Auteur(s): A. Lagerberg Titel: Rotatieassen in het kaakgewricht Jaargang: 17 Jaartal: 1999 Nummer: 3 Oorspronkelijke paginanummers:

Transcriptie

1 Auteur(s): A. Lagerberg Titel: Rotatieassen in het kaakgewricht Jaargang: 17 Jaartal: 1999 Nummer: 3 Oorspronkelijke paginanummers: Deze online uitgave mag, onder duidelijke bronvermelding, vrij gebruikt worden voor (para) medische, informatieve en educatieve doeleinden en ander niet commercieel gebruik. Zonder kosten te downloaden van:

2 DE ROTATIEASSEN IN HET KAAKGEWRICHT Aad Lagerberg A.Lagerberg, Fysiotherapeut, vakgroep Beweging & Analyse Bewegingstechnologie Haagse Hogeschool. Inleiding Het kaakgewricht bezit drie onafhankelijke bewegingsmogelijkheden. Naast een openingsbeweging kunt u een voorwaartse en een zijwaartse verschuiving van de onderkaak uitvoeren. Opvallend hierbij is dat de eerste twee bewegingsmogelijkheden zich voltrekken in hetzelfde (sagittale) vlak. Op basis van deze vrijheid bent U in staat de uitvoering van de openingsbeweging te variëren. Dit vermogen tot variatie in de plaats van de rotatie-as vormt het onderwerp van dit artikel. Classificatie van synoviale gewrichten Synoviale gewrichten kunnen op verschillende manieren worden ingedeeld. De klassieke indeling van synoviale gewrichten gaat uit van een indeling op basis van de vormgeving van de gewrichtsvlakken. Bij deze indeling worden gewrichten voorgesteld als omwentelingslichamen. Men onderscheidt hierbij het bolgewricht (art. spheroidea), het cylindergewricht (art. trochoidea en ginglymus), het ellipsoide gewricht (art. ellipsoidea), het zadelgewricht (art. sellaris) en het vlakke gewricht (art. plana). Inmiddels is duidelijk dat gewrichtsprofielen niet beschreven kunnen worden als vlak, zuiver bol of cylindervormig, maar dat er altijd sprake is van een variabele kromtestraal van de profielen. De tegenwoordig gebruikelijke indeling van synoviale gewrichten op basis van de profielvorm kent daarom slechts twee typen: het eigewricht (art. ovoidea) en het zadelgewricht (art. sellaris). In het eivormige gewricht is een profiel convex of concaaf gekromd, terwijl een gewrichtsvlak in een zadelgewricht in twee richtingen tegengesteld gekromd is. Het distale uiteinde van de humerus toont twee duidelijke voorbeelden van deze twee verschillende typen. Het capitulum is eivormig en de trochlea duidelijk zadelvormig gekromd (figuur 1). Zowel het zadel als het eigewricht kennen variabele kromtestralen. Figuur 1 Een voorbeeld van een ei en een zadelvormig gewrichtsvlak. Uit Gosling (2). Andere criteria die gebruikt kunnen worden bij de indeling van synoviale gewrichten zijn het aantal vrijheidsgraden of het aantal deelnemende botstukken. Deze laatste indeling zullen we wat nader beschouwen. Bij een indeling op basis van het aantal deelnemende botstukken onderscheidt men twee typen gewrichten: het art. simplex en het art. composita. Bij het eerste soort articuleren twee botstukken in een gewricht terwijl er bij het art. composita meer dan twee botstukken binnen een gewrichtskapsel articuleren zoals bijvoorbeeld in het art. cubiti. Bij het art. simplex wordt nog een nader onderscheidt gemaakt op basis van het aantal

3 contactplaatsen dat tussen de beide botstukken bestaat. In dit verband onderscheid men één of tweekamerige gewrichten. In sommige gevallen liggen de twee contactplaatsen binnen hetzelfde gewrichtskapsel zoals bijvoorbeeld in het kniegewricht (figuur 2a). Figuur 2a tm c. Voorbeelden van tweekamerige gewrichten. In andere gevallen kennen de beide contactpunten een eigen gewrichtskapsel en bestaat het gewricht dus uit a- natomisch werkelijk gescheiden kamers. Voorbeelden hiervan zijn het art. radioulnare en het art. intervertebrale (figuur 2b en c). Alhoewel in beide gevallen er sprake is van slechts één gewricht is dit besef bij de knie over het algemeen wat wijder verbreid dan in de andere twee situaties. Ondanks de anatomische scheiding vormen de beide kamers van deze verbindingen samen natuurlijk ook slechts één gewricht. De beide kamers van het gewricht liggen welliswaar wat verder uit elkaar dan in het kniegewricht, maar functioneel bezien zijn ze net zo afhankelijk van elkaar. Alhoewel deze laatste opmerking wellicht wat triviaal lijkt, is dat bij nader inzien bepaald niet zo. Vrijwel elke fysiotherapeut leerde in zijn opleiding de mobilisatie van het art. radioulnare proximale tijdens de lessen over het ellebooggewricht en de mobilisatie van het art. radioulnare distale bij de pols. Zo was het boek nu eenmaal ingedeeld. Een dergelijke aanpak getuigt niet van veel besef van de functionele samenhang van deze twee delen van het gewricht. Ook het art. temporomandibulare behoort tot de categorie der tweekamerige gewrichten (figuur 3a), althans als we de schedel opvatten als één botstuk. Toch wordt ook dit gewricht in allerlei afbeeldingen. maar zelden in zijn geheel getoond (figuur 3b). Figuur 3a en b Ook het kaakgewricht is een tweekamerig gewricht, maar wordt meestal slechts voor de helft getoond. Net als bij het eerder genoemde gewricht tussen radius en ulna is het besef van de functionele afhankelijkheid van deze twee delen van het gewricht niet al te wijd verspreid. In een standaardwerk als Gray s anatomy (6) wordt het gevaar van een geïsoleerde beschouwing van de twee kamers van dit gewricht onderkend. Bij een bespreking van de condylaire gewrichten vermeldt de auteur de volgende waarschuwing: The condyles may be almost parallel as in the knee joint, where they are enclosed in a common fibrous capsule. Alternatively, the condyles may be in line, and even enclosed in separate capsules. An example of this is the pair of temperomandibular joints which necessarily cooperate in all mandibular movements, and which together form a true condylar mechanism (and should always be studied as such). Ook in dit artikel zullen wij afbeeldingen en modellen van het kaakgewricht gebruiken die slechts één kamer van het gewricht tonen. Impliciet bedoelen we hiermee dat de bewegingen in beide kamers identiek zijn. In figuur 4 wordt dit verduidelijkt. Bij een analyse van het effect van een beweging om een

4 as zoals getoond in figuur 4a wordt slechts één kamer getoond. In werkelijkheid heeft de analyse betrekking op een beweging in beide kamers van het gewricht om een as zoals getoond in figuur 4b. Figuur 4a en b Bij een voorstelling van bewegingen als in situatie a bedoelen wij steeds bewegingen welke zich gelijktijdig in beide kamers van het gewricht afspelen (b). Vrijheidsgraden van een gewricht Onder het aantal vrijheidsgraden van een gewricht verstaan wij in het algemeen het aantal onafhankelijke bewegingsmogelijkheden van het gewricht. Zo bezit het art. humeri drie vrijheidsgraden. In dit gewricht kan om drie assen (of combinaties daarvan) geroteerd worden. Het polsgewricht bezit twee onafhankelijke bewegingsmogelijkheden en bezit dus twee vrijheidsgraden. Opvallend aan deze voorbeelden is het feit dat de keuze van de as waaromheen de beweging wordt uitgevoerd betrekking heeft op de richting van de as en niet op de plaats van de as. U kunt in uw schoudergewricht wel kiezen te bewegen om een zuivere sagittale as, maar u heeft geen zeggenschap over de plaats van die as. Met behulp van een eenvoudig voorbeeld wordt het verschil in richting en plaats van de as uiteengezet. Figuur 5a en b Het effect van wijziging van de plaats van de as. Verdere verklaring in de tekst. Figuur 5a toont een humerus welke draait ten opzichte van het scapula om een sagittale as door de humeruskop. De bewegingsas staat loodrecht op het papier, vandaar dat slechts een rotatiepunt getekend is (rc). De beweging welke wordt uitgevoerd noemen we anteflexie. In de denkbeeldige situatie van figuur 5b is de richting van de as ongewijzigd, maar is de plaats veranderd. In werkelijkheid is een dergelijke beweging natuurlijk niet uitvoerbaar. De as bevindt zich nu midden in de schacht van de humerus. De beweging welke wordt uitgevoerd voltrekt zich nog steeds in hetzelfde vlak, en zal daarom nog steeds anteflexie worden genoemd. Zoals uit de vergelijking van de twee eindstanden duidelijk zal zijn, zijn beide bewegingen toch niet identiek. Een verandering van de plaats van een as heeft geen invloed op het vlak waarin de beweging zich voltrekt, maar wel op de wijze waarop de beweging zich in dit vlak voltrekt. De verplaatsing van punten van de humerus dicht bij de as is gering. Punten verder van de as verwijderd, verplaatsen meer bij een gelijke draaiing. De humeruskop zou om die reden al na enige graden kanteling van de cavitas verwijderd raken. Ondanks de drie vrijheidsgraden van het art. humeri kunt u de hier als tweede getoonde beweging niet uitvoeren. De vrijheid beperkt zich tot het kiezen van de richting van de as. U kunt bijvoorbeeld wel kiezen voor een beweging om een sagittale of een frontale as, maar de plaats van die as wordt voor u geregeld. De ligamenten rond het gewricht en de vormgeving van de profielen bepalen dit. Vrijheidsgraden van het kaakgewricht Het kaakgewricht neemt, daar waar het gaat om het aantal vrijheidsgraden, een bijzondere plaats in. In tegenstelling tot hetgeen hiervoor werd gezegd over het schoudergewricht, bent u, binnen bepaalde grenzen, in uw kaakgewricht wel in staat de plaats van de as te bepalen. Het volgende bewegingsexperiment illustreert dat. Vanuit een uitgangspositie, waarbij u de mond gesloten heeft met de voortanden op elkaar, bent u over een klein traject van de totale opening in staat de mond te openen op twee verschillende manieren. U kunt de onderkaak tijdens het openen gedurende de eerste fase van de opening gelijktijdig wat voorwaarts verplaatsen (de ondertanden verplaatsen dus naar ventraal ten op-

5 zichte van de bovenkaak). U kunt echter ook kiezen voor een opening waarbij de onderkaak tijdens het openen wat achterwaarts wordt verplaatst. Beide bewegingen voltrekken zich om een frontale as en dus in het sagittale vlak. De beide bewegingen onderscheiden zich dus ook niet door een andere richting van de as, maar uitsluitend door een andere plaats of positie van de as. In figuur 6 wordt dit verduidelijkt. Zonder nu al direct in te gaan op de exacte ligging van de rotatieas, kan op basis van het uitgevoerde experiment al wel worden vastgesteld dat een opening met een gelijktijdige voorwaartse verplaatsing van de onderkaak (figuur 6a) plaats moet vinden om een as die ergens dorsaal en caudaal van de contactplaats van de tanden moet liggen, terwijl een opening met een achterwaartse verplaatsing alleen plaats kan vinden om een as die dorsaal en craniaal ligt (figuur 6b). Deze vrijheid in keuze van de as ligt ook ten grondslag aan het feit dat u naast een openingsbeweging van de onderkaak ook een voorwaartse translatie (protrusie) van de onderkaak kunt uitvoeren. Deze bewegingen spelen zich beide af in het sagittale vlak en verschillen dus niet qua richting, maar wel qua plaats van de as van elkaar. Figuur 6a en b. a. Ligging van de rotatieas bij opening van de mond met een voorwaartse verplaatsing. b. Ligging van de rotatieas bij opening van de mond met een achterwaartse verplaatsing.

6 Naast deze variatiemogelijkheid in het sagittale vlak bezit het kaakgewricht nog een derde vrijheidsgraad. De onderkaak kan ook zijwaarts worden bewogen zoals dat bij het kauwen van voedsel gebeurt. Bij deze beweging, die laterotrusie wordt genoemd, roteert de onderkaak min of meer in een transversaal vlak. Het kaakgewricht bezit dus drie vrijheidsgraden. In dit artikel beperken wij ons tot een analyse van de wijze waarop de bijzondere vrijheidsgraden in het sagittale vlak gerealiseerd zijn. Het kaakgewricht is voor zover wij op dit moment kunnen overzien namelijk het enige gewricht waarin vrijheidsgraden van dit type voorkomen. Het heterolaterale kaakgewricht Figuur 7 toont een schematische weergave van één kamer van het kaakgewricht. Het caput mandibulae articuleert via een discus (d) met het os temporale. De discus ligt tussen de beide gewrichtspartners in. Dorsaal in de fossa mandibularis (f) is de discus verbonden met het os temporale en ook ventraal op het os temporale bestaat er een dergelijk bevestigingspunt. Daarnaast is de discus, ventraal van het caput mandibulae, direct verbonden aan de m. Pterygoideus lateralis (pt). Deze spier hecht eveneens aan op de mandibula juist distaal van het gewrichtskraakbeen. Figuur 7 Schematische weergave van de bevestiging van de discus articularis. f = fossa mandibularis d = discus tub. = tuberculum articulare pt. = M. Pterygoideus lateralis Uit Wilkinson (7). Figuur 8 toont een preparaat van het gewricht waarin de hierboven genoemde structuren zijn te herkennen. In de gesloten positie van de mond, die in figuur 7 is weergegeven, articuleert het caput via de discus met het gewrichtsvlak in de fossa mandibularis. Tijdens het openen echter articuleert het caput met de meer naar ventraal gelegen delen van het os temporale, het tuberculum articulare (tub. in figuur 7.) Figuur 8 Structuren van figuur 7 in werkelijkheid. Uit Wilkinson (7). In een eerdere publicatie in dit tijdschrift van C. Backelandt is al eens uitvoerig stilgestaan bij de arthrokinematica van het kaakgewricht (1). Met behulp van metingen van de beschikbare booghoeken op de beide gewrichtsvlakken in combinatie met enkele arthrokinematische wetmatigheden modelleerde hij het bewegingsgedrag van het kaakgewricht tijdens een zogenaamde habituele openingsbeweging van het kaakgewricht. In figuur 9 zijn de door hem verrichte metingen van de booghoeken op het caput en het tuberculum articulare weergegeven. Bij de beide gewrichtsoppervlakken zijn ter hoogte van de kraakbeengrenzen raaklijnen getrokken aan het profiel. Deze raaklijnen blijken op het caput een hoek van ongeveer 90 te maken (figuur 9a) en op het tuberculum articulare een hoek van 55 (figuur 9b). Figuur 10a toont het kaakgewricht in de gesloten positie. De kraakbeengrenzen liggen zodanig tegen elkaar dat de beide raaklijnen samenvallen. Figuur 10b toont de geopende positie. Ook hierbij vallen de raaklijnen weer samen. Figuur 10c tenslotte, toont beide standen in één figuur. Het samenvallen der raaklijnen aan het profiel is een zeer basale eis bij contacten tussen twee gekromde profielen. Zoals blijkt uit de vergelijking van de beide posities in figuur 10c, verplaatst het contactpunt op het tuberculum articulare tijdens de openingsbeweging naar ventraal terwijl het contactpunt op het caput naar dorsaal verloopt. Een gewricht met een dergelijk gedrag wordt een heterolateraal bewegend gewricht genoemd (5). Opvallend is dat in dit model geen discus is opgenomen. Ook met een discus echter gelden de bovengenoemde

7 wetmatigheden. Aangezien de gewrichtsoppervlakken nu niet direct met elkaar articuleren, maar dit doen via de discus, vallen de raaklijnen aan de profielen niet samen, maar lopen zij evenwijdig (figuur 11). Figuur 9 Grafische bepaling van de evolute en de booghoeken op de gewrichtspartners. Verdere verklaring in de tekst. Vrij naar Backelandt (1). Op basis van de bovengenoemde wetmatigheden kan worden berekend dat het hier gebruikte model een bewegingsuitslag van = 35 opening bezit. Figuur 10a t/m c. Figuur 11 a. gewrichtspositie bij een gesloten mond. Begin- en eindstand van de onderkaak met b. gewrichtspositie bij een maximale opening een discus. c. beide standen in een figuur. Vrij naar Backelandt (1)

8 De keuze van de as Het voorgaande model biedt echter geen verklaring voor de geconstateerde vrijheid in de uitvoering van de openingsbeweging. Naast de habituele baan die u kiest om de mond te openen kunt u immers tot een zekere mate van mondopening ook kiezen voor een protrusie van de kaak. Ter verklaring van deze mogelijkheid introduceren we een nieuw model (figuur 12a), waarin enkele eigenschappen van het voorgaande model zijn verwerkt. Figuur 12 a. Model van het kaakgewricht waarin de profielen als delen van cirkels worden voorgesteld. De centra van beide cirkels zijn verbonden door het Lig. laterale. b. Het werkelijke verloop van het ligament laterale. Uit Gray=s anatomy (6) De gewrichtsoppervlakken op het caput mandibulae en het tuberculum articulare worden voorgesteld als cirkelvormige profielen. Net als in het voorgaande model worden booghoeken van 90 op het caput en 55 op het tuberculum aangenomen. De beide profielen worden van elkaar gescheiden door een discus. De fossa articulare, waarin het caput ligt bij een gesloten positie, is niet weergegeven. In eerste instantie wordt het model uitsluitend voorzien van een ligament voorstellend het laterale (temporomandibulaire) ligament (weergegeven met 1 in figuur 12b). In een later stadium worden andere ligamenten toegevoegd. Het ligament temporomandibulare verloopt vanaf het os zygomaticum schuin achterwaarts naar de laterale achterrand van mandibula juist onder het caput. Dit ligament wordt zodanig in het model bevestigd dat het aanhecht in de centra van de beide cirkelprofielen. Deze bijzondere configuratie geeft het model twee vrijheidsgraden. Deze mogelijkheden hangen samen met de bijzondere wijze waarop het ligament tussen de twee profielen is bevestigd. Het feit dat het ligament aanhecht in de kromtemiddelpunten maakt het mogelijk dat het caput roteert om zijn eigen middelpunt (figuur 13a) of roteert om het kromtemiddelpunt van het os temporale (figuur 13b). Figuur 13a en b a. rotatie om het centrum van de mandibula. b. rotatie om het centrum van het tuberculum articulare. Bij de eerste bewegingsmogelijkheid roteert de mandibula ten opzichte van het os temporale en een stilstaande discus, bij de tweede mogelijkheid roteren de mandibula en de discus samen ten opzichte van het os temporale. Beide aanhechtingen van het ligament vormen dus een mogelijk draaipunt. De mogelijkheid om beide aanhechtingen van het ligament te laten functioneren als mogelijk draaipunt is voorbehouden aan biconvexe gewrichten. Met behulp van twee eenvoudige cirkelvormige gewrichtsmodellen wordt dit in figuur 14 uiteengezet. In een biconvex gewricht liggen de kromtemiddelpunten aan weerszijde van het contactpunt, terwijl in een convexconcaaf gewricht beide middelpunten aan

9 dezelfde zijde liggen. In beide gewrichten van figuur 14a en d hecht een ligament aan in het kromtemiddelpunt van het onderste element. Bij rotatie van dit element ontstaat een slippende beweging (figuur 14b en e). In het biconvexe gewricht hecht het ligament echter ook in het kromtemiddelpunt van het bovenste element aan. Het onderste element kan daarom ook bewegen om het kromtemiddelpunt van het bovenste element (figuur 14c). Dit laatste is in het convexconcave gewricht niet mogelijk. De kop zou door de kom dringen (figuur 14f). Figuur 14a tm f a tm c. Twee vrijheidsgraden in een biconvex gewricht. d tm f. In een gewricht met een con vex en een concaaf profiel kunnen niet beide aanhech tingen van het ligament als draaipunt dienen. Door in het kaakgewricht in wisselende verhoudingen te draaien om de twee draaipunten in het caput en het tuberculum articulare zijn allerlei liggingen van momentane draaiings as mogelijk. In figuur 15 worden de gemiddelde draaipunten (rc) getoond bij twee verschillende bewegingscombinaties. Het gemiddelde draaipunt kan worden geconstrueerd met behulp van de zogenaamde middenloodlijn constructie. Indien van twee punten op het bewegende element de begin en eindpositie door middel van een lijn verbonden worden, kan het gemiddelde draaipunt gevonden worden op het snijpunt van de middenloodlijnen van deze twee lijnstukken. Figuur 15a toont een protusie met een geringe opening, terwijl er in figuur 15b sprake is van een opening met slechts een zeer geringe voorwaartse verplaatsing. De ligging van de draaipunten is in overeenstemming met de voorspellingen van figuur 6. Figuur 15. Door in wisselende verhoudingen om beide middelpunten te roteren kunnen verschillende gemiddelde rotatiecentra ontstaan.

10 De tandenloze kaak Figuur 16 toont een dame op leeftijd die ons toont dat het sluiten van de mond, ook na het verlies van de tanden nog mogelijk is. Figuur 16 De tandenloze mond in gesloten toestand. Het sluiten van de mond zonder tanden vraagt natuurlijk een extremere hoekstand (achteroverkanteling) van de onderkaak dan in de situatie waarin de tanden nog aanwezig zijn. Dit effect wordt nog versterkt door het slinken van de onderkaak na het verlies van de tanden (figuur 17). Toch blijft het onder deze omstandigheden moge lijk de onderkaak en de bovenkaak tegen elkaar te brengen. Dit merkwaardige fenomeen vraagt enige toelichting. In eerste instantie lijkt het immers alsof er in het kaakgewricht een overschot aan mobiliteit bestaat dat, zolang wij tanden en kiezen bezitten, niet benut wordt. Zodra echter tanden en kiezen verdwenen zijn stelt deze, tot dan toe nimmer gebruikte mobiliteit, ons in staat de mond verder te sluiten dan daarvoor ooit mogelijk was. Deze verklaring is echter uiterst onwaarschijnlijk. Voor het behoud van een gewricht is regelmatige functie-informatie immers onontbeerlijk. De verklaring voor dit fenomeen ligt besloten in de hierboven beschreven vrijheid van het kaakgewricht. Figuur 17 De onderkaak met en zonder dentitie. Let op het enorme hoogteverlies. Uit Gray=s Anatomy (6). Een geïsoleerde rotatie van de onderkaak om het centrum van het tuberculum articulare leidt tot een achterover kanteling van de onderikaak (figuur 18a). Indien een dergelijke beweging echter wordt uitgevoerd vanuit een reeds maximaal gesloten mond, verhinderen de tanden dat deze achteroverkanteling ook plaats kan vinden (figuur 18b). In figuur 18b wordt een beweging uitgevoerd, waarbij de tanden in de onderkaak langs een horizontale lijn (voorstellend de tanden in de bovenkaak) schuiven. Deze beweging is op te vatten als een combinatie van achteroverkantelen van de onderkaak om het middelpunt van het tuberculum articulare en het vooroverkantelen om het centrum van het caput. Het net-

11 to resultaat is een geringe achteroverkanteling, gecombineerd met een voorwaartse verplaatsing van de onderkaak. In figuur 18c wordt de situatie zonder tanden getoond. Opnieuw wordt de onderkaak geroteerd om het middelpunt van het tuberculum articulare. In verband met de afwezigheid van de tanden hoeft een achteroverkanteling van de mandibula om dit middelpunt niet direct gepaard te gaan met een vooroverkanteling om het centrum van het caput. Het ontbreken van de tanden maakt een andere verhouding tussen deze twee kantelingen mogelijk, zonder dat daarbij kraakbeendelen worden gebruikt die bij aanwezigheid van de tanden niet gebruikt werden. Figuur 18a t/m c. a. Denkbeeldige beweging van de onderkaak bij een geïsoleerde rotatie om het middelpunt van het tuberculum articulare. b. In werkelijkheid kan een dergelijke beweging niet optreden in verband met de aanwezigheid van de tanden. c. Na het verlies van de dentitie kan een geïsoleerde rotatie om het tuberculum articulare wel plaatsvinden. Het computermodel Het model in zijn bovenstaande vorm geeft inzicht in de wijze waarop de vrijheid tot variatie van de positie van de as kinematisch gerealiseerd is. Het model bezit de mogelijkheid tot variatie van de aspositie echter over het gehele traject van de mondopening terwijl deze vrijheid in werkelijkheid beperkt is tot een beperkt traject van de opening. In een kinematische analyse van de kaakbewegingen constateren Kang, Updike en Salathe dat de mogelijkheid tot het uitvoeren van een protusie afneemt met het openen van de mond (4). Zij verklaren dit door toenemende spanning in het ligamentaire systeem. Tot nu toe hebben wij slechts één ligament in het systeem aangebracht. Het stylomandibulaire en het sphenomandibulaire ligament (figuur 19) zijn buiten beschouwing gebleven. Figuur 19a en b Mediaal aanzicht van de rechter kamer van het kaakgewricht. a. Lig. stylomandibulare b. Lig. sphenomandibulare. Uit WolffHeidegger(8).

12 In het model worden beide ligamenten voorgesteld door één structuur. (figuur 20a). Indien dit ligament, net als het temporomandibulaire ligament, wordt voorgesteld als een structuur met een vaste lengte, bezit het model nog slechts één vrijheidsgraad. Het systeem kan nu namelijk worden beschouwd als een vierstangenstelsel met vier scharnierverbindingen. De vier elementen zijn: 1. de schedel met het tuberculum articulare (in dit model het vaste referentie element) 2. het lig. stylomandibulare samen met het lig. sphenomandibulare 3. de onderkaak met het caput 4. het lig. temporomandibulare. Figuur 20a en b Het kaakgewricht als een vierstangenstelsel. 1. Schedel 2. Lig styloen sphenomandibulare 3. Mandibula 4. Lig. laterale (temporomandibulare) Het momentane draaipunt van de onderkaak ligt hierbij steeds op het snijpunt van de twee ligamenten (of het verlengde daarvan). De bewegingsbaan die door het stangenstelsel wordt opgedrongen wordt sterk bepaald door de gekozen configuratie van de stangen. Om het effect van wijzigingen in de configuratie van het stangenstelsel snel te kunnen nagaan is een computermodel een belangrijk hulpmiddel. Figuur 20b toont het gebruikte computermodel. De vier genummerde delen corresponderen met de onderdelen van het model uit figuur 20a. Met behulp van dit computermodel is getracht het werkelijke bewegingsgedrag van het kaakgewricht na te bootsen. Het computermodel is vervaardigd door G. Elshoud. De centrode van de openingsbeweging van het kaakgewricht is in vivo ondermeer bepaald door Falkenström (3). Figuur 21 Toont de centrode voor de zogenaamde habituele opening. De U vormige centrode start bij een gesloten positie ter hoogte van het processus mastoideus, verloopt via een U vormige baan en eindigt bij een geopende mond ongeveer in het (inmiddels naar ventraal verplaatste) caput mandibulae. Figuur 22 toont de simulatie van deze centrode door het model. Het model vertoont een U-vormige centrode die dorsaal caudaal van het caput start, U-vormig verloopt en eindigt in de buurt van het caput. De openingshoek van de kaak bedraagt hierbij 40. Figuur 21 Centrode van een openingsbeweging. Uit Falkenström (3).

13 Figuur 22a en b Modelmatige simulatie van de centrode. Discussie Het model geeft geen perfecte nabootsing van de centrode. De mogelijke liggingen van het momentane draaipunt zijn beperkt tot het snijpunt van de twee ligamenten. In werkelijkheid start de centrode ter hoogte van het processus mastoideus. Gezien de configuratie van de twee ligamenten kan dit punt nooit worden gevormd door het snijpunt van de genoemde ligamenten. Blijkbaar wordt het draaipunt aan het begin van de opening dus niet gedicteerd door ligamenten. Was dit wel het geval dan bestond de vrijheid in de uitvoering van de openingsbeweging ook niet. De mogelijkheid tot het variëren van de positie van de as komt immers met de introductie van het tweede ligament te vervallen. Bij het eerder genoemde onderzoek van Falkenström zijn ook centrodes bepaald van de zogenaamde Aprotrusive opening@. In figuur 23 wordt naast de eerder genoemde U vormige centrode een dergelijke centrode getoond. De centrode start verder naar dorsaal en caudaal. Zoals eerder in dit artikel al werd getoond, levert een der gelijke draaipuntsligging inderdaad een meer voorwaarts gerichte verplaatsing op dan bij een hoger liggend draaipunt. Merk op dat het tweede deel van de beide centrodes weer identiek verloopt. Dit is in overeenstemming met het gegeven dat de vrijheid tot het uitvoeren van een protrusie afneemt met het vorderen van de opening. Figuur 23 c. Centrode bij een habituele opening d. Centrode bij een Aprotrusive opening@ Uit Falkenström (3). Het computermodel kan met zijn niet van lengte veranderende ligamenten dus ook slechts het tweede deel van het traject van de opening nabootsen. De exacte plaats van het momentane draaipunt is in het begin van de opening vrij te kiezen. Deze keuze komt tot stand door een variatie van momenten geleverd door spieren rondom de twee aanhechtingspunten van het ligament. Zodra het tweede ligament op spanning is, wordt de ligging van de as volledig bepaald door passieve structuren en vervalt de eerder aanwezige variatiemogelijkheid. Onze hypothese is dus dat de vrijheid van aspositie in het begin van de opening tot stand komt door het nog niet op spanning zijn van het ligament stylomandibulare en het lig. sphenomandibulare. Ter visualisatie van dit effect is in het computermodel de mogelijkheid opgenomen om het moment waarop het tweede ligament op spanning komt in te stellen. Het traject van de onderkaak tot aan het punt waarop het tweede ligament op spanning komt is dan echter niet bepaald. In het model is ervoor gekozen de onderkaak gedurende dit traject een zuivere translatie te laten uitvoeren (in werkelijkheid kan gedurende dit traject dus om wisselende assen bewogen worden). De translatie gaat over in een kanteling van de kaak bij het bereiken van de ingestelde lengte van het ligament (figuur 24)

14 Figuur 24 Van a naar b staat het lig. stylomandibulare niet op spanning. In dit traject transleert de onderkaak. Vanaf b gedraagt het model zich als een vierstangenstelsel. In figuur c wordt de centrode van de openingsbeweging getoond. Functionele overwegingen De twee vrijheidsgraden van het kaakgewricht zijn in dit artikel tot dusverre geïllustreerd met behulp van de openingsbeweging van de mond. Bij een bespreking van het functionele belang van de twee vrijheidsgraden dient echter te worden bedacht dat de primaire functie van de mandibula ligt in het bewerken van voedsel. In verband hiermee zullen we ons bij de onderstaande bespreking van de functionele implicaties vooral concentreren op deze aspecten. De vrijheid tot variatie van de plaats van de as komt op verschillende manieren van pas. Ten eerste is het natuurlijk erg praktisch om afhankelijk van de plaats van het voedsel in de mond, kiezen dan wel tanden tegenover elkaar te brengen. Een ander belangrijk voordeel ligt in de mogelijkheid tot het richten van de bijtkracht. Figuur 25a toont een schematische onderkaak die uitsluitend kan draaien om een draaipunt in het caput. Tussen de tanden is een stuk voedsel getekend waarin gebeten wordt. De richting waarmee de tanden van een dergelijke onderkaak kracht kunnen uitoefenen op het voedsel ligt in dit systeem volledig vast. De richting waarin kracht wordt uitgeoefend door de onderkaak op het voedsel staat steeds loodrecht op de verbindingslijn tussen het contactpunt van de tanden met het voedsel en het draaipunt van de kaak. Figuur 25 Statische evenwichtsanalyse van de onderkaak. Voor verdere verklaring zie tekst.

15 Het inschakelen van spieren met een andere trekrichting heeft hier geen invloed op. Voor het effectief bijten in het voedsel is het echter van groot belang dat het voedsel in evenwicht is tussen de tanden. Met een vaste richting van de bijtkracht is dit niet altijd te realiseren. Voor het doorbijten van het voedsel zonder kanteling is een richting van de bijtkracht nodig welke precies gericht is naar het contactpunt met de boventanden. Aangezien het kaakgewricht tot een zekere mate van opening twee vrijheidsgraden bezit voor de openingsbeweging, is dit richten van krachten ook mogelijk. In figuur 25b wordt de gewenste bijtkrachtrichting (naar de boventanden) getoond. Aangezien we het evenwicht van de onderkaak bekijken is de reactiekracht van de boventanden op de ondertanden weergegeven (Frb). Het kaakgewricht bezit twee vrijheidsgraden. In verband hiermee moet de reactiekracht in het kaakgewricht (Frg), voor het handhaven van de hier getoonde positie van de onderkaak, door de beide aanhechtingen van het ligament laterale lopen. De richting van de bijtkracht en de richting van de reactiekracht in het gewricht zijn dus bepaald. De richting van de spierkracht die op de kaak geleverd moet worden ligt daarmee ook vast. De resultante van de spierkracht (Fs) moet verlopen naar het snijpunt van de twee reactiekrachten (frg) en (Frb). In de meeste situaties zal deze krachtrichting gevormd worden door in een zekere verhouding spieren aan te spannen. In figuur 25c worden de m. Masseter en de m. Pterygoideus lateralis aangespannen. Zoals uit figuur 25d blijkt, contraheren deze spieren in een zodanige verhouding dat hun gezamenlijke effect de juiste richting en grootte heeft. Door de krachten langs hun werklijn te verplaatsen en vervolgens samen te voegen, wordt dit duidelijk. De twee vrijheidsgraden van het gewricht creëren op deze wijze de mogelijkheid om bij wisselende plaatsen van het voedsel en bij wisselende openingshoeken toch steeds een effectieve bijtkracht te leveren. Met dank aan G. Elshoud, (vakgroep informatica, opleiding Bewegingstechnologie Haagse Hogeschool) voor het vervaardigen van het computermodel. LITERATUUR 1. Backelandt C. Het Kaakgewricht een bewegingsanalyse Haags Tijdschrift voor Fysiotherapie, 5e jaargang (1987), no.2 2 Gosling J.A. et al. Human Anatomy Mosby Wolfe (1990). 3 Falkenström C.H. Biomechanical design of a total temporomandibular joint replacement (Diss). T.U. Twente (1993). 4 Kang Q.S., Updike D.P., Salathe E.P. Kinematic Analysis of the Human Temporomandibular Joint Annals of Biomedical Engineering, Vol 21, pp (1993) 5 Oonk H. Osteo en Arthrokinematica Uitg. Henric Graaf van IJssel, (1988). 6. Warwick R., Williams P.L. Gray=s Anatomy Longman, (1973). 7. Wilkinson T., Maryniuk G. The correlation between sagittal anatomic sections and computerized tomography of the TMJ. Journal of craniomandibular practice Vol. 1, no. 3 (1983). 8. Wolf Heidegger G. Atlas der systematischen anatomie des menschen. S. Krager (1972).