The value of biomechanical properties "speed" and "strength" (according to Bernoulli's principle) of the pterygoid muscles in the development of pathological tooth abrasion

Abstract

The muscles that raise, laterally move and advance the mandible contribute to the development of pathological abrasion of the hard tissues of the teeth. However, only the temporalis and masseter muscles are available for unobstructed external electromyographic examination. Due to their anatomical location, the lateral and medial pterygoid muscles can only be studied using magnetic resonance imaging, determining their physical dimensions, which can be used for further mathematical analysis and knowledge of their biomechanical properties. The Bernoulli principle was applied to further study the influence of the biomechanical properties of these muscles. Its essence is as follows: it is not the cross-sectional area of the muscle that matters but the ratio of length to cross-sectional area. Given the same cross-sectional area, the shorter muscle will be "strong", and the longer one will be "fast". Strong contracts and relaxes slowly, with a low contraction amplitude. The fast one contracts and relaxes rapidly with a high contraction amplitude. We have proposed a formula for calculating the dimensionless coefficient of the Bernoulli principle of the ratio of muscle length to cross-sectional area. The calculated numerical expressions of this coefficient for the lateral and medial pterygoid muscles in individuals without signs of dental hard tissue damage and in patients with pathological tooth abrasion of varying severity were compared. The biomechanical properties of "speed" and "strength" of both pterygoid muscles in each study group were determined. In the control group, the average values of the coefficients of the same-named pterygoid muscles on the priority and secondary sides of mastication differ insignificantly, and the balance between the properties of "speed" and "strength" is maintained. In patients with pathological tooth abrasion, with increasing severity of the disease, both pterygoid muscles acquire the biomechanical property "speed" rather than "strength", which, in combination with the dominant biomechanical property "strength" of the temporalis and masseter muscles, leads to the development of generalised pathological tooth abrasion. На розвиток патологічного стирання твердих тканин зубів впливають м’язи, що піднімають, зміщують вбік та висувають нижню щелепу вперед. Проте, доступні для безперешкодного зовнішнього електроміографічного дослідження доступні лише скроневі та жувальні м’язи. Латеральні і медіальні крилоподібні, через їхнє анатомічне розташування, можливо дослідити лише за допомогою магнітнорезонансної томографії, визначивши їх фізичні розміри, які використати для наступного математичного аналізу і пізнання біомеханічних властивостей. Для подальшого вивчення впливу біомеханічних властивостей названих м’язів застосований принцип Д. Бернуллі. Його суть якого полягає в наступному: значення має не площа поперечного перерізу м’яза, а відношення довжини до його площі перерізу. При однаковій площі перерізу м’язів коротший буде «сильним», а довший «швидким». Сильний скорочується і розслаблюється повільно, з невеликою висотою амплітуди скорочення. Швидкий скорочується і розслаблюється стрімко з високою амплітудою скорочення. Нами запропонована формула обчислення безрозмірного коефіцієнта принцип Д. Бернуллі співвідношення дожини м’яза до площі його поперечного перерізу. Порівняні обчислені числові вирази вказаного коефіцієнта для латерального і медіального крилоподібних м’язів у осіб без ознак ураження твердих тканин зубів та у пацієнтів з патологічним стиранням зубів різного ступеня тяжкості. Визначено біомеханічні властивості «швидкість» і «сила» обох крилоподібних м’язів в кожній досліджуваній групі. У контрольній групі осіб середні значення коефіцієнтів однойменних крилоподібних м’язів на пріоритетному та другорядному боці жування відрізняються несуттєво і утримується баланс між властивостями «швидкість» і «сила». У пацієнтів з патологічним стиранням зубів, з посиленням ступеня тяжкості захворювання, обидва крилоподібні м’язи більше набувають біомеханічної властивості «швидкість» ніж «сила», що у поєднанні з домінуючою біомеханічною властивістю «сила» скроневих та жувальних м’язів призводить до розвитку генералізованого патологічного стирання зубів.