Рассуждение о морфомеханике. 1.2.21 Морфомеханика тканей зуба

 

1.2.21 Морфомеханика тканей зуба

Низкая концентрация неорганических веществ в дентине и цементе логично объясняет их меньшую твердость, чем у эмали. Однако не только кристаллы минеральных солей повышают прочность эмали, но и ориентация образующих ее эмалевых призм. Призмы расположены перпендикулярно сжимающим зуб силам и проходят сквозь всю толщину эмали (Федоров Ю.А., 1970). В поперечном сечении призмы имеют вид капель, узкая часть (хвост), которых вклинивается между головками близлежащих соседних призм, а их головки, в свою очередь, зажаты между хвостами рядом расположенных (Бобровский Е.В., Леус П.А., 1979). Следовательно, каждая из призм контактирует не менее чем с шестью соседними (Рис.1.29).

Диаметр призм увеличивается от дентиноэмалевой границы к поверхности эмали приблизительно в 2 раза. (Быков В.Л., 1996). Учитывая то, что количество призм ограничено неким конкретным числом (число их конечно и постоянно в течение жизни), а наружная поверхность эмали больше по площади эмалево-дентинной границы, где оканчиваются призмы, можно говорить об их клиновидности (Рис.1.30). Клиновидная форма эмалевых призм существенно сказывается на свойствах эмали в целом. Кроме того, что призмы скрепляются межпризматическим веществом, они оказываются зажатыми окружающими призмами. Призмы подобны вбитым клиньям, установлены с натягом между себе подобными. При данном соединении ведущую роль играет сила трения.

Благодаря особенностям строения эмали, давление на одну из призм по оси, будет приводить к еще большему ее заклиниванию. Кроме этого, сила давления на призму, действующая вдоль длинной оси, будет трансформироваться в силу давления боковых поверхностей призмы на призмы, расположенные рядом и частично нивелироваться силой их взаимного трения. Контактируя, например, не менее чем с шестью окружающими, производимое на призму давление рассеивается как минимум по шести направлениям в плоскости перпендикулярной нормали к поверхности эмали. За счет эффекта заклинивания призм, удается рассеять силу, действующую на эмаль и уменьшить давление нижней поверхности эмалевых призмы на подлежащий дентин, то есть снижается удельное давление не него. По своим свойствам рассеивать и трансформировать нагрузку эмаль напоминает жировую ткань, и до некоторой степени эпидермис. Дентин не имеет структуры подобной эмали, его основу составляют коллагеновые волокна и кристаллы солей. Наличие волокон обеспечивает данной ткани большую устойчивость к растягивающим и изгибающим силам. Максимальная же концентрация волокнистых структур из твердых тканей зуба наблюдается в цементе. Формируя корни зубов, цемент, прежде всего, испытывает изгибающие нагрузки, что объясняет значительный процент содержания в нем коллагеновых фибрилл.

Зуб связан с альвеолой челюсти посредством связочного аппарата. H.Fenais (1952) выделяет более десятка групп волокнистых пучков (тяжей), закрепляющих зубы в лунке (Гаврилов Е.И., 1969). Благодаря косому, сверху вниз, ходу зубоальвеолярных волокон, зуб оказывается, как бы подвешен в альвеоле, непосредственно не контактируя с ее внутренними стенками. Таким образом, сдавливающая нагрузка, действующая по оси зуба, преобразуется в растягивающую.

Отдельные волокна расположены так, что они препятствуют извлечению зубов из лунки, другие противостоят качательным движениям и поперечным смещениям. Коллагеновые волокна периодонта проникают как в альвеолярную кость, так и в цемент корня зуба (Гаврилов Е.И., 1969). Тесная взаимосвязь волокон периодонта, кости и цемента, а также искривления корней особенно моляров, обеспечивают надежность закрепления зубов, и в то же время, не исключая возможность микродвижений.

Зуб считается рычагом первого рода с точкой вращения, расположенной приблизительно в средней части корня (Гаврилов Е.И., 1969). Нагрузка, действующая на край зуба, приводит к его качательным движениям, что изгибает его корень. Наличие деформации изгиба корней зубов и объясняет увеличение в цементе органических веществ и, в частности, волокон, по сравнению с дентином и эмалью.

A.Faller (1960), изучая взаимосвязь хода волокон цемента и нагрузки показал, что она оказывает влияние на окончательную ориентацию волокнистых структур (Гаврилов Е.И., 1969). Клетки, являющиеся составными элементами цемента, не влияют на прочностные свойства этой ткани, вследствие своей разрозненности и малочисленности. По всей видимости, присутствие клеток объясняет способность цемента к перестройке, увеличению или уменьшению своего объема (резорбции), что наблюдали Д.А.Калвелис (1964), В.А.Пономарева (1964), связывая происходящие в нем изменения с нагрузкой на него (Гаврилов Е.И., 1969).

Зубы имеют особую форму, которая уменьшает удельное давление на них, а также снабжены корнями, что снижает вероятность их расшатывания.

Наиболее прочными в организме являются ткани зуба, они способны воспринимать значительную удельную механическую нагрузку. Как уже было показано, рекордсменом является эмаль. Данная ткань покрывает наиболее нагруженные участки поверхности зубов. Отмечено, что наибольшая по толщине эмалевая поверхность на верхней жевательной поверхности, там, где наблюдается концентрация напряжений.

Ткани зуба — это ткани, максимально адаптированные к действующим в них высоким напряжениям. В отличие от кости, содержащей значительный процент волокнистых структур и поэтому наряду со сжатием, способной противостоять растягивающим нагрузкам, в эмали превалирует сжатие, что определяет большой процент в ней неорганических веществ. Различие в механических свойствах эмали и дентина от кости, можно объяснить и взаимоотношением кристаллов и волокон. Кристаллы в костной ткани встраиваются в фибриллы, а в эмали и дентине наоборот, кристаллы располагаются между редкими волокнами. Соотношение волокна - кристаллы в тканях зуба сдвинуто в сторону кристаллов, в кости же наблюдается обратная зависимость.

Кристаллы и волокна, соединенные основным веществом кости и твердых тканей зуба, представляют собой трехкомпонентный композит. Эмаль и дентин, несущие значительную нагрузку имеют больший процент кристаллов, чем цемент, нагрузка на который несколько меньше. Аналогичная картина наблюдается в кости, компактное вещество, которой содержит меньше клеток и больше кристаллов в единице объема, нежели чем губчатое вещество, несущее меньшую удельную нагрузку. Так же, как и в кости, в эмали, дентине и цементе клетки не выполняют механической функции. Более того, чем выше внутренние силы, тем меньше клеточных элементов. В эмали и дентине, где контактные нагрузки максимальны - клетки отсутствуют, но встречаются в цементе, защищенном первыми. Интересной закономерностью является и то, что опорная ткань, содержащая клетки способна к перестройке – цемент, кость. Отсутствие же клеток лишает ткань этой возможности, что наблюдается в дентине и эмали. Вид и величина нагрузки на ткани зуба четко коррелирует с его строением, что доказывает ранее высказанную мысль об их взаимосвязи.

Рис.1.29. Предполагаемый вид комплекса эмалевых призм на поперечном срезе.

««назад || СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ || вперед»»

                                                                     

Автор:

Архипов С.В. – С.В. Архипов-Балтийский является псевдонимом, который использовался до начала 2006 года с целью более точной дифференцировки на научном поле.

Цитирование:

Архипов-Балтийский СВ. Рассуждение о морфомеханике. Норма. В 2 т. Т. 1. Гл. 1-4. - Испр. и доп. изд. Калининград, 2004. [aleph.rsl.ru]

Архипов-Балтийский СВ. Рассуждение о морфомеханике. Норма. В 2 т. Т. 2. Гл. 5-6. - Испр. и доп. изд. Калининград, 2004. [aleph.rsl.ru]

Примечания:

Первая крупная публикация автора, посвященная морфомеханике живых систем, биомеханике пояса нижних конечностей и связки головки бедра, ligamentum capitis femoris (LCF).

Ключевые слова

ligamentum capitis femoris, ligamentum teres, связка головки бедра, анатомия, морфомеханика, биомеханика

СОДЕРЖАНИЕ РЕСУРСА

Биомеханика и морфомеханика