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Come si può notare il tema si basa sostanzialmente sulla meccanica razionale, argomento non banale, in cui si integrano concetti di geometria, matematica e meccanica ed è auspicabile, quindi, capire il profondo senso concettuale del processo di replicazione dei movimenti mandibolare e per evidenziarne l'eventuale anomalia. Per fare ciò è bene rappresentare l'argomento, non banale, con una rappresentazione il più vicino possibile alla tridimensionalità del fenomeno dinamico riprendendo i lavori prestigiosi eseguiti da Lund e Gibbs riguardo alla cinematica mandibolare con lo strumento datato ma ancora attiale chiamato, appunto, 'Replicator'. Focalizzando in questo capitolo la dinamica mandibolare sul piano assiale e cioè generata dalla cinematica dell'asse verticale <math>_vHA</math> descriveremo il fenomeno simulando il processo da un tracciato estratto dal lavoro di Lund e Gibs, Figura 1 in cui viene rappresentata la cinematica mandibolare con i punti spaziali rilevati sincronicamente dallo strumento. ( vedi figura e popup{{Tooltip|2=Questa figura mostra la rappresentazione dei movimenti masticatori umani con un focus sulla cinematica mandibolare, evidenziando i {{Tooltip|Punti condilari|Questi punti rappresentano i condili laterotrusivi e mediotrusivi. 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, 2L, 3L, ecc.) seguono il movimento del condilo laterotrusivo nel tempo, mentre i punti 1M, 2M, ecc. seguono il condilo mediotrusivo|2}} e i tracciati dei movimenti su i punti occlusali {{Tooltip|Punto molare|Il Molar point (situato in basso a sinistra) rappresenta il percorso tracciato dal molare durante il movimento masticatorio. Come per i condili, anche qui i punti numerati rappresentano le varie posizioni del molare nel tempo|2}} e del {{Tooltip|Punto incisale|L'Incisal point (in basso a destra) rappresenta il percorso dell'incisivo durante la masticazione. I punti numerati (1, 2, 3, ecc.) descrivono la traiettoria dell'incisivo nel tempo|2}}. La figura include un sistema di riferimento tridimensionale con assi cartesiani X, Y, e Z. L'asse Z è orientato verticalmente, l'asse Y rappresenta il movimento laterale (sinistra/destra) della mandibola, e l'asse X indica il movimento antero-posteriore (avanti/indietro).'''Movimenti masticatori:''' I tracciati mostrano l'evoluzione dei movimenti durante il ciclo masticatorio, descrivendo la traslazione e rotazione di ciascuna porzione del sistema mandibolare (condili, molari e incisivi) nel tempo.}}) | Come si può notare il tema si basa sostanzialmente sulla meccanica razionale, argomento non banale, in cui si integrano concetti di geometria, matematica e meccanica ed è auspicabile, quindi, capire il profondo senso concettuale del processo di replicazione dei movimenti mandibolare e per evidenziarne l'eventuale anomalia. Per fare ciò è bene rappresentare l'argomento, non banale, con una rappresentazione il più vicino possibile alla tridimensionalità del fenomeno dinamico riprendendo i lavori prestigiosi eseguiti da Lund e Gibbs riguardo alla cinematica mandibolare con lo strumento datato ma ancora attiale chiamato, appunto, 'Replicator'. Focalizzando in questo capitolo la dinamica mandibolare sul piano assiale e cioè generata dalla cinematica dell'asse verticale <math>_vHA</math> descriveremo il fenomeno simulando il processo da un tracciato estratto dal lavoro di Lund e Gibs, Figura 1 in cui viene rappresentata la cinematica mandibolare con i punti spaziali rilevati sincronicamente dallo strumento. ( vedi figura e popup{{Tooltip|2=Questa figura mostra la rappresentazione dei movimenti masticatori umani con un focus sulla cinematica mandibolare, evidenziando i {{Tooltip|Punti condilari|Questi punti rappresentano i condili laterotrusivi e mediotrusivi. 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, 2L, 3L, ecc.) seguono il movimento del condilo laterotrusivo nel tempo, mentre i punti 1M, 2M, ecc. seguono il condilo mediotrusivo|2}} e i tracciati dei movimenti su i punti occlusali {{Tooltip|Punto molare|Il Molar point (situato in basso a sinistra) rappresenta il percorso tracciato dal molare durante il movimento masticatorio. Come per i condili, anche qui i punti numerati rappresentano le varie posizioni del molare nel tempo|2}} e del {{Tooltip|Punto incisale|L'Incisal point (in basso a destra) rappresenta il percorso dell'incisivo durante la masticazione. I punti numerati (1, 2, 3, ecc.) descrivono la traiettoria dell'incisivo nel tempo|2}}. La figura include un sistema di riferimento tridimensionale con assi cartesiani X, Y, e Z. L'asse Z è orientato verticalmente, l'asse Y rappresenta il movimento laterale (sinistra/destra) della mandibola, e l'asse X indica il movimento antero-posteriore (avanti/indietro).'''Movimenti masticatori:''' I tracciati mostrano l'evoluzione dei movimenti durante il ciclo masticatorio, descrivendo la traslazione e rotazione di ciascuna porzione del sistema mandibolare (condili, molari e incisivi) nel tempo.}}) | ||
[[File:Final HA 10.jpg|center|600x600px|thumb|'''Figura 1:''' Cinematica mandibolare sul piano assiale ]] | [[File:Final HA 10.jpg|center|600x600px|thumb|'''Figura 1:''' Cinematica mandibolare sul piano assiale ]] | ||
<br /> | <br />Per poter descrivere attraverso l'uso dell'immagine riportata la complesso processo cinematico condilare e dei punti occlusali è necessario calibrare la figura e convertirla a pixel. | ||
==Descrizione della Calibrazione: da Pixel a Millimetri== | |||
Per l'analisi dei movimenti mandibolari, è stato utilizzato un modello grafico derivato da uno studio di bioingegneria meccanica, in cui i movimenti dei condili e degli incisivi sono stati registrati. Per garantire l'accuratezza delle misurazioni, l'immagine è stata calibrata convertendo i valori da pixel a millimetri utilizzando una scala di riferimento presente nell'immagine. La conversione avviene con il seguente fattore di conversione: | |||
<math> \text{Fattore di conversione} = \frac{10 \, \text{mm}}{100.0032 \, \text{pixel}} \approx 0.1 \, \text{mm/pixel} </math> | |||
===Misurazione della Distanza tra i Punti=== | |||
Per ogni coppia di punti sull'immagine, la distanza è calcolata utilizzando la formula della distanza euclidea. Ad esempio, la distanza tra il punto 1L e 2L (coordinate: (59.0, -92.3) e (58.3, -50.9)) è: | |||
<math> \text{Distanza} = \sqrt{(59.0 - 58.3)^2 + (-92.3 + 50.9)^2} \approx 41.42 \, \text{pixel} = 4.14 \, \text{mm} </math><blockquote>A questo punto possiamo inziare in primis a rivedere alcuni concetti essenziali di geometria con formalismo matematico per comprendere meglio ciò che poi a volte non si esplicita nella routine clinica.</blockquote> | |||
==Cinematica dei Condili== | ==Cinematica dei Condili== | ||
===Traslazioni e Rotazioni Lineari dei Condili{{Tooltip|2='''Spiegazione del Movimento''': In sintesi, i condili si muovono nello spazio in modo tridimensionale complesso, combinando spostamenti lineari con rotazioni attorno agli assi cartesiani. La rappresentazione delle loro posizioni nel tempo tramite vettori permette di descrivere accuratamente le traiettorie durante il movimento masticatorio.'''Esempio di Movimento''' *Il '''condilo laterotrusivo''' non si limita a traslare lateralmente, ma ruota anche attorno agli assi <math>x</math>, <math>y</math> e <math>z</math>, influenzando la traiettoria dei punti dentali (come incisivo e molare) durante i movimenti mandibolari. Il 'condilo mediotrusivo' si sposta principalmente lungo l'asse mediale con una rotazione secondaria, necessaria per bilanciare il movimento della mandibola.'''Conclusione''' Questa rappresentazione vettoriale consente di calcolare con precisione le '''posizioni, velocità e accelerazioni''' dei condili in un modello tridimensionale, fondamentale per comprendere le dinamiche mandibolari durante il ciclo masticatorio.}}=== | |||
==Traslazioni e Rotazioni Lineari dei Condili== | |||
Nel contesto del movimento mandibolare, i condili non eseguono solo movimenti traslatori (spostamenti lineari nello spazio), ma anche rotatori (movimenti angolari attorno a specifici assi). Questo doppio movimento, noto come '''rototraslazione''', è essenziale per comprendere la complessità della cinematica mandibolare. | Nel contesto del movimento mandibolare, i condili non eseguono solo movimenti traslatori (spostamenti lineari nello spazio), ma anche rotatori (movimenti angolari attorno a specifici assi). Questo doppio movimento, noto come '''rototraslazione''', è essenziale per comprendere la complessità della cinematica mandibolare. | ||
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Per descrivere in modo preciso la posizione e il movimento di ciascun condilo nel tempo, possiamo utilizzare un insieme di '''vettori di posizione'''. Questi vettori rappresentano le coordinate sia di spostamento lineare che di rotazione angolare dei condili nel sistema di riferimento cartesiano. | Per descrivere in modo preciso la posizione e il movimento di ciascun condilo nel tempo, possiamo utilizzare un insieme di '''vettori di posizione'''. Questi vettori rappresentano le coordinate sia di spostamento lineare che di rotazione angolare dei condili nel sistema di riferimento cartesiano. | ||
=== Vettori di Posizione del Condilo Laterotrusivo (lavorante)=== | ====Vettori di Posizione del Condilo Laterotrusivo (lavorante)==== | ||
Il condilo laterotrusivo si trova sul lato in cui avviene la '''laterotrusione''', ovvero lo spostamento laterale della mandibola. Questo condilo si sposta e ruota in modo complesso. Il '''vettore di posizione''' del condilo laterotrusivo nel tempo è descritto da: | Il condilo laterotrusivo si trova sul lato in cui avviene la '''laterotrusione''', ovvero lo spostamento laterale della mandibola. Questo condilo si sposta e ruota in modo complesso. Il '''vettore di posizione''' del condilo laterotrusivo nel tempo è descritto da: | ||
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*<math>X_l(t), Y_l(t), Z_l(t)</math>: Rappresentano gli '''spostamenti lineari''' del condilo laterotrusivo lungo i tre assi dello spazio cartesiano: | *<math>X_l(t), Y_l(t), Z_l(t)</math>: Rappresentano gli '''spostamenti lineari''' del condilo laterotrusivo lungo i tre assi dello spazio cartesiano: | ||
**<math>X_l(t)</math>: Spostamento lungo l'asse antero-posteriore (avanti e indietro). | **<math>X_l(t)</math>: Spostamento lungo l'asse antero-posteriore (avanti e indietro). | ||
**<math>Y_l(t)</math>: Spostamento lungo l'asse latero-mediale (destra e sinistra). | ** <math>Y_l(t)</math>: Spostamento lungo l'asse latero-mediale (destra e sinistra). | ||
**<math>Z_l(t)</math>: Spostamento lungo l'asse verticale (alto e basso). | **<math>Z_l(t)</math>: Spostamento lungo l'asse verticale (alto e basso). | ||
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**<math>\phi_l(t)</math>: Rotazione attorno all'asse <math>y</math> (controlla l'apertura e chiusura della mandibola). | **<math>\phi_l(t)</math>: Rotazione attorno all'asse <math>y</math> (controlla l'apertura e chiusura della mandibola). | ||
**<math>\psi_l(t)</math>: Rotazione attorno all'asse <math>z</math> (controlla la rotazione laterale/mediale della mandibola). | **<math>\psi_l(t)</math>: Rotazione attorno all'asse <math>z</math> (controlla la rotazione laterale/mediale della mandibola). | ||
===Vettori di Posizione del Condilo Mediotrusivo (non lavorante)=== | ====Vettori di Posizione del Condilo Mediotrusivo (non lavorante)==== | ||
Questo condilo si trova sul lato opposto rispetto al condilo lavorante e si sposta principalmente '''medialmente e anteriormente''' durante il movimento laterale della mandibola conosciuto nel gergo gnatologico come 'Condilo orbitante' ma contestualmente non meno complesso del lavorante. Il '''vettore di posizione''' del condilo mediotrusivo nel tempo è descritto da: | Questo condilo si trova sul lato opposto rispetto al condilo lavorante e si sposta principalmente '''medialmente e anteriormente''' durante il movimento laterale della mandibola conosciuto nel gergo gnatologico come 'Condilo orbitante' ma contestualmente non meno complesso del lavorante. Il '''vettore di posizione''' del condilo mediotrusivo nel tempo è descritto da: | ||
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</math> | </math> | ||
Dove: | Dove: | ||
*<math>X_m(t), Y_m(t), Z_m(t)</math>: Sono gli '''spostamenti lineari''' del condilo mediotrusivo: | *<math>X_m(t), Y_m(t), Z_m(t)</math>: Sono gli '''spostamenti lineari''' del condilo mediotrusivo: | ||
**<math>X_m(t)</math>: Spostamento antero-posteriore. | **<math>X_m(t)</math>: Spostamento antero-posteriore. | ||
**<math>Y_m(t)</math>: Spostamento latero-mediale. | **<math>Y_m(t)</math>: Spostamento latero-mediale. | ||
**<math>Z_m(t)</math>: Spostamento verticale. | ** <math>Z_m(t)</math>: Spostamento verticale. | ||
*<math>\theta_m(t), \phi_m(t), \psi_m(t)</math>: Descrivono le '''rotazioni angolari''' attorno ai tre assi: | *<math>\theta_m(t), \phi_m(t), \psi_m(t)</math>: Descrivono le '''rotazioni angolari''' attorno ai tre assi: | ||
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**<math>\phi_m(t)</math>: Rotazione attorno all'asse <math>y</math>. | **<math>\phi_m(t)</math>: Rotazione attorno all'asse <math>y</math>. | ||
**<math>\psi_m(t)</math>: Rotazione attorno all'asse <math>z</math>. | **<math>\psi_m(t)</math>: Rotazione attorno all'asse <math>z</math>. | ||
----<blockquote>Questa prima descrizione rappresenta solo il primo livello di complessità perchè i movimenti dei condili laterotrusivo e mediotrusivo si influenzano reciprocamente durante i cicli masticatori. Il condilo laterotrusivo esegue una rototraslazione lungo un arco che descrive una combinazione di rotazione attorno all'asse verticale <math>_vHA</math> ed uno spostamento laterale. Al contrario, il condilo mediotrusivo si sposta principalmente medialmente e anteriormente. Descriviamone la dinamica </blockquote> | |||
=== | ===Rotazione del Condilo Laterotrusivo=== | ||
La rotazione del condilo laterotrusivo attorno all'asse <math>Z</math> (verticale) può essere descritta dalla seguente procedura matematica: | |||
= | <math> | ||
R_{\psi} (X_L,Y_L)= | |||
\begin{pmatrix} | |||
\cos(\psi) -\sin(\psi) | |||
\sin(\psi) \cos(\psi) | |||
\end{pmatrix} | |||
\begin{pmatrix} | |||
X_L | |||
Y_L | |||
\end{pmatrix} | |||
</math> | |||
meglio comprensibile in forma matriciale | |||
<math> | <math> | ||
R_{\ | R_{\psi}(X_L, Y_L) = | ||
\begin{pmatrix} | \begin{pmatrix} | ||
\cos(\ | \cos(\psi) & -\sin(\psi) \\ | ||
\sin(\ | \sin(\psi) & \cos(\psi) | ||
\end{pmatrix} | \end{pmatrix} | ||
\begin{pmatrix} | \begin{pmatrix} | ||
| Line 106: | Line 116: | ||
</math> | </math> | ||
Traslazione del Condilo Mediotrusivo | Dove <math>\psi</math> rappresenta l'angolo di rotazione attorno all'asse <math>Z</math> (asse verticale), e <math>(X_L, Y_L)</math> sono le coordinate del condilo laterotrusivo nel piano trasversale <math>(X,Y)</math> | ||
====Traslazione del Condilo Mediotrusivo==== | |||
Il condilo mediotrusivo si muove principalmente con una traslazione lungo il piano trasversale e sagittale. Il vettore di traslazione è descritto come: | Il condilo mediotrusivo si muove principalmente con una traslazione lungo il piano trasversale e sagittale come abbiamo detto conosciuto come tragitto orbitante. Il vettore di traslazione è descritto come: | ||
<math> | <math> | ||
| Line 121: | Line 132: | ||
</math> | </math> | ||
Questa traslazione descrive il movimento mediale | Questa traslazione descrive il movimento anteriore e mediale del condilo mediotrusivo, il quale influisce significativamente sulla dinamica complessiva del ciclo masticatorio. Si tenga conto che anche il condilo mediotrusivo, nel proprio tragitto mediale e anteriore, incorpora una rotazione attorno all'asse '''Z''' (asse verticale). | ||
== | ==Considerazioni Finali== | ||
Questo calcolo, ripetuto per tutte le misurazioni presenti nei tracciati cinematici, produce risultati accurati in millimetri, fornendo una rappresentazione completa dei movimenti mandibolari attraverso una simulazione accuratamente calibrata.{{Rosso inizio}}qui{{Rosso Fine}} | |||
---- | |||
{{Bib}} | {{Bib}} | ||