Go to top



Cinematica Mandibolare: Rotazioni e Traslazioni Condilari

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  , ma ruota anche attorno all'asse  . 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.

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   (latero-mediale):** definisce la rotazione attorno all’asse cerniera trasversale (Failed to parse (MathML with SVG or PNG fallback (recommended for modern browsers and accessibility tools): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle _tHA} , transverse Hinge Axis).
      • Asse   (verticale):** definisce la rotazione attorno all’asse cerniera verticale ( ).
      • Asse   (antero-posteriore):** definisce la rotazione attorno all’asse cerniera orizzontale (Failed to parse (MathML with SVG or PNG fallback (recommended for modern browsers and accessibility tools): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle _oHA} ).

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

  • Piano sagittale: mostra il tracciato condilare prodotto dalla **rototraslazione** sull’asse trasversale (Failed to parse (MathML with SVG or PNG fallback (recommended for modern browsers and accessibility tools): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle _tHA} ).
  • Piano coronale: associato all’asse orizzontale ( ).
  • Piano assiale: legato alla rotazione sull’asse verticale ( ).

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** ( ) 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]

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   e mediotrusivi Failed to parse (MathML with SVG or PNG fallback (recommended for modern browsers and accessibility tools): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle 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 ( .... ) seguono il movimento del condilo laterotrusivo nel tempo, mentre i punti  ....  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 ( ) e il fenomeno masticatorio, rappresentandolo con tracciati estratti da lavori di riferimento come quello di Lund e Gibbs.[7](Figura 1)

Misurazioni e Conversione da Pixel a Millimetri

L’analisi dei movimenti condilari richiede misurazioni precise, ottenute tramite **calibrazione dell’immagine**.  Calcolo della distanzaCalcolo della Distanza tra i Punti Le coordinate dei punti sono:   e  . La formula per la distanza euclidea è:  . Sostituendo i valori:  ,  , Failed to parse (MathML with SVG or PNG fallback (recommended for modern browsers and accessibility tools): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle d = \sqrt{57121.81 + 1.21} = \sqrt{57123.02} \approx 239.02 \, \text{pixel}} . Conversione della Scala in mm: Dato che   equivale a Failed to parse (MathML with SVG or PNG fallback (recommended for modern browsers and accessibility tools): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle 1 \, \text{cm} = 10 \, \text{mm}} , calcoliamo la conversione in mm/pixel: Failed to parse (MathML with SVG or PNG fallback (recommended for modern browsers and accessibility tools): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \text{Scala in mm/pixel} = \frac{\text{Lunghezza reale (in mm)}}{\text{Distanza in pixel}} = \frac{10}{239.02} \approx 0.04184 \, \text{mm/pixel}} . Quindi, ogni pixel nella figura corrisponde a circa Failed to parse (MathML with SVG or PNG fallback (recommended for modern browsers and accessibility tools): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle 0.04184 \, \text{mm/pixel}} . Esempio di Applicazione: Conversione Distanza in mm Se Failed to parse (MathML with SVG or PNG fallback (recommended for modern browsers and accessibility tools): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle d = 100 \, \text{pixel}} , allora: Failed to parse (MathML with SVG or PNG fallback (recommended for modern browsers and accessibility tools): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle d_\text{mm} = 100 \cdot 0.04184 \approx 4.184 \, \text{mm}} .

Fattore di scala utilizzato:  Distanze condilariCalcolo delle distanze tra i punti Le coordinate dei punti estrapolate da Geogebra dopo calibrazione, per il condilo laterotrusivo, sono: 1L: Failed to parse (MathML with SVG or PNG fallback (recommended for modern browsers and accessibility tools): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle (58.3, -50.9)} , 2L: Failed to parse (MathML with SVG or PNG fallback (recommended for modern browsers and accessibility tools): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle (59, -92.3)} , 3L:  , 4L:  , 5L:  , 6L:  , 7L: Failed to parse (MathML with SVG or PNG fallback (recommended for modern browsers and accessibility tools): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle (44, -34.9)} , 8L:  . Fattore di scala: Failed to parse (MathML with SVG or PNG fallback (recommended for modern browsers and accessibility tools): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle 0.04184 \, \text{mm/pixel}} . Distanze rispetto a  : Failed to parse (MathML with SVG or PNG fallback (recommended for modern browsers and accessibility tools): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle 2L_c} :  ,  .  :  , Failed to parse (MathML with SVG or PNG fallback (recommended for modern browsers and accessibility tools): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle d = 119.17 \cdot 0.04184 \approx 4.99 \, \text{mm}} .  : Failed to parse (MathML with SVG or PNG fallback (recommended for modern browsers and accessibility tools): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle d = \sqrt{(44.1 - 58.3)^2 + (-207.7 - (-50.9))^2} \approx 157.43 \, \text{pixel}} ,  . Failed to parse (MathML with SVG or PNG fallback (recommended for modern browsers and accessibility tools): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle 5L_c} :  , Failed to parse (MathML with SVG or PNG fallback (recommended for modern browsers and accessibility tools): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle d = 87.6 \cdot 0.04184 \approx 3.66 \, \text{mm}} . Failed to parse (MathML with SVG or PNG fallback (recommended for modern browsers and accessibility tools): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle 6L_c} : Failed to parse (MathML with SVG or PNG fallback (recommended for modern browsers and accessibility tools): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle d = \sqrt{(36.4 - 58.3)^2 + (-48.2 - (-50.9))^2} \approx 22.06 \, \text{pixel}} , Failed to parse (MathML with SVG or PNG fallback (recommended for modern browsers and accessibility tools): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle d = 22.06 \cdot 0.04184 \approx 0.923 \, \text{mm}} . Failed to parse (MathML with SVG or PNG fallback (recommended for modern browsers and accessibility tools): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle 7L_c} : Failed to parse (MathML with SVG or PNG fallback (recommended for modern browsers and accessibility tools): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle d = \sqrt{(44 - 58.3)^2 + (-34.9 - (-50.9))^2} \approx 21.47 \, \text{pixel}} , Failed to parse (MathML with SVG or PNG fallback (recommended for modern browsers and accessibility tools): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle d = 21.47 \cdot 0.04184 \approx 0.898 \, \text{mm}} . Failed to parse (MathML with SVG or PNG fallback (recommended for modern browsers and accessibility tools): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle 8L_c} : Failed to parse (MathML with SVG or PNG fallback (recommended for modern browsers and accessibility tools): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle d = \sqrt{(52.9 - 58.3)^2 + (-48 - (-50.9))^2} \approx 6.13 \, \text{pixel}} , Failed to parse (MathML with SVG or PNG fallback (recommended for modern browsers and accessibility tools): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle d = 6.13 \cdot 0.04184 \approx 0.257 \, \text{mm}} .

      • 1 cm = 10 mm = 239.02 pixel**
      • Scala in mm/pixel:** Failed to parse (MathML with SVG or PNG fallback (recommended for modern browsers and accessibility tools): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle 0.04184 \, \text{mm/pixel}}
Punti Coordinate (x, y) Distanza (pixel) Distanza (mm)
1L → 2L (58.3, -50.9) → (59, -92.3) 41.41 px 1.734 mm
1L → 3L (58.3, -50.9) → (46.3, -169.5) 119.17 px 4.99 mm
1L → 4L (58.3, -50.9) → (44.1, -207.7) 157.43 px 6.59 mm

Movimenti Condilari: Traslazioni e Rotazioni

Vettore di Posizione del Condilo Laterotrusivo

Il condilo laterotrusivo (lato del movimento) è descritto dal vettore:

Failed to parse (MathML with SVG or PNG fallback (recommended for modern browsers and accessibility tools): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle P_l(t) = [X_l(t), Y_l(t), Z_l(t), \theta_l(t), \phi_l(t), \psi_l(t)] }

Dove:

  • Failed to parse (MathML with SVG or PNG fallback (recommended for modern browsers and accessibility tools): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle X_l, Y_l, Z_l} : spostamenti lineari.
  • Failed to parse (MathML with SVG or PNG fallback (recommended for modern browsers and accessibility tools): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \theta_l, \phi_l, \psi_l} : rotazioni sugli assi cartesiani, secondo gli **angoli di Eulero**.

Vettore di Traslazione del Condilo Mediotrusivo

Il condilo mediotrusivo segue una **traslazione antero-mediale**, descritta dal vettore:

Failed to parse (MathML with SVG or PNG fallback (recommended for modern browsers and accessibility tools): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle T_M(t) = \begin{pmatrix} X_M(t) \\ Y_M(t) \\ Z_M(t) \end{pmatrix} }

Conclusioni

L’analisi della cinematica mandibolare a **sei gradi di libertà** permette di ottenere dati affidabili per applicazioni cliniche e protesiche. Nei capitoli successivi approfondiremo questi argomenti non banali.

Bibliography & references
  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. Cite error: Invalid <ref> tag; no text was provided for refs named :0
  3. Cite error: Invalid <ref> tag; no text was provided for refs named :1
  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. Cite error: Invalid <ref> tag; no text was provided for refs named :2