Физиология зубочелюстной системы.
Физиология органов зубочелюстной системы. Зубы и пародонт. Особенности
трофики эмали и дентина зуба.
Особенности жевательных и мимических мышц. Участие мышц челюстно-лицевой области в функциях жевания, глотания, дыхания и речеобразования. Функциональное назначение отдельных жевательных мышц. Контрактура жевательной и мимической мускулатуры и ее последствия.Электродиагностика, электромиография, их физиологические основы и клиническое значение. Физические свойства жевательных мышц. Сила и работа жевательной мускулатуры. Понятие об эффективности жевания. Пародонт, его выносливость к жевательному давлению. Гнатодинамометрия. Височно-нижнечелюстной сустав.
Зубочелюстная система представляет собой совокупность органов, объединенных анатомически и выполняющих ряд важнейших для организма функций: пищеварения, дыхания, речи и др. Она представлена:
1) челюстными, небным, носовыми и скуловыми костями;
2) зубами;
3) органами, предназначенными для захватывания пищи и оформления пищевого комка (губы, щеки, язык, твердое и мягкое небо;
4) жевательной и мимической мускулатурой;
5) тремя парами слюнных желез;
6) височно-нижнечелюстными суставами.
Между органами зубочелюстной системы существует тесная связь. Она объясняется не только морфологическим и функциональным единством, но и общим фило - и онтогенетическим происхождением. Каждый из органов выполняет присущую только ему функцию, которая является лишь частью функции всей зубочелюстной системы. Изменение одного из них, как правило, вызывает нарушение формы и функции другого.
Мускулатура зубочелюстной системы. Мышцы челюстно-лицевой системы подразделяются на мимические и жевательные, мышцы языка, мягкого неба и глотки. Все эти мышцы выполняют свою роль и в то же время участвуют в различных функциях полости рта. Так, например, мимические мышцы преимущественно участвуют в мимике, дыхании и речи, меньше – в жевании, а жевательные мышцы – преимущественно в жевании, речи, и меньше – в дыхании.
Мимические мышцы. Мимическими называют мышцы, начинающиеся от поверхности кости или подлежащей фасции и оканчивающиеся в коже лица. Они способны при сокращении вызвать выразительные движения кожи лица (мимика) и отразить душевное состояние человека (радость, печалью страх, горе и т.п.). Кроме того, мимическая мускулатура участвует также в членораздельной речи и жевании. Мимика меняется и при различных патологических состояниях – параличе лицевого нерва, частичной и полной потере зубов, при агонии («маска Гиппократа»).
Участие мимической мускулатуры в акте жевания заключается в захватывании пищи и удержании ее в полости рта при жевании. Особая роль этим мышцам принадлежит при сосании и приеме жидкой пищи. Наибольшее значение имеют мышцы, окружающие отверстие рта. У ребенка они оказывают влияние на рост челюстей и формирование прикуса.
Жевательная мускулатура. К жевательным мышцам относятся:
1) собственно жевательная мышца, поднимающая нижнюю челюсть, выдвигающая ее вперед и смещающая в свою сторону;
2) височная мышца, обеспечивающая подъем опущенной нижней челюсти и возвращение назад челюсти, выдвинутой вперед;
3) латеральная крыловидная мышца, выдвигающая нижнюю челюсть вперед при двустороннем сокращении, а при одностороннем смещающая челюсть в сторону, противоположную совратившейся мышце;
4) медиальная крыловидная мышца, которая при одностороннем сокращении смещает нижнюю челюсть в противоположную сторону, при двустороннем - поднимает ее.
Перечисленные мышцы относятся к основным жевательным мышцам. Кроме них, есть и вспомогательные мышцы - подбородочно-подъязычная, челюстно-подъязычная, переднее брюшко двубрюшной мышцы. Они опускают нижнюю челюсть. Жевание является важным физиологическим актом, во время которого в полости рта происходит измельчение пищевых веществ, смачивание их слюной и формирование пищевого комка перед проглатыванием. В осуществлении акта жевания принимают участие верхняя и нижняя челюсти с зубными рядами, жевательная и мимическая мускулатура, слизистая оболочка полости рта, язык, мягкое небо и слюнные железы. Жевательные мышцы, приводя в движение нижнюю челюсть, обеспечивают механическую обработку пищи. От силы сокращения этих мышц зависит величина жевательного давления, необходимого для откусывания и размалывания пищи до нужной консистенции. Эти мышцы принимают участие также и в выполнении других функций полости рта – речи, глотании. Процесс жевания представляет собой сложную координацию условных и безусловных пищевых двигательных рефлексов, которые определяют взаимосочетанные сокращения же-вательных мышц, мышц языка, щек и губ. Координация сокращений основных и вспомогательных жевательных мышц регулируется рефлекторно. Степень жевательного давления на зубы контролируется проприоцептивной чувствительностью пародонта. Сила мышц направлена дорзально, поэтому наибольшие усилия жевательные мышцы способны развивать в самых дистальных отделах зуб-
ных рядов. Потеря боковых зубов резко снижает эффективность разжевывания пищи, а нижняя челюсть приобретает тенденцию к дистальному смещению. Подобное изменение приводит к перегрузке височно-нижнечелюстного сустава и разрушению синхронности со-
кращения жевательных мышц.
Мышцы языка.В осуществлении функций жевания и речеобразования огромная роль принадлежит языку. Аномалия мышц языка нарушает развитие зубочелюстной системы.
Язык состоит из мышц, расположенных в поперечном, вертикальном и продольном направлениях, переплетенных между собой. Мышцы, начинающиеся на костях, обеспечивают перемещение языка во всех направлениях, при этом они перемещают и натягивают ткани дна полости рта, изменяя их форму. Изменение положения языка осуществляется
подбородочно-язычной, подъязычно-язычной и шиловидной мышцами.
Все движения языка происходят при расслаблении, либо при сокращении его мышц. Часто при этом необходима плотная фиксация подъязычной кости. Собственные мышцы языка, сокращаясь, делают язык плоским или утолщают его, или придают ему желобообразную форму.
Регуляция акта жевания. При попадании пищи в рот происходит раздражение находящихся в слизистой оболочке рецепторов осязательной, температурной и вкусовой чувствительности. Далее импульсы от рецепторов проводятся по второй и третьей ветви тройничного нерва в продолговатый мозг, где находятся чувствительные ядра. От этих ядер начинается второй нейрон чувствительной части тройничного нерва, который направляется к зрительному бугру. От восходящих афферентных волокон на уровне ствола мозга и таламуса отходят коллатерали к ядрам ретикулярной формации.
От зрительного бугра начинается третий нейрон, направляющийся к чувствительной зоне коры головного мозга. Оттуда эфферентные импульсы направляются также по веткам тройничного нерва к жевательным мышцам. Находящиеся в жевательных мышцах механорецепторы типа мышечных веретен регулируют движения нижней челюсти и требуемую силу жевательных мышц. Вся эта рефлекторная деятельность подчинена корковым влияниям.
В результате рефлекторных сокращений жевательной мускулатуры нижняя челюсть с ее зубным рядом совершает различные движения. При этом, нижний зубной ряд размыкается и смыкается с верхним, а нижние зубы скользят вперед и назад, вправо или влево по режущим и жевательным поверхностям верхних зубов.
В зависимости от того, на какой участок зубных рядов попадает пища, происходит ее соответствующая обработка. Рефлекторными сокращениями мускулатуры языка, щек и губ измельченные частицы пищи собираются в пищевой комок, который перемещается к корню языка и проглатывается. Степень измельчения пищевых частиц при этом определяется рецепторами слизистой рта и языка. Благодаря чувству осязания более крупные частицы подвергаются дальнейшей механической обработке, а несъедобные частицы и посторонние примеси выводятся из полости рта.
Обычно жевание куска пищи в полости рта совершается в течение 15-30 секунд. При приеме больших кусков пищи жевание происходит попеременно то на одной, то на другой стороне.
Понятие о функциональном жевательном звене. В функциональное жевательное звено включаются следующие функциональные единицы: 1- опорная часть (пародонт); 2- моторная часть (мускулатура); 3- нервно - регулирующая часть; 4- соответствующая система кровеносных сосудов и трофической иннервации, обеспечивающая питание и регуляцию обменных процессов органов и тканей жевательного звена (И.С. Рубинов).
В процессе жевания осуществляется целый ряд рефлексов жевательной системы, которые включаются в сложный безусловно-рефлекторный комплекс жевания: периодонто-мускулярный, гингиво-мускулярный, миостатические и взаимосочетанные рефлексы жевательной мускулатуры. Периодонто-мускулярный рефлекс осуществляется во время жевания при помощи естественных зубов, когда сила сокращения жевательной мускулатуры регулируется степенью чувствительности рецепторов периодонта. Гингиво-мускулярный рефлекс осуществляется при потере зубов, когда сила сокращения жевательной мускулатуры регулируется рецепторами слизистой десен и альвеолярных гребней. Миостатический рефлекс осуществляется при функциональных состояниях, связанных с растяжением жевательной мускулатуры, начало ему дают импульсы от проприорецепторов жевательных мышц и их сухожилий.
В деятельности жевательной системы имеет место сочетание различных рефлексов. Особое внимание заслуживает совокупность рефлексов, связанных с разобщением прикуса, которое играет важную роль в клинике стоматологии. Рефлексы разобщения прикуса являются постоянным спутником при всевозможных актах, связанных с длительным опусканием нижней челюсти и расположением ее на расстоянии больше 4-6 мм от верхней челюсти. Такое статическое состояние опущенное нижней челюсти, превышающее исходное положение при физиологическом покое, ведет к проявлению тонических рефлексов, возникающих с различных рецептивных полей жевательной системы (мышц, сухожилий, периодонта, слизистой рта). В формировании «рефлексов разобщения прикуса» большое участие принимают миостатические рефлексы жевательной мускулатуры - т.н. «рефлексы на растяжение». Характер проявления «рефлексов разобщения прикуса» зависит от степени опускания нижней челюсти, сочетания с другими рефлексами (периодонто-мускулярным, гингиво-мускулярным), чередования периодов покоя и раздражения, адаптации рецепторов к проте-
зам и от индивидуальных особенностей больных.
Абсолютная сила жевательных мышц. Под абсолютной силой жевательных мышц понимают напряжение, которое они развивают при максимальном сокращении. Ее величина вычисляется путем умножения площади физиологического поперечного сечения мышцы на ее удельную силу. Поперечное сечение височной мышцы составляет 8 см2, основной жева-тельной – 7,5 см2, суммарное поперечное сечение всех других жевательных мышц – около 19 см2. Приняв, что удельная сила мышцы оставляет 10 кг/см2, Вебер рассчитал, что общая сила мышц, поднимающих нижнюю челюсть, на одной стороне равна 195 кг, для всех мышц – 390 кг. Наибольшее усилие развивает собственно жевательная мышца. Это объясняется более вертикальным расположением ее равнодействующей. Однако по мнению других исследователей, коэффициент удельной силы мышц следует принять равным 2-2,5 кг/см2 физиологического поперечного сечения мышцы. Исходя из того, Толук считает, что абсолютная сила жевательных мышц равна 80-100 кг.
Мышцы, обладая большой абсолютной силой, развивают ее до возможных пределов чрезвычайно редко, лишь в минуту опасности или крайнего психического напряжения. Поэтому значение абсолютной силы жевательных мышц заключается в возможности выполнения значительной мышечной работы при разжевывании пищи без заметного их утомления. Если усилие, которое необходимо для осуществления акта жевания, в среднем составляет 9-15 кг, то практически используется лишь 10% абсолютной жевательной силы. Оставшиеся силы можно назвать резервными. Именно эти усилия могут использоваться человеком, на-пример, для раскалывания ореха, косточек слив или абрикосов (40-102 кг).
Абсолютная сила жевательных мышц так же индивидуальна, как резервные силы пародонта. Несмотря на то, что они унаследованы от наших предков, питавшихся грубой пищей, требующей больших усилий для размельчения, и полностью не используются современным человеком, они также необходимы ему для поддержания нормальной функции жевательного аппарата как фактор, обеспечивающий определенный запас здоровья.
Жевательное давление. Кроме абсолютной силы мышц, поднимающих нижнюю челюсть, показателем жевательной функции является еще жевательное давление, ЖД. Термином «жевательное давление» обозначают силу, развиваемую мышцами для разжевывания пищи и действующую на определенную поверхность. Жевательное давление при одном и том же усилии мышц будет различным на коренных и передних зубах. Это объясняется тем, что нижняя челюсть представляет собой рычаг второго рода с центром вращения в суставе.
Измерение жевательной силы производят приборами гнатодинамометрами. В последнее время широко используются электронные приборы с датчиками. Используя динамометр, ученые становили, что полученные данные не полностью характеризуют всю мышечную силу, а отражают лишь предел выносливости пародонта. Известно что для резцов он составляет 5-10 кг, для клыков – 15 кг, для премоляров – 13-18 кг для моляров – 20-30 кг. Показано, что жевательная ценность зубов прямо пропорциональна площади корней, а болевая реакция пародонта зависит от величины и продолжительности давления. Если выключить чувствительность пародонта с помощью анестезии, то после обезболивания жевательное давление поднимается до 60 кг.
Гнатодинамометрия– измерение жевательного давления с помощью специальных приборов – гнатодинамометров. По данным Дениса, жевательное давление на резцах составляет 7-12 кг, на премолярах 11-18 кг., на молярах 14-22 кг. По Эккерлеану, у женщин на резцах жевательное давление составляет 20-30 кг, на зубах подростка – 4-6 кг. У мужчин на резцах 10-23 кг, на зубах мудрости – 50-60 кг. Жевательное давление для моляров не является показателем всей мышечной силы, а ограничено пределом выносливости периодонта. Ощущение боли прекращает дальнейшее сокращение мышц. В опытах с выключением чувствительности периодонта жевательное давление увеличивается почти в 2 раза.
Для переработки разных продуктов жевательный аппарат затрачивает различные усилия. Так, для дробления карамели и шоколада в плитках необходимы усилия в 27-30 кг, орехов разной величины – 23–102 кг, вареного мяса – 39-47 кг, жареной свинины – 24-32 кг, тушеной телятины 15-27 кг.
При изучении силы сокращения жевательных мышц с помощью динамометрии исследуется, главным образом, вертикальное давление. В действительности разжевывание пищи требует наряду с вертикальными нагрузками достаточно больших горизонтальных усилий. Они необходимы не только для раздавливания, но и для растирания пищи, подготовки ее к
перевариванию.
Давление, падающее на какой-либо зуб, распространяется не только по его корням на альвеолярные отростки, но и по межзубным контактам на соседние зубы. Распределению жевательной сил способствует и то, что большие моляры наклонены в медиальном направлении, а потому силы, действующие при жевании по их продольной оси, отчасти переносятся на малые моляры и резцы, которые, таким образом, воспринимают часть нагрузки больших моляров. С потерей каждого отдельного зуба соседний с ним зуб теряет опору, наклоняется в сторону образовавшейся щели. Поэтому удаление зубов весьма нежелательно с точки зрения их фиксации.
Правильное соприкосновение зубов их боковыми поверхностями также является существенным в распределении жевательной силы. Если соприкосновение контактными точками нарушено, действие жевательной силы может вызвать смещение зубов.
Жевательные движения, создавая повышенное давление в периодонте, вызывает опорожнение кровеносных сосудов. Уменьшение объема крови, находящейся в сосудах периодонта, уменьшает ширину периодонтальной щели и способствует погружению зуба в лунку. Когда на периодонт не действует давление, сосуд наполняются кровью, и периодонтальная щель восстанавливается до прежних размеров, выдвигая зуб и возвращая его в исходное положение. Таким образом, изменение ширины периодонтальной щели обеспечивает физиологическую подвижность зуба, а изменение объема сосудистого русла создает частичную амортизацию жевательного давления, которое испытывает зуб во время смыкания зубных рядов и разжевывания пищи. Сила жевательного давления на зуб регистрируется механорепторами, расположенными в периодонте. Сигналы от этих рецепторов поступают в центры жевательной мускулатуры и изменяют интенсивность ее сокращения.
Височно-нижнечелюстной сустав. Жевательная функция накладывает свой отпечаток на строение и функцию сустава. Развитие височно-нижнечелюстного сустава завершается во внутриутробном периоде, однако, затем по мере развития человека и усложнения жевательной функции, происходит изменение тонкого строения элементов сустава. Приспособление
к меняющейся функциональной нагрузке проявляется в увеличении глубины суставной ямки, в росте суставного бугорка и др. Особенно активно под влиянием жевательной функции формируется в первые месяцы после рождения хрящ, покрывающий головку нижней челюсти.
В течение жизни деятельность височно-нижнечелюстного сустава неразрывно связана с жевательной функцией. При нормальном прикусе основное жевательное давление принимают на себя большие и малые коренные зубы, осуществляя тем самым как бы боковую защиту устава. С их потерей сила мышечных сокращений падает на передние зубы и сустав, вызывая их перегрузку. При утрате боковых зубов появляются условия для уменьшения межальвеолярного расстояния и дистального смещения нижней челюсти. Последнее нередко приводит к сдавливанию рыхлой соединительной ткани между задней стенкой капсулы и барабанной костью и развитию таких симптомов как головная боль, боль в суставе, жжение в языке и др. При полной утрате зубов изменение амплитуды движения нижней челюсти и деятельности жевательных мышц приводит к новой перестройке сустава.
Электромиография в стоматологии. Электромиография (ЭМГ) – метод исследования двигательного аппарата, основанный на регистрации биопотенциалов скелетных мышц. ЭМГ часто используют в хирургической и ортопедической стоматологической практике как функциональный и диагностический метод исследования функций периферического нейромоторного аппарата и для оценки координации мышц челюстно-лицевой области во времени и по интенсивности, в норме и при патологии.
ЭМГ основана на регистрации потенциалов действия мышечных волокон, функционирующих в составе двигательных (моторных, или нейромоторных) единиц. Моторная единица (МЕ) состоит из мотонейрона и группы мышечных волокон, иннервируемых этим мотонейроном. Количество мышечных волокон, иннервируемых одним мотонейроном, неодинаково в различных мышцах. В жевательных мышцах на один мотонейрон приходиться около 100 мышечных волокон, в височной – до 200, в мимических мышцах МЕ более мелкие, они включают до 20 мышечных волокон. В небольших мимических мышцах это соотношение еще меньше, что обеспечивает высокий уровень дифференциации сокращений мимических мышц, обусловливающих широкую гамму мимики.
В состоянии покоя мышца не генерирует потенциалов действия, поэтому ЭМГ расслабленной мышцы имеет вид изоэлектрической линии. Потенциал действия отдельной МЕ при регистрации игольчатым электродом обычно имеет вид 2-3 фазного колебания с амплитудой 100-3000 мкв и длительностью 2-10 мсек. На ЭМГ увеличение числа работающих МЕ отражается в увеличении частоты и амплитуды колебаний в результате временной и пространственной суммации потенциалов действия. ЭМГ отражает степень моторной иннервации, косвенно свидетельствует об интенсивности сокращения отдельной мышцы и дает точное представление о временных характеристиках этого процесса.
Колебания потенциалов, обнаруживаемых в мышце при любой форме двигательной реакции, является одним из наиболее тонких показателей функционального состояния мышцы. Регистрируют колебания специальным прибором – электромиографом. Существует два способа отведения биотоков: накожными электродами с большими площадями отведения, и игольчатыми, которые вводятся внутримышечно. Функциональное состояние жевательных мышц исследуют в период функционального покоя нижней челюсти, при смыкании зубов в передней, боковой и центральной окклюзиях, при глотании и во время жевания. Анализ полученной ЭМГ заключается в изменении амплитуды биопотенциалов, их частоты, изучении формы кривой, отношения периода активности ритма к периоду покоя. Величина амплитуды колебаний позволяет судить о силе сокращений мышц.
Различают три основных вида электромиографии:
1. Интерференционная ЭМГ (синонимы – поверхностная, суммарная, глобальная) проводится посредством отведения биопотенциалов мышц от электродов с большой площадью поверхности, которые накладываются на кожу.
2. Локальная ЭМГ – регистрация активности отдельных двигательных единиц с помощью игольчатых электродов.
3. Стимуляционная ЭМГ. Производится регистрация электрического ответа мышцы на стимуляцию нерва, иннервирующего эту мышцу.
Электромиограмма при жевании у людей с нормальными зубными рядами имеет характерную форму (рис1). Наблюдается четкая смена активного ритма и покоя, а залпы биопотенциалов имеют веретенообразные очертания. Между сокращением мышц рабочей и балансирующей сторон имеется координация, выражающаяся в том, что на рабочей стороне амплитуда ЭМГ высокая, а на балансирующей – примерно в 2.5 раза меньше.
В терапевтической стоматологии МГ проводят при пародонте и пародонтозе для регистрации изменений силы сокращений жевательной мускулатуры, так как при этих заболеваниях возникают функциональные и динамические расстройства жевательного аппарата.
ЭМГ проводят в комплексе с гнатодинамометрическими пробами, которые позволяют сопоставить интенсивность возбуждения мышц с их силовым эффектом. В хирургической стоматологии поверхностную ЭМГ применяют при переломах челюстей, воспалительных процессах челюстно-лицевой области (флегмоны, абсцессы, периостит, остеомиелит), при миопластических операциях по поводу стойких параличей мимической мускулатуры, языка. При травмах челюстей ЭМГ служит для объективной оценки степени нарушения функций жевательной мускулатуры, а также для контроля сроков реабилитации больных. Переломы челюстей приводят к значительному снижению биоэлектрической активности жевательных мышц и появлению тонической активности в покое в височных мышцах, сохраняющейся длительное время.
При воспалительных процессах челюстно-лицевой области отмечается значительное снижение биоэлектрической активности на стороне поражения. Причинами этого является рефлекторное (болевое) ограничение сокращения мышц и нарушение проведения нервных импульсов из-за отека тканей.
При миопластических операциях по поводу стойкого паралича мимических мышц и языка с помощью ЭМГ до операции определяют полноценность иннервации пересаживаемой мышцы, а после операции - восстановление ее функции. В стоматоневрологии при травматических и инфекционных повреждениях нервов челюстно-лицевой области, содержащих двигательные волокна, локальную ЭМГ применяют для объективного выявления признаков денервации мышц и ранних признаков регенерации мышц и нервов.
В ортопедической стоматологии ЭМГ используется для изучения биоэлектрической активности жевательных мышц при полном отсутствии зубов и в процессе адаптации к съемным протезам. Ортопедическое лечение полными съемными протезами приводит к увеличению биоэлектрической активности жевательных мышц во время жевания и уменьшению биоэлектрической активности после их снятия. В процессе адаптации к полным съемным протезам укорачивается время всего жевательного периода за счет уменьшения количества жевательных движений и времени одного жевательного движения.
В стоматологии детского возраста интерференционную ЭМГ применяют для контроля за ходом перестройки координационных соотношений функций височных и жевательных мышц при лечении аномалий прикуса, выявляют участие мышц в некоторых естественных актах (например, глотании). Локальную ЭМГ проводят для изучения биоэлектрической активности мышц мягкого неба у детей в норме и при врожденных аномалиях развития. После
операционного устранения расщелин мягкого неба ЭМГ применяют для определения прогноза возможности восстановления речи и для контроля за процессом тренировки мышц с помощью специального комплекса миогимнастических упражнений.