حركت ارتودنسي دندانها ناشي از اعمال نيرو به دندانها مى باشد. وسايل درماني كه متخصص ارتودنسي انتخاب كرده و به كار برده و آنها را فعال مي سازد چنين نيروهايي اعمال مي دارند. دندانها و بافت هاي اطراف آنها به اين نيروها به واسطه يك واكنش بيولوژيك پيچيده كه در نهايت منجر به حركت دندانها در طول استخوان آنها مي شود پاسخ مي دهد. سلولهاي اطراف دندان كه به نيروهاي اعمال شده پاسخ مي دهند نسبت به طرح براكت شكل سيم يا آلياژ وسايل ارتودنسي حساس نبوده بلكه فعالىت آنها منحصرأ بر اساس stress و strain صورت گرفته در محيط شان میباشد. به منظور نيل به يك پاسخ بيولوژيكي دقيق بايستي تحريكات دقيق و اصول مكانيكي صحيح به كار گرفته شود. پيچيدگي و تنوع پذيري همراه با سيستمهاي بيولوژيكي پشتوانه دقت كلينيكي در كاربرد هر گونه تحريكي بوده و از آن حمايت مي نمايد. كاهش فاكتور هاي ناشناخته در ارتباط با روند و انجام درمان ارتودنسي مي تواند سبب كاسته شدن از تنوع پذيري در پاسخ درمان متخصص ارتودنسي (دكتر ارتودنسي) گردد. آگاهي از اصول مكانيكي نيروهاي به كار گرفته شده براي كنترل درمان ارتودنسي ضروري است.
اساس ارتودنسي بر كاربرد كلينيكي عقايد مكانيكي استوار است. مكانيك شاخه اي از علم است كه توصيف كننده اثر نيروها روي اجسام مي باشد. بيومكانيك دلالت بر علمي دارد كه در ارتباط با سيستم هابيولوژيك است. درمان ارتودنسي نيروها را به دندان ها اعمال مى دارد. نيروها به واسطه انواع مختلفي از دستگاه هاي ارتودنسي ايجاد میشود. مورد مشابه اين امر كاربرد داروها در پزشكي است. دارو ها به منظور نيل به يك پاسخ بيولوژيكي خاص به كار مي رود و با كمك آنها علايم يا مشكلات بيمار بر طرف شده و بهبود مي يابد. تجويز منطقي و صحيح داروها نيازمند درك مكانيسم فعاليت عوامل دارويي به منظور دستيابي به نتايج كلينيكي مطلوب است. متخصص ارتودنسي نيز وابسته به كاربردي مشابه از سيستم هاي نيرويي مكانيكي براي حصول موفقيت درمان مي باشند.
طول دوره درمان ارتودنسي هنوز حدود دو سال مي باشد. در صورت اعمال اصول بيو مكانيك در مكانوتراپي نه تنها ممكن است زمان درمان كاهش يابد بلكه طرح درمان هاي اختصاصي تر مرتبط با هر بيمار مي تواند براي نيل به نتايج قابل پيش بيني تر به كار رود. كاربرد صحيح اصول بيومكانيك كارآيي درمان را به واسطه طرح ريزي درماني بهبود يافته و ارايه مراقبت هاي لازم افزايش مى دهد. درك و شناخت چندین اصل مكانيكى پایه به منظور فهم ارتباط كلينیكى بیومكانیك با ارتودنسى ضرورى است. اولین اصل مركز مقاومت است. تمام اجسام داراى مركز ثقل مى باشند. مركز ثقل نقطه اى است كه براى حركت دادن خطى یك جسم آزاد بدون ایجاد چرخش در جسم نیروى اعمال شده به آن بايستى از این نقطه عبور كند، لذا مركز ثقل نقطه تعادل جسم مى باشد. دندانى كه در سیستم نگهدارنده استخوان واقع است یك جسم آزاد نمى باشد چرا كه به واسطه استخوان محصور و محدود شده است. پس در ارتودنسى مركز مقاومت همان مركز ثقل بوده و معادل نقطه تعادل مى باشد.
باید توجه داشت كه مركز مقاومت میتواند در هر كدام از پلان هاى فضا تعریف و توصیف كرد. دندان هاى منفرد واحد هاى دندانى و كل قوس دندانى و همچنىن فكین داراى مركز مقاومت مربوطه میباشند. مركز چرخش یك دندان بستگى به شكل و طول ریشه، تعداد ریشه ها و سطح استخوان پشتیبان دندان دارد. در ارتودنسى تعیین و تشخیص موقعیت و جایگاه دقیق مركز مقاومت یك دندان به سهولت امكان پذیر نبوده با این وجود مطالعات بالینى و تحلیلى نشان داده اند كه مركز مقاومت یك دندان تك ریشه كه داراى سطح صحیح استخوان مى باشد در فاصله حدود یك چهارم تا یك سوم طول ریشه قرار دارد كه در ارتودنسى باید مدنظر متخصص ارتودنسى (دكتر ارتودنسى) قرار گیرد.
امكان تخمین مركز مقاومت استخوان هاى صورتى كل قوس دندانى نیز وجود دارد. در مطالعات تجربى وتحلیلى گزارش شده است كه مركز مقاومت فك بالا در مورد حركت خود فك بالا مختصرى پایین تر از كاسه چشم مى باشد. اگر چه موقعیت و جایگاه دقیق مركز مقاومت به طور تیپیك نا شناخته مى باشد ولى داشتن یك آگاهى ذهنى از مركز مقاومت دندان یا دندان ها هنگام انتخاب و فعال كردن وساىل ارتودنسى حایز اهمیت مى باشد. ارتباط سیستم نىروى عمل كننده روى دندان با مركز مقاومت نوع حركت دندانى را براى متخصص ارتودنسى مشخص مى كند. كاربرد و اعمال نیرو منجر به حركت ارتودنسى دندان مى شود. واحد نیرو نیوتن مى باشد. غالبأ در ارتودنسى بالینى گرم جایگزىن نیوتن مى شود. زیرا دخالت دادن شتاب در بزرگى نیرو از لحاظ كلینیكى كاربردى نبوده و نامربوط مى باشد. نیرو به صورت بردار بوده و به واسطه خصوصیات بردار تعریف مى شود.
از لحاظ كلينيكي تعيين اجزاي افقي و عمودي و عرضي نيرو درك و شناخت جهت حركت دندان را بهبود مي بخشد. در اين زمينه نيز محاسبات مثلثاتي بايستي براي برآورد ميزان هر كدام از اجزا بردار صورت پذيرد. نيرو هاي ارتودنسي به طور غالب به تاج يك دندان اعمال مي شود. لذا اعمال نيرو عمدتأ از طريق مركز مقاومت دندان نمي باشد. نيروهايي كه از طريق مركز مقاومت دندان اعمال نمي شوند منحصرأ ايجاد حركت خطي نمي نمايند. گشتاور نيرو نيز در اين گونه موارد منجر به مقداري حركت چرخشي مي شود. گشتاور نيرو به واسطه حاصلضرب بزرگي نيرو در فاصله عمودي از خط عملكرد نيرو تا مركز مقاومت محاسبه مي شود. واحد اندازه گيري گشتاور گرم-ميليمتر است. متخصص ارتودنسي (دكتر ارتودنسي) بايد از اهميت گشتاور نيرو آگاه بوده و از اين امر براي طراحي كارآمد وسايل ارتودنسي استفاده كند. روش ديگر براي نيل به حركت چرخشي از طريق كاربرد گشتاور جفت نيرو يا كوپل مي باشد. يك كوپل دو نيرو موازي با بزرگي يكسان است كه در دو جهت مختلف و با فاصله مشخص اعمال مي شود. بزرگي يك كوپل از طريق ضرب بزرگي نيروها در فاصله بين آنها محاصبه مي شود. واحد كوپل نيز گرم-ميليمتر است.
حركت دنداني را مي توان به چندين روش توصيف كرده و شرح داد، با اين حال انواع بينهايت حركات را ضرورتأ مي توان در چهار نوع حركت پايه ارتودنسي طبقه بندي كرد tipping – translation – torque – rotation رابطه بين سيستم نيروي اعمال شده و نوع حركت را مي توان به واسطه نسبت گشتاور به نيرو توصيف كرد. حركت ارتودنسي حاصله بستگي به نسبت گشتاور به نيرو و كيفيت استخوان اطراف دندان دارد. ريشه دنداني كوتاه و ارتفاع استخوان كاهش يافته نوع حركتي كه بر اساس نسبت گشتاور به نيرو حاصل مى شود را تغيير مى دهد كه بايد مورد توجه متخصص ارتودنسي قرار گيرد. tipping نوعي از حركت دنداني است كه در آن حركت تاج بيشتر از حركت ريشه مى باشد. مركز چرخش اين نوع حركت از مركز مقاومت به نوك ريشه نزديكتر است.
وقت يك نيروي منفرد به دندان اعمال مى شود منجر به حركت ريشه دندان و تاج در دو جهت مختلف مى شود كه tipping كنترل نشده ناميده مى شود. اين نوع حركت ساده ترين نوع حركت ارتودنسي است كه مى تواند رخ دهد، اما اين حركت غالبأ نا مطلوب است. میزان فشار وارده به استخوان غير يكنواخت بوده و در نوك ريشه و محل اتصال تاج به ريشه حداكثر است. نسبت گشتاور به نيرو در اين نوع حركت ارتودنسي از ۰:۱ تا حدود ۵:۱ مى باشد. tipping كنترل شده يك نوع حركت بسيار مطلوب مي باشد كه تفاوت آن با حركت قبلي عبارت است از كاربرد يك نيرو براي حركت تاج و اعمال يك گشتاور به وسيله متخصص ارتودنسي براي كنترل موقعيت ريشه دندان مي باشد. عمومأ براي tipping كنترل شده نسبت گشتاور به نيرو ۷:۱ ضروري است.
translation حركت انتقالي دندان همچنين به عنوان حركت bodily شناخته مى شود نوعي حركت ارتودنسي كه ريشه و تاج دندان به يك ميزان ودر يك جهت حركت مي كنند. مركز چرخش در اين نوع حركت در بينهايت واقع شده است. يك نيروي افقي اعمال شده در مركز مقاومت دندان منجر به چنين حركتي خواهد شد. همانند حركت tipping كنترل شده حركت bodily نيز نيازمند اعمال همزمان يك نيرو و كوپل مى باشد. در مقايسه با tipping كنترل شده بزرگي كوپل اعمال شده بيشتر است و نسبت گشتاور به نيرو ۱۰:۱ مى باشد.
حركت ريشه torque عبارت است از تغيير زاويه دندان به وسيله حركت ريشه. در عين حفظ كردن موقعيت تاج دندان به طور ثابت مى باشد. در اين حالت مركز چرخش در لبه دندان مى باشد در اين حركت ارتودنسي نياز به كوپل قويتري مى باشد.