo, que es lo que

generalmente sucede en ortodoncia, ya que las fuerzas son aplicadas en la

corona del diente, la traslacin ir acompaada de cierto componente de

rotacin.

A esa tendencia o capacidad de una fuerza para producir rotacin se le llama

momento. El momento de una fuerza es la medida de su capacidad para

producir rotacin. Se determina multiplicando la magnitud de la fuerza por la

distancia perpendicular entre la lnea de accin de la fuerza y el Centro de

Resistencia. En consecuencia, se modifica al modificarse alguno de estos

factores. Su direccin se halla siguiendo la lnea de accin en torno del Centro

de Resistencia hacia el punto de origen. La unidad del momento es gramo-

milmetro.

Momento= Fuerza x Distancia

gr/mm Corona=Palatino Raz= Vestibular

Cuando en un cuerpo actan varias fuerzas lineales y varios momentos, como

consecuencia de todas o alguna de las fuerzas, es posible determinar una fuerza

resultante de todas las fuerzas y un momento resultante de todos los momentos.

Centro de Rotacin: Es un punto creado o producido dependiendo de las fuerzas que apliquemos y

es el punto sobre el cual se va a inclinar o va a rotar el diente, puede o no

coincidir con el centro de resistencia.

El movimiento dentario desde el punto de vista biomecnico, podr clasificarse

dentro de tres categoras amplias:

Movimiento de rotacin pura, en cuyo caso el centro de rotacin est

situado en el centro de resistencia.

Movimiento de traslacin pura o movimiento en masa cuando el centro de

rotacin est en infinito , no existe.

Movimiento de inclinacin que incluye traslacin con rotacin y el centro

de rotacin esta en un punto intermedio.

Movimiento de rotacin Pura:

La rotacin pura de un diente requiere de una cupla y se produce cuando un

diente rota sobre su centro de resistencia y el centro de rotacin se encuentra en

el eje longitudinal del diente.

Cupla:

Una cupla consiste en dos fuerzas paralelas de igual magnitud que actan en

direcciones opuestas y separadas por una distancia. La magnitud de una cupla

se calcula multiplicando la magnitud de una de las fuerzas por la distancia

perpendicular entre ambas. La unidad es tambin gramo-milmetro. La

direccin de la rotacin se determina siguiendo la direccin de una de las

fuerzas en torno del Centro de Resistencia, hasta el origen de la fuerza opuesta.

Las cuplas producen un movimiento rotacional puro en torno del centro de

resistencia independientemente del sitio donde se aplique la cupla sobre el

objeto.

Movimiento de Inclinacin:

Es un tipo de movimiento que contiene traslacin pero tambin rotacin. Es el

tipo de movimiento dental ms simple ya que se requiere slo de una fuerza

simple para este tipo de movimiento. Una fuerza horizontal a nivel de la corona

origina movimientos de direccin opuesta del pice radicular y la corona del

diente. La corona se mueve ms que la raiz, cuando sucede lo contrario y la raiz

se mueve ms que la corona se conoce con el nombre de torque El centro de

rotacin se localizar apical al centro de resistencia y muy cerca del mismo.

Inclinacin

Torque

Movimiento en masa o traslacin pura:

La traslacin de un diente ocurre cuando el pice radicular y la corona se

desplazan igual distancia y en la misma direccin horizontal, cuando es en

direccin vertical se conoce como movimiento de intrusin o extrusin. El centro

de rotacin est en infinito, es decir no existe .

Para conseguir movimiento en masa de un determinado diente se necesitara

que la fuerza que se aplique sobre l pase por el centro de resistencia.

Para obtener traslacin con fuerzas aplicadas a nivel de la corona se requiere

una cupla y una fuerza simple que sean equivalentes al sistema de fuerzas a

travs del centro de resistencia. Al aplicar una fuerza simple produciremos un

momento o inclinacin y traslacin hacia la direccin en que es aplicada esta

fuerza y el centro de rotacin estar ubicado en algn lugar entre el pice y el

centro de resistencia, para contrarrestar esta tendencia a la rotacin producida

por la fuerza simple, tendremos que incluir un par de fuerzas cuyo momento sea

igual magnitud pero en direccin contraria a la fuerza, entonces ambos

momentos se anularn y solo quedar el movimiento de traslacin.

RESPUESTA DE LOS TEJIDOS A LAS FUERZAS

El tratamiento ortodncico se basa en el principio de que, si se aplica una

presin prolongada sobre un diente, se producir una movilizacin del mismo al

remodelarse el hueso que lo rodea. El hueso desaparece activamente de unas

zonas y va aadindose a otras. Esencialmente, el diente se desplaza a travs

del hueso arrastrando consigo su aparato de anclaje, al producirse la migracin

del alvolo dental.

Los dientes estn unidos en los maxilares por una articulacin diferente de todas

las del organismo, esta unin se realiza por el periodonto de insercin,

representado por el cemento, el ligamento periodontal y el hueso alveolar. El

cemento, probablemente por no ser vascularizado, es escasamente modificado

por cargas de presin-tensin, por lo cual la atencin recae sobre los otros dos

componentes.

El ligamento periodontal ocupa un espacio aproximado de 0,5 mm entre la pared

del alveolo y el cemento y es el responsable por la articulacin dentaria; est

constituido principalmente por fibras insertadas de un lado del cemento radicular

y del otro en el hueso alveolar, entremezcladas con vasos sanguneos,

elementos celulares, terminaciones nerviosas y lquido intersticial. Los vasos

sanguneos son responsables por la nutricin y sirven de va de acceso para las

clulas responsables de la remodelacin del hueso y el ligamento. Las

terminaciones que all existen transmitirn las sensaciones de presin y la

nocin propioceptiva.

El hueso alveolar puede dividirse en dos partes: porcin fasciculada (lmina dura

o hueso cortical), que reviste la superficie interna del alveolo y recibe la insercin

de las fibras periodontales y porcin lamelar (hueso esponjoso).

Cuando la fuerza es aplicada sobre el diente, ste se disloca en el interior del

espacio alveolar, lo que provoca el estiramiento de algunas fibras periodontales

y compresin de otras, simultneamente el lquido que llena los espacios entre

las fibras es comprimido contra las paredes seas, como su drenaje hacia afuera

del alveolo es lento, el lquido ejerce una resistencia hidrulica al movimiento

dentario. Fibras y lquido intersticial actuarn en conjunto, contraponiendose a

las cargas aplicadas sobre el diente y hacindolo volver a la posicin original.

Este proceso suceder si el periodo de aplicacin de la fuerza es de corta

duracin, por eso no resulta en movimiento dentario, como en la masticacin.

Cargas Fisiolgicas:

A Diente en reposo, fibras periodontales con tono normal.

B Accin de fuerza intrusiva, con duracin de menos de 1 min. Las fibras peridontales perifricas

se distienden, mientras las apicales se comprimen.

C La accin elstica de las fibras y la presin hidrulica, vuelven el diente a posicin inicial.

Una fuerza prolongada, aunque sea de escasa magnitud, provoca una respuesta

Fisiolgica diferente, la remodelacin del hueso adyacente.

Son dos tipos de reacciones las que se observan al aplicar, durante un perodo

suficiente de tiempo, una fuerza al diente. El hueso que se enfrenta y se opone

al sentido del movimiento tendr que resorverse para permitir el desplazamiento

radicular. Por la presin que este lado del hueso recibe es denominado lado de

presin.

El lado opuesto del hueso deber seguir al diente tratando de mantener ntegro

el espesor periodontal; nuevas capas seas se depositarn sobre la superficie

dentaria del hueso alveolar, este lado ser denominado, lado de tensin. Por el

estiramiento que sufren las fibras periodontales.

En conclusin tendremos aposicin sea en el lado de tensin y resorcin sea

en el lado de presin.

A. Diente en reposo.

B. Diente se disloca en el interior del alveolo (distendido lado izquierdo, comprimido lado

derecho), la carga se transfiere al hueso alveolar.

C. Remodelacin sea del alveolo y consecuente migracin dentaria.

Para que se produzca el movimiento dentario cuando aplicamos una fuerza a un

diente, tiene que existir resorcin sea. La fuerza ortodncica debe vencer una

doble resistencia. En primer lugar, la resistencia del periodonto, tras superar

esta resistencia se produce un ligero movimiento dentario en concordancia con

el espesor del espacio periodontal. En una segunda fase hay que vencer la

resistencia que ofrece el hueso, inicialmente se opone la elasticidad propia del

alveolo y tras la deformacin mecnica, viene una resorcin del hueso que

permite el desplazamiento dentario.

Tipos de Resorcin sea:

Existen dos tipo de resorcin sea, la directa y la indirecta.

Resorcin directa o frontal:

Al aplicar una fuerza, se reduce la circulacin sangunea en

el ligamento periodontal, si la intensidad es ligera y no llega a

bloquear totalmente la irrigacin de la zona, se iniciar una

actividad osteoclstica que destruir y reabsorver la pared

sea alveolar que se enfrenta al desplazamiento dentario.

Resorcin sea indirecta:

Cuando la fuerza aplicada es demasiado intensa , produce

una oclusin vascular dejando prcticamente paralizada la

actividad vital en esta zona del periodonto. La paralizacin y

el bloqueo sanguneo impiden la resorcin del hueso alveolar

directamente, por lo que tendrn que entrar en juego otros

mecanismos adaptativos para resorver el hueso que se

enfrenta al desplazamiento dentario.

Este proceso consta de tres fases:

1. Degeneracin tisular: La aplicacin de una fuerza intensa y prolongada

produce una oclusin vascular, que da lugar a cambios a nivel del periodonto,

desaparece la organizacin fibrilar y cesa toda actividad celular. Este fenmeno

se denomina hialinizacin y se caracterza por la degeneracin de los ncleos

del tejido conectivo, la lisis celular con desaparicin de los capilares y la

unificacin de las fibras periodontales que forman una masa de aspecto hialino.

Comienza a las 36 horas de aplicar la fuerza intensa y dura tres, cuatro o cinco

semanas segn la cantidad de la fuerza y la reaccin biolgica del individuo. No

slo se impide la diferenciacin celular, sino que la fagocitosis es perturbada.

2. Resorcin sea: Por la dificultad de reabsorverse el hueso de la pared

periodontal aparecen osteoclastos provenientes de otras zonas lejanas que si

conservan su vitalidad. Se observar entonces un fenmeno histolgico de

resorcin en tnel o minante, porque los osteoclastos labran verdaderamente

una mina a merced de la actividad osteoltica que acaba provocando la resorcin

de la zona ms interna de la lmina sea; en este caso la resorcin no se inicia

desde el lado dentario sino que procede de la zona alveolar ms profunda y

lejana del periodonto.

3. Reconstruccin de los tejidos de soporte: Tras la osteolsis de la lmina

alveolar, se inicia un proceso reparativo a nivel del periodonto. El proceso

reparativo tiene dos fases: una primera consistente en la eliminacin del

material necrtico, constituido por las fibras y clulas que quedan en esta zona,

y una segunda fase de reorganizacin fibrilar y celular del espacio periodontal.

Tras la reconstruccin la raz dentaria se mueve desplazandose hacia el lado de

presin.

El perodo de hialinizacin significa un detenimiento en el movimiento, por lo que

se distinguen dos fases en el desplazamiento dentario. En el perodo inicial el

diente se mueve hacia el lado de la presin comprimiendo el espacio periodontal

(0,2 a 0,4 mm) hasta que aparece la hialinizacin. El hueso no se reabsorve

durante un tiempo, que alcanza desde unos das a varias semanas y la raz

dentaria permanece inmvil. Tras la resorcin indirecta se inicia el movimiento

secundario del diente.

Aposicin sea:

Durante el movimiento ortodncico el hueso se forma en el denominado lado de

tensin debido a que el desplazamiento dentario pone en tensin las fibras

periodontales y el hueso alveolar reacciona ante el estmulo neoformando

nuevas capas de tejido seo. La aposicin sea debe ser considerada un

mecanismo biolgico compensatorio que trata de mantener el mismo espesor de

hueso que soporta el diente.

La aposicin sea es un fenmeno similar a la resorcin, ya que requiere un flujo

sanguneo y proliferacin celular. En el cuadro general de neoformacin sea

encontramos varias fases desde el punto de vista cronolgico:

1. Tensin ligamentosa por la traccin de las fibras colgenas al separarse

la raz del hueso.

2. La tensin ligamentosa estimula la actividad osteoblstica y forma un

tejido osteoide que dura nueve o diez das; ese tejido osteoide se

comporta como un tejido poco reabsorvible y evita la recidiva al cesar la

accin de la fuerza ortodncica.

3. Se inicia ms tarde la calcificacin del tejido, por depsito de sales

minerales, y la matrz osteoide se transforma en hueso.

4. Finalmente se lleva a cabo la reconstruccin del tejido fibrilar, en el nuevo

espacio que se crea entre raz y hueso y el diente vuelve a tener soporte

periodontal.

Referencias bibliogrficas:

1. Canut B.,J.A.: Ortodoncia Clnica y Terapetica. 2 edicin, Barcelona,

Editorial Masson. 2000

2. Marcotte, M. Biomecnica en Ortodoncia. Ediciones cientficas y tcnicas,

S.A. Barcelona Espaa. 1992.

3. Nanda, R. Biomecnica en ortodoncia Clnica. Editoriasl mdica

panamericana. Agentina. 1998.

2. Vellini, Flavio. Ortodoncia, Diagnstico y Planificacin Clnica. 2 Edicin

Editores:Artes Mdicas Latinoamrica, LTDA. 2004.