Развитие ортодонтических несъёмных дуговых аппаратов от Е.Angel до наших дней

В ортодонтии на протяжении её развития постоянно применяются два вида аппаратов: съёмные и несъёмные. Первые упоминания о несъёмной аппаратуре встречаются у П.Фо-шара (1776), который применял металлическую вестибулярную дугу, привязывая лигату¬рой к ней зубы и добиваясь выравнивания зубных рядов. Затем для лучшего закрепления дуг были предложены кольца и цемент для фиксации их на зубах.

В 1840 г. в связи с разработкой вулканизации каучука начала пользоваться успехом съёмная аппаратура. Однако вскоре она была вытеснена несъёмными вестибулярными ду¬гами. Но в 1879 г. нашла широкое применение среди специалистов предложенная Kingsley съёмная аппаратура с наклонной плоскостью.

В ортодонтии применение дуг связывают с именем E.Angle, который, предложив их в 1889 г., создал стройную систему перемещения зубов, использовав пружинящие свойства проволоки. Применение дуг Э.Энгля значительно повысило эффективность лечения всех видов аномалий и деформаций и стало методом выбора. Съёмная аппаратура снова вытес¬няется из клиники ортодонтии.

Поиски методов лечения с помощью несъёмных ортодонтических аппаратов обуслов¬лены недостатками съёмных конструкций. Только с помощью несъёмных аппаратов мож¬но изменить расположение корней зубов в вестибулооральном и мезиодистальном направ¬лениях и достичь их корпусного перемещения. При применении важно правильно дозиро¬вать силу действия дуг, лигатурной тяги, различных пружин, чтобы предотвратить расса¬сывание корней зубов и неблагоприятное воздействие на пародонт.
E.Angel, в сущности, открыл новую эру в лечении аномалий прикуса, и дальнейшие эта¬пы развития ортодонтии шли по пути совершенствования и модификаций этого метода те¬рапии, который и в настоящее время занимает исключительное место.

После Э.Энгля были предложены дуги Айнсворта, Люри, Мершона и другие. В 1922—1923 гг. E.Herbst попытался их систематизировать, создав классификацию в зависи¬мости от видов применения ортодонтических дуг и винтов, разделив их на наружные и вну¬тренние, пружинящие и не пружинящие, гладкие и с винтовой резьбой (рис. 160, 163).
E.Angel стремился одной своей дугой исправлять всевозможные аномалии зубочелюст-ной системы. Дуга, введённая в канюли (рис. 161, 165), в своей простейшей форме соот¬ветствует рассчитанной по методу Howley— Herber—Herbst (рис. 75, 162) кривизне нормаль¬ного зубного ряда, по которой в процессе лечения должны выравниваться смещаемые зу¬бы. Такая дуга представляет собой определённую базу для приложения сил резиновой, шёлковой или проволочной лигатур, которые производят вытяжение, давление или пово¬рот отдельных зубов (см. рис. 164, 165). Дуга может расширять зубной ряд (см. рис. 165, б) вследствие пружинящих свойств, или нивелировать его, перемещая зубы, находящиеся в супра- или инфраокклюзии, тортоаномалии (см. рис. 166—168), или удлинять при помо¬щи винта и гайки. Кроме того, дуга Э.Энгля является и первым ретенционным аппаратом как для отдельного перемещённого зуба, так и для зубного ряда в целом.

Благодаря таким свойствам вестибулярная дуга E.Angel вместе с гайками, кольцами, крючками, канюлями (трубками), укреплёнными в кольцах на молярах, получила назва¬ние универсального аппарата. Расширяющую дугу (см. рис. 165, б) E.Angel назвал «Е-ду-гой» от английского слова «expansion» — расширение. Дуга изготавливалась из золото-ни¬келевого сплава толщиной в 0,036 дюйма (0,91 мм). Установленная дуга не должна была де¬формироваться при связывании скученно расположенных зубов.

Классический дуговой аппарат Е.Angel (см. рис. 161, 165) состоит из дуги с винтовой резьбой на концах, гаек и бандажей. Гайка состоит из широкой части, имеющей квадрат¬ную форму, и узкой части, имеющей круглую форму. Узкая часть гайки, называемая втул¬кой, предназначена для вхождения в трубку, впаянную горизонтально к вестибулярной стороне бандажа, и упирается широкой частью в ту же самую трубку. Бандаж состоит из никелиновой или стальной металлической ленты толщиной 0,12—0,15 мм, шириной 0,3—0,5 мм, длиной 2,3—2,5 см в зависимости от диаметра опорного зуба, на который на¬девается бандаж. На одном конце ленты припаивается кольцо, а на другом — стержень с резьбой (см. рис. 165, а). Стержень входит в кольцо, на свободный конец его навинчива¬ется гайка, и, таким образом, бандаж плотно охватывает зуб.

В практике советской (российской) ортодонтии бандаж заменён коронкой, которую изготавливают из нержавеющей стали, и к её вестибулярной стороне припаивают горизон¬тальную трубку одного диаметра с втулкой. Дугу изготавливают из стальной проволоки ди-аметром 1 мм, длиной 11—12 см, на обоих концах имеется винтовая резьба. Коронки опор¬ных зубов не препарируются. В случае тесного их стояния с соседними зубами произво¬дится физиологическая сепарация с помощью проволочной или резиновой лигатуры (рис. 169, 170). Можно за 2—3 дня до снятия оттисков произвести сепарацию с помощью специальных сепарационных эластичных колец (рис. 170).

Коронки не заходят под десну и, так как изготавливают их на непрепарированные зу¬бы, то неизбежно повышают прикус. Если в разобщении зубов нет необходимости, то на коронках сошлифовывают бугры, превращая таким образом в кольца. К вестибулярным поверхностям последних припаивают трубки и получают общий оттиск и модели. Затем припасовывается дуга, которая должна принять форму зубного ряда с учётом тех измене¬ний, которые диктуются характером аномалии. Необходимой частью данного аппарата яв¬ляется также лигатура (бронзово-алюминиевая проволока) толщиной 0,2—0,4 мм, резино¬вые кольца, в крайнем случае кручёная шёлковая нитка или простая нитка №10 (см. рис. 164). При помощи лигатуры зубы привязываются к дуге.

Дуга Э.Энгля в зависимости от выполняемой ею функции может быть пружинящей или экспансивной, стационарной и скользящей (см. рис. 165, б— г). Скользящая дуга в отличие от стационарной или пружинящей не имеет винтовой резьбы, или на неё не навинчены гайки. Она гладкая, свободно входит в трубки, припаянные к коронкам (кольцам), имеет крючки в области клыков, открытые мезиально, и источником силы в этом механическом аппарате является резиновая тяга.

Для разработанного Э.Энглем метода лечения характерны определённые принципы: 1) зубочелюстная система находится в постоянно меняющемся, динамическом равнове¬сии, подвергаясь воздействию прерывистых и постоянных нагрузок со стороны языка, щёк, губ и жевательных мышц (рис. 171), 2) целью лечения является достижение идеаль¬ной окклюзии без удаления зубов, 3) представление о первом постоянном моляре как о «ключе» окклюзии, 4) лечение стандартными механическими аппаратами, 5) возрастные пределы для ортодонтического лечения находятся в диапазоне 7—40 лет. E.Angel считал, что всё это должно быть законом в ортодонтической практике, a C.H.Tweed (1941) проана¬лизировал эти положения в трёхмерных плоскостях, определив точки взаимодействия и происхождение ортодонтических сил.

Правильная окклюзия является необходимым условием для функциональной гармо¬нии. Жевательная система функционирует слаженно, даже при наличии некоторых нару¬шений окклюзии, так как обладает способностью в определенных пределах адаптировать¬ся к потенциально вредным воздействиям.

Э.Энглем была предложена сначала вестибулярная круглая тяжёлая дуга. Для переме¬щения зубных рядов или нижней челюсти в переднезаднем направлении G.Baker (1892) предложил фиксировать аппараты Энгля на оба зубных ряда и соединять их косой межче-люстной резиновой тягой. При этом следует разумно и правильно выбирать точку опоры для аппаратов.

Опорные зубы, на которых фиксируется ортодонтический аппарат, должны выдержи¬вать то давление, которое он развивает по отношению к отдельным зубам или их целойгруппе. Переоценка устойчивости опорных зубов является большой ошибкой при орто-донтическом лечении, и только правильный расчёт их мощности и силы сопротивления перемещаемых зубов позволит избежать её. Так, например, типичной ошибкой является выбор в качестве опорной точки только первых моляров верхней челюсти, особенно при удалении премоляров в процессе лечения некоторых форм верхней прогнатии.

При выборе точки опоры не следует забывать, что каждый зуб гораздо легче перемеща¬ется в мезиальную сторону, чем в дистальную, и что точки опоры не абсолютно стабильны, а всегда относительно смещаемы. Поэтому необходимо стремиться сделать точку опоры настолько неподвижной, чтобы иметь право игнорировать её незначительное смещение. С этой целью следует выбирать группу зубов для опорной точки, создавая для них условия корпусного перемещения, и шире пользоваться косой межчелюстной тягой. При методе межчелюстного крепления (рис. 172) аппаратом ABC (Angle, Backer, Case) необходимо учитывать возможное смещение нижней челюсти, преодоление функционального тонуса соответствующей мускулатуры и перемещения в челюстном суставе.

Стремясь переместить фронтальные зубы назад при помощи скользящей дуги, фикси¬рованной на первых молярах, получают нежелательный сдвиг опорных зубов вперёд. Осо¬бенно часто такая ошибка наблюдается при дистальном перемещении клыков, которые оказывают весьма большое сопротивление движению. Для названного перемещения клы¬ков в систему точек опоры должны быть включены не только моляры, но и фронтальные зубы. Правильнее всего перемещать клыки или моляры межчелюстной тягой, создавая опору на всей противоположной челюсти (рис. 172).

Метод Э.Энгля имел целый ряд недостатков и поэтому представителями его школы бы¬ли приняты меры для их устранения. В частности, ввиду непостоянства силы при винто¬вой тяге был сделан ряд предложений, направленных к тому, чтобы избежать её применения. Так, Грюнберг предложил надевать на дугу между втулками колец и гайками эласти¬ческие спирали, которые в зависимости от места расположения способствуют перемеще¬нию зубов вестибулярно или орально (рис. 173).

Юнг, изменив способ укрепления дуги на опорных кольцах, заменил винтовую тягу си¬лой напряжения дуги, создав на ней петлю (рис. 174). Но при этом вестибулярно располо¬женный зуб будет перемещаться не только орально, но и углубляться в лунку (интрузия). Для противодействия последнему было предложено изгибать такую же вторую петлю, но в обратном направлении (рис. 175). Арнольд для этой же цели предложил петли не¬сколько иного характера (рис. 176).

Для корпусного перемещения зубов (т.е. коронки вместе с корнем) вместо наклонного движения школой Э.Энгля (1926 г.) были разработаны несколько способов. Прежде всего предложено укреплять кольцо на перемещаемом зубе ближе к шейке, во-вторых, пользо¬ваться не круглой дугой, а четырёхгранной и, в-третьих, делать на кольцах четырёхгран¬ную скобу, вырез которой (см. рис. 177, 1) должен точно соответствовать поперечному раз¬резу экспансивной дуги (см. рис. 177). На рисунке 177, а пунктиром показано то положе¬ние, которое должен занять зуб после его перемещения с помощью четырёхгранной дуги и скобы на кольце. Зуб не может занять положение 2, потому что тогда скоба имела бы по¬ложение 2, но это возможно лишь при перекручивании экспансивной дуги, что совершенно исключается при применении силы незначительной величины. Повернуться вокруг проволоки скоба также не может в силу того, что дуга четырёхгранной формы, а в любом четырёхугольнике диагональ больше его сторон, расстояние же между стенками скобы равно лишь величине стороны прямоугольника (рис. 177, 3).

Среди других конструкций несъёмных ортодонтических аппаратов известна дуга Ainswort (рис. 178), которая обладает рядом специфических свойств. Она состоит из опор¬ных ортодонтических колец (коронок), чаще всего на первые и вторые премоляры верхней челюсти, к которым припаиваются трубки с вестибулярной стороны для закрепления про¬волочной дуги не в горизонтальном, а в вертикальном направлении. С оральной стороны припаиваются штанги по касательной к боковым резцам, клыкам, премолярам и молярам. Принцип действия заключается в том, что при сжатии проволочной дуги и введении её в трубки, расположенные на премолярах, она, стремясь возвратиться в исходное положе¬ние, распрямляется и, действуя через нёбные штанги, расширяет зубной ряд.

Аппарат Симона (рис. 179) в отличие от дуги Айнсворта расширяет зубной ряд не толь¬ко в области премоляров, но и моляров, так как вертикальные трубки припаяны в мезио-вестибулярных углах первых постоянных моляров. Активирование дуги достигается сжа¬тием П-образных петель.

Известны высоколабиальная дуга Люри (рис. 180) и дуги Мершона (рис. 181). Послед¬ние состоят из основной дуги, припаянных к ней пружинящих отростков, колец на опор¬ных зубах, замков, связывающих опорные зубы с дугой. Для укрепления дуг на бандажных кольцах предложено много способов (см. рис. 182). В противовес школе E.Angel Мершон предложил пользоваться лингвальными дугами, которые служат лишь опорой, местом прикрепления тонких эластических, различно изгибаемых проволочек (анифантов), при помощи которых производится перемещение зубов (рис. 181, а—в).

Анифанты припаиваются к основной дуге и своей эластичностью со строго дозированной силой действуют на перемещаемый зуб. Для вестибулярного перемещения премоляров пред-ложена конструкция, изображённая на рисунке 181, г. Для расширения верхней челюсти предложен аппарат, изображённый на рисунке 181, з. Возможность исправления положения зубов в мезиодистальном направлении показана на рисунке 181, в, д. При исправлении тор-тоаномалии зуба (рис. 181, е, ж) должен быть произведён точный расчёт направления сил. Ввиду малой силы, развиваемой дугой, Mershon (1918) считал свой метод биологическим.

В 1920 г. E.Angel пришёл к выводу, что «Е-дуга» может лишь наклонять зубы вестибуляр-но, что дало начало разработке ленточной дуги (см. рис. 183), укрепляемой в вертикальных пазах штифтами. Она также изготавливалась из золото-никелевого сплава, но имела пря-моугольную форму сечением 0,75x5,5 мм (0,030x0,22 дюйма) и специальные замковые приспособления. Ленточная дуга также соответствовала принципам E.Angel, т.е. задачам лечения без удаления зубов. Зубы фиксировали к ленточной дуге и затем прикрепляли к вертикальным пазам для выравнивания (Swartz M., 2003).

Постепенно совершенствуя материалы и форму аппаратов, E.Angel подошёл к созданию «эджуайс-техники», что в переводе с английского «edgewise» означает «край в край». Иными словами, дуга вводится в замковое приспособление с плоской прорезью (рис. 184). Эту тех¬нику стали широко применять ортодонты многих стран, совершенствуя и модифицируя её.
Для того чтобы усилить контроль над мезиодистальным и вестибулярным наклоном в ленточной дуге с вертикальным пазом, последний был перемещён в горизонтальное по¬ложение и ленточная дуга после поворота на 90° превратилась из уплощённой (плоско рас-положенной) в дугу с рабочей узкой кромкой, т.е. edgewise (Swartz, 2003). Впоследствии воз¬обладал именно этот способ применения дуги, и все дуги стали изготавливаться по принци¬пу «эджуайз» для установки узкой частью в паз брекета. Соответственно изменился размер паза с 0,75 мм (0,030 дюйма) на 0,55 мм (0,022 дюйма), и лечение по-прежнему осуществля¬лось без удаления зубов. Каждый брекет для системы «эджуайз» припаивался к кольцам, и зубы фиксировались к тяжёлой жёсткой дуге через паз для контроля вестибулоорального наклона (торк) и мезиодистального (ангуляция). Если зуб был ротирован, то к кольцу при¬паивались два отдельных брекета. Так появились первые двойные (twin) брекеты.

В конце 1920-х и в течение 1930-х годов нержавеющая сталь стала вытеснять из орто-донтии сплавы золота и никеля. Учитывая большую жёсткость (на 20%) стали, необходи¬мо было для сохранения прежней величины силы уменьшить размер стальной дуги с 0,55x0,75 на 0,45x0,65 мм. Таким образом, паз 0,45 мм (0,018 дюйма) явился следствием перехода от золото-никелевых сплавов к нержавеющей стали (Swartz M., 2003). Но когда ортодонты пришли к понятию, что более эффективно изгибать дугу в соответствии с по¬ложением брекета, то стальная проволока 0,45x0,65 мм (0,018x0,025 дюйма) оказалась че¬ресчур жёсткой. Из этого положения был найден двойной выход: уменьшение диаметра дуги или её удлинение за счёт создания компенсирующих петель. А в конце 1970-х годов появились альтернативные сплавы: нитинол от «Юнитек», Ди-Рект от «Ормко» и чуть поз¬же ТМА (титан-молибденовые сплавы).

Нитинол (Ni-Ti) был первым никель-титановым сплавом в ортодонтии, но первона¬чально он применялся в спутниках связи (США). Спутники подпитывались энергией от больших солнечных батарей, рама для которых изготавливалась из никель-титановой про-волоки. При температуре окружающей среды на Земле эта проволока оставалась весьма мягкой до достижения порога температурного перехода. В космосе под действием лучис¬того тепла солнца она нагревалась, и после порога температурного перехода вновь приоб-ретала упругость и ту форму, которая была задана на Земле. Это свойство и получило на¬звание память формы, что и было использовано для применения в ортодонтии. Иными словами, проволока из никель-титана принимает любую форму при определённой темпе¬ратуре и восстанавливает исходную, заданную форму при её повышении.

Следует иметь в виду, что нитиноловые дуги в зависимости от фирмы-производителя могут иметь различные свойства, что важно для клинициста. Одни из них могут обладать суперэластичностью, другие, наоборот, являются более жёсткими. В зависимости от слож¬ности изготовления, проведения различных лабораторных испытаний и экспертиз стои¬мость их может быть самой различной.

В 30-х годах прошлого столетия Johnson разработал и внедрил в практику конструкцию несъёмного ортодонтического аппарата, названную им «twin arch technique», т.е. техника сдвоенных дуг, диаметр каждой из которых составлял 0,37 мм. Они располагались в бреке-тах одна над другой, в форме овала (рис. 185). В отличие от стандартной эджуайс-техники замковые устройства или брекеты в этой конструкции представлены двумя частями, а именно: основанием, изготовляемым методом штамповки из листовой нержавеющей стали в виде жёлоба с каналами для дуг, двумя частями, основанием и крышкой, при задви¬гании которой происходит их фиксация в брекете (рис. 185).

В боковых отделах зубного ряда двойные дуги вводятся в трубки, концы которых гофри¬руются в специальном аппарате и после запрессовки на дугах с помощью щипцов изгиба¬ются стопоры (рис. 186, Тугарин В.А.). Применяя такую технику, Johnson пытался исполь-зовать достоинства и устранить противоречивые недостатки аппаратов Э.Энгля, но так как это был компромисс конструктивный, он не смог разрешить данную проблему до конца.

После анализа достоинств и недостатков аппаратов Э.Энгля развитие несъёмной дуго¬вой техники пошло по двум направлениям. R.Begg (1956, Австралия) предложил вернуть¬ся к использованию круглой дуги, сделав её лёгкой (в 3 раза легче и тоньше дуги Энгля) за счёт создания совместно с Wilcock аустенитной стали, и назвал свой аппарат для лече¬ния разнообразных форм зубочелюстных аномалий системой лёгких дуг (light wire tech¬nique). В ортодонтической практике этот аппарат стал известен под именем Бегга (рис. 187). Корпусное перемещение зубов аппаратами этой системы достигается в два эта¬па: сначала наклонно-вращательное движение коронки, а затем наклон корня.

L.Andrews продолжил усовершенствование ортодонтического замка (брекета), четырёх¬гранной дуги и в результате запатентовал аппарат программированного действия, в кото¬ром практически не требовалось изгибать дугу в процессе лечения. Эта система была на-звана им техникой прямой дуги (strait wire technique).

Таким образом, ортодонтическая дуга со времён E.Angel прошла более чем столетний путь эволюции от нержавеющей стали до сегодняшнего разнообразия. Движущим моти¬вом была имевшая место необходимость частой смены и активации жёстких стальных дуг. Это заставило клиницистов-ортодонтов искать новые материалы для изготовления дуг и совершенствовать методики лечения.