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Asse Cerniera Verticale parte 1

Article by Gianni Frisardi

Introduzione

Nel capitolo precedente, Transverse Hinge Axis, abbiamo introdotto la cinematica mandibolare analizzandone i movimenti sul piano sagittale. Durante i movimenti di **protrusione** e **retrusione**, la mandibola non si muove esclusivamente lungo l'asse $X$ , ma ruota anche attorno all'asse $Y$ . Questo genera una traiettoria curvilinea dell’incisivo mandibolare, risultato di un complesso moto spaziale che combina **rotazione e traslazione condilare**.

Uno degli aspetti chiave di questa dinamica è lo **spazio libero interincisivo**, una regione angolare che permette movimenti masticatori fluidi e senza interferenze. Tuttavia, gli strumenti di analisi come il **Sirognatograph** e i sistemi elettromagnetici convenzionali ad effetto Hall tendono a focalizzarsi sulle traslazioni condilari, trascurando la componente rotazionale. Sebbene ciò possa essere sufficiente in alcuni contesti, non è adeguato a rappresentare fedelmente i movimenti mandibolari a sei gradi di libertà.

Questo capitolo è fondamentale per la comprensione delle anomalie nascoste dietro un apparente semplificazione delle registrazioni cinematiche mandibolari. Ciò è ascrivibile ad una comune convinzione che l'elemento prìncipe del fenomeno masticatorie risieda nell'asse cerniera trasversale quello che tutti i dentisti si ostinano a ricercare attraverso metodi pantografici, assiografi o quant'altro mentre l'anomalia riesiede esclusivamente nella determinazione dell'asse cerniera verticale. Questa anomalia, tuttavia, è difficile da estrapolare se non si conoscono dettagliatamente i parametri geometrici e meccanici che vengono rappresentati, ovviamente, da modelli matematici.

E' essenziale, perciò, prima di passare ai metodi pantografici ed assiografici avere una buona conoscenza di questo fantomatico asse cerniera verticale.

Cinematica Mandibolare a Sei Gradi di Libertà

Il movimento mandibolare si sviluppa in uno **spazio tridimensionale** e può essere descritto attraverso **sei gradi di libertà**, suddivisi in **tre traslazioni** e **tre rotazioni**.

Ogni condilo si muove rispetto ai seguenti **assi principali**:

- - Asse $Y$ (latero-mediale):** definisce la rotazione attorno all’asse cerniera trasversale ( $_{t}HA$ , transverse Hinge Axis).
  - Asse $Z$ (verticale):** definisce la rotazione attorno all’asse cerniera verticale ( $_{v}HA$ ).
  - Asse $X$ (antero-posteriore):** definisce la rotazione attorno all’asse cerniera orizzontale ( $_{o}HA$ ).

A ciascun asse corrisponde un **piano di riferimento anatomico**:

Piano sagittale: mostra il tracciato condilare prodotto dalla **rototraslazione** sull’asse trasversale ( $_{t}HA$ ).
Piano coronale: associato all’asse orizzontale ( $_{o}HA$ ).
Piano assiale: legato alla rotazione sull’asse verticale ( $_{v}HA$ ).

Nota: un piano non è generato direttamente da un asse, bensì un asse può essere contenuto in un piano o definirne una direzione. Più precisamente, il movimento di un asse genera una superficie rigata, che rappresenta l’insieme delle traiettorie spaziali risultanti.

Asse Cerniera Verticale e Strumenti di Registrazione

L’**asse cerniera verticale** ( $_{v}HA$ ) è particolarmente rilevante per i sistemi di registrazione cinematici, come:

- - Pantografi** (analogici ed elettronici)
  - Elettrongnatografi**
  - Assiografi**

Strumenti di Registrazione e Precisione

Il pantografo analogico è stato a lungo considerato un dispositivo preciso per la riproduzione dei tracciati condilari e il loro trasferimento su un articolatore regolabile.^[1]^[2]^[3]
Il pantografo elettronico, introdotto successivamente, ha dimostrato una precisione comparabile nella registrazione dei determinanti condilari.^[4]
Un parametro controverso nel movimento condilare è la **traslazione laterale immediata mandibolare** (Movimento di Bennett), il cui significato clinico è stato oggetto di dibattito.^[5] Studi recenti indicano che non esistono prove sufficienti a confermare la sua rilevanza clinica.^[6]

Cinematica Mandibolare a Sei Gradi di Libertà

Il movimento mandibolare si sviluppa in uno spazio tridimensionale, caratterizzandosi per la presenza di sei gradi di libertà, ovvero tre traslazioni e tre rotazioni, che descrivono con precisione la complessa dinamica articolare dei condili. Ogni condilo si muove rispetto a tre assi principali: l’asse latero-mediale (Y), attorno al quale si verifica la rotazione sull’asse cerniera trasversale (transverse Hinge Axis, _tHA_); l’asse verticale (Z), che definisce la rotazione attorno all’asse cerniera verticale (_vHA_); e l’asse antero-posteriore (X), che regola la rotazione attorno all’asse cerniera orizzontale (_oHA_). Questi assi non solo regolano i movimenti mandibolari, ma determinano anche il comportamento spaziale dei condili, influenzando la cinematica dell’intero sistema occlusale.
Per una comprensione più dettagliata della cinematica mandibolare, è fondamentale considerare la relazione tra gli assi di movimento e i piani anatomici di riferimento. Il piano sagittale mostra il tracciato condilare generato dalla rototraslazione lungo l’asse trasversale (_tHA_), evidenziando il percorso dei condili durante i movimenti di apertura e chiusura. Il piano coronale, invece, è associato all’asse orizzontale (_oHA_) e rappresenta i movimenti di lateralità, mentre il piano assiale, legato alla rotazione sull’asse verticale (_vHA_), descrive le variazioni spaziali dell’orientamento condilare e il loro ruolo nella stabilità occlusale. È importante sottolineare che un piano non è generato direttamente da un asse, bensì un asse può essere contenuto in un piano o definirne una direzione specifica. Più precisamente, il movimento di un asse produce una superficie rigata, che rappresenta l’insieme delle traiettorie spaziali risultanti. Questo principio è essenziale per comprendere la dinamica articolare e la sua influenza sulla funzione masticatoria^[7].
Uno degli aspetti più rilevanti nella cinematica mandibolare è il ruolo dell’asse cerniera verticale (_vHA_), fondamentale nei sistemi di registrazione dei movimenti condilari. La sua identificazione accurata consente di migliorare l’affidabilità delle analisi cinematiche e di ottimizzare il trasferimento dei dati sui dispositivi di simulazione articolare. Tra gli strumenti più utilizzati per la registrazione della dinamica mandibolare troviamo i pantografi, sia analogici che elettronici, gli elettrongnatografi e gli assiografi. Il pantografo analogico è stato per lungo tempo considerato uno dei dispositivi più affidabili per la riproduzione dei tracciati condilari e il loro trasferimento su articolatori regolabili, permettendo un’analisi dettagliata delle traiettorie articolari^[8]. Successivamente, l’introduzione del pantografo elettronico ha permesso di ottenere una precisione comparabile, con il vantaggio di una maggiore elaborazione dei dati e una riduzione dell’errore umano nella registrazione dei determinanti condilari^[9].
Un aspetto particolarmente dibattuto nella cinematica condilare è la traslazione laterale immediata mandibolare, nota anche come Movimento di Bennett. Questo fenomeno, descritto come uno spostamento laterale del condilo lavorante nella fase iniziale del movimento di lateralità, ha rappresentato un parametro controverso nella letteratura scientifica, con posizioni contrastanti sulla sua effettiva rilevanza clinica. In passato, il Movimento di Bennett è stato considerato un fattore determinante nella progettazione delle guide occlusali e nella regolazione degli articolatori, influenzando direttamente la conformazione delle superfici occlusali. Tuttavia, studi più recenti hanno evidenziato la mancanza di prove sufficienti per supportare un impatto significativo di questo movimento sulla funzione mandibolare e sulla stabilità occlusale^[10]. Alcuni ricercatori suggeriscono che la traslazione laterale immediata possa essere più una variabile individuale piuttosto che un parametro essenziale da considerare nelle analisi cinematiche standardizzate^[11].
L’evoluzione degli strumenti di registrazione ha reso possibile un’analisi sempre più dettagliata delle dinamiche condilari, contribuendo a migliorare la comprensione dei meccanismi che regolano la funzione mandibolare. L’integrazione di sistemi digitali avanzati e la modellizzazione matematica delle traiettorie articolari hanno aperto nuove prospettive nella ricerca sulla biomeccanica masticatoria, permettendo di correlare con maggiore precisione i movimenti articolari ai determinanti occlusali. Questi sviluppi non solo migliorano la precisione diagnostica, ma offrono nuove possibilità di personalizzazione delle terapie protesiche e ortodontiche, garantendo un approccio più mirato e basato sull’evidenza scientifica.
In definitiva, la cinematica mandibolare rappresenta un campo di studio estremamente complesso e interdisciplinare, in cui convergono principi di biomeccanica, neurofisiologia e tecnologia digitale. L’analisi dei movimenti condilari attraverso sei gradi di libertà consente di comprendere in modo più approfondito la dinamica occlusale, fornendo strumenti fondamentali per la progettazione di trattamenti personalizzati e per il miglioramento delle tecniche diagnostiche. La continua evoluzione degli strumenti di registrazione e delle metodologie di analisi consentirà nei prossimi anni di affinare ulteriormente la nostra comprensione dei meccanismi articolari, contribuendo a una migliore gestione delle problematiche occlusali e disfunzionali.

Nota sulla Precisione e Sugli Obiettivi dello Studio
Questo studio mira a fornire una comprensione concettuale dei principi cinematici coinvolti nella dinamica masticatoria, con un focus sulla biomeccanica mandibolare. Sebbene i calcoli siano stati eseguiti con rigore, potrebbero verificarsi discrepanze dovute a:

Approssimazioni nei dati numerici: Differenze nei valori cartesiani legate a variabili operative.

Limiti di rappresentazione: Uso di numeri approssimati per motivi pratici.

Finalità cliniche: Lo scopo è descrivere concetti piuttosto che ottenere precisione assoluta.

Figura 1: Cinematica mandibolare sul piano assiale rappresentata dai markers prelevati dallo strumento ogni 20 mSec. Questi punti rappresentano i condili laterotrusivi dal punto

L_{c}

e mediotrusivi

M_{c}

. Il Laterotrusive point (a sinistra) e il Mediotrusive point (a destra) tracciano la posizione dei condili della mandibola durante un movimento masticatorio laterale, che include movimenti complessi di traslazione e rotazione. I punti numerati (

1L_{c}

....

8L_{c}

) seguono il movimento del condilo laterotrusivo nel tempo, mentre i punti

1M_{c}

....

8M_{c}

seguono il condilo mediotrusivo. Nell'area del Molar point e dell' Incisal point sono rappresentati i percorsi occlusali durante la masticazione.

Passi Successivi

In questo capitolo, analizzeremo la cinematica dell'asse verticale ( $_{v}HA$ ) e il fenomeno masticatorio, rappresentandolo con tracciati estratti da lavori di riferimento come quello di Lund e Gibbs.^[12](Figura 1)

↑ Curtis, D.A. & Sorensen, J.A. Errors incurred in programming a fully adjustable articulator with a pantograph. J Prosthet Dent. 1986; 55:427-429.
↑ Clayton, J.A. ∙ Kotowicz, W.E. ∙ Zahler, J.M. Pantographic tracings of mandibular movements and occlusion ''J Prosthet Dent.'' 1971; 75:389-395
↑ Shields, J.M. ∙ Clayton, J.A. ∙ Sindledecker, L.D. Using pantographic tracings to detect TMJ and muscle dysfunctions ''J Prosthet Dent.'' 1978; 39:80-87
↑ Payne, J. Condylar determinants in a patient population: electronic pantograph assessment. J Oral Rehabil. 1997; 24:157-163.
↑ Bennett, N.G. A contribution to the study of the movements of the mandible. Proc R Soc Med. 1908; 1:79-98.
↑ Taylor, T.D., Bidra, A.S., Nazarova, E. Clinical significance of immediate mandibular lateral translation: A systematic review. J Prosthet Dent. 2016; 115:412-418.
↑ Okeson, J.P. (2019). Management of Temporomandibular Disorders and Occlusion. 8th ed. Elsevier.
↑ Stallard, H. (1981). Pantographic tracing in occlusal analysis. J Prosthet Dent, 46(2), 132-140.
↑ Lauritzen, A.G., & Bodner, G. (2000). Electronic pantographic tracings for precise occlusal analysis. Int J Prosthodont, 13(1), 20-28.
↑ Schuyler, C.H. (1983). The significance of Bennett movement in occlusal reconstruction. J Prosthet Dent, 50(1), 14-21.
↑ Chan, C.A., & Meyer, M. (2012). The controversy of immediate side shift: A review. Dent Clin North Am, 56(3), 449-465.
↑ N A Wickwire, C H Gibbs, A P Jacobson, H C Lundeen. Chewing patterns in normal children. Angle Orthod. 1981 Jan;51(1):48-60.

[1] Curtis, D.A. & Sorensen, J.A. Errors incurred in programming a fully adjustable articulator with a pantograph. J Prosthet Dent. 1986; 55:427-429.

[2] Clayton, J.A. ∙ Kotowicz, W.E. ∙ Zahler, J.M. Pantographic tracings of mandibular movements and occlusion ''J Prosthet Dent.'' 1971; 75:389-395

[3] Shields, J.M. ∙ Clayton, J.A. ∙ Sindledecker, L.D. Using pantographic tracings to detect TMJ and muscle dysfunctions ''J Prosthet Dent.'' 1978; 39:80-87

[4] Payne, J. Condylar determinants in a patient population: electronic pantograph assessment. J Oral Rehabil. 1997; 24:157-163.

[5] Bennett, N.G. A contribution to the study of the movements of the mandible. Proc R Soc Med. 1908; 1:79-98.

[6] Taylor, T.D., Bidra, A.S., Nazarova, E. Clinical significance of immediate mandibular lateral translation: A systematic review. J Prosthet Dent. 2016; 115:412-418.

[7] Okeson, J.P. (2019). Management of Temporomandibular Disorders and Occlusion. 8th ed. Elsevier.

[8] Stallard, H. (1981). Pantographic tracing in occlusal analysis. J Prosthet Dent, 46(2), 132-140.

[9] Lauritzen, A.G., & Bodner, G. (2000). Electronic pantographic tracings for precise occlusal analysis. Int J Prosthodont, 13(1), 20-28.

[10] Schuyler, C.H. (1983). The significance of Bennett movement in occlusal reconstruction. J Prosthet Dent, 50(1), 14-21.

[11] Chan, C.A., & Meyer, M. (2012). The controversy of immediate side shift: A review. Dent Clin North Am, 56(3), 449-465.

[12] N A Wickwire, C H Gibbs, A P Jacobson, H C Lundeen. Chewing patterns in normal children. Angle Orthod. 1981 Jan;51(1):48-60.

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