Функция жевания у человека

Жевание человека — это сложный биомеханический процесс, в который вовлечены различные структуры, ткани и функциональные единицы. Большая вариабельность, заметная при измельчении и смачивании пищи, показывает четкие различия между физиологической и патологической моделью жевания. Диагностические мероприятия для определения жевательной эффективности до сих пор не имеют четких обозначений и классификаций. Использование данных об индивидуальной жевательной эффективности при восстановительных процедурах до сих пор не является общепризнанным.

Цель этой статьи — проведение обзора жевательной функции человека. Часто врачами выполняется совместная интердисциплинарная работа, и пациент при этом является центром всей деятельности. Жевание — это основа для правильного питания. Связь между возможностью жевания и пищеварением очевидна. Тем не менее, недостатки пищеварения, особенно в пожилом возрасте, даже в случаях ухода за больным, описываются в научной литературе не как единичные случаи; можно предположить системную оплошность всех учреждений, обеспечивающих медицинское обслуживание.

Жевание выступает функциональной особенностью стоматогнатической системы на протяжении всей жизни. Жевание — это одно из наиболее обычных ритмичных поведений вместе с дыханием и передвижением у млекопитающих. Процесс жевания у млекопитающих включает в себя одновременное измельчение и увлажнение пищи. Возможность стоматогнатической системы перемалывать и предварительно обрабатывать пищу может зависеть от жизненных функций организма и связана с общим здоровьем.

Прием пищи у млекопитающих начинается с ее захвата, который описывается как процесс захвата и перемещения пищи в полость рта. Позвоночные используют зубные ряды в комбинации с губами и/или языком для захвата пи щи. У людей захват пищи является комбинированным действием, в которое вовлечены не только руки и полость рта, но и губы с языком. Губы, щеки, язык и мягкое небо принимают активное участие в процессе перемещения пищи в полости рта. Перемещение и движение пищи по ротовой полости направлено на ее помещение между зубными рядами для того, чтобы измельчающие окклюзионные силы могли быть направлены на пище вой комок. Процесс перемещения пищи в полости рта может быть разделен на перемещение первой стадии (до начала жевания) и перемещение второй стадии (во время жевания, до момента глотания). Цель жевательных действий — обрушить силы окклюзионных структур на пищевой комок, который распадается на мелкие частицы и увлажняется слюной. Обычно млеко питающие используют одностороннее жевание. Трансверзальные движения челюсти и зубов имеют различные параметры. Жевание останавливается в определенный момент (пока нейро физиологический механизм остановки жевания изучен не полностью), и происходит проглатывание, сложный нейродвигательный рефлекс, в который вовлечены более 25 мышц и 5 различных черепных нервов. Глотательный рефлекс млекопитающих уникален и не встречается у других позвоночных. Этот процесс закладывается на 10 12 й неделе беременности. Внутриутробное глотание и движения нижней челюсти играют важную роль в развитии суставных структур и тканей.

Модель жевания детей в период временного прикуса характеризуется более широкими боковыми движениями в направлении рабочей стороны при открывании и движениями траекторией внутрь в заключительной фазе цикла жевания. Взрослые, наоборот, демонстрируют другие жевательные движения. При открывании движение происходит в срединно сагиттальной плоскости. Закрывание характеризуется более широкими боковыми движениями в направлении рабочей стороны. Траектория движения моляров рабочей стороны при закрывании проходит в направлении межбугоркового положения в заднем направлении. Во взрослом возрасте моляры рабочей стороны при закрывании достигают межбугоркового положения, также как и из заднего, переднего и бокового положения. Следовательно, бугры моляров определяют переднее, верхнее и медиальное направление. Эта особенность наблюдается только у взрослых, но не у детей. У детей межбугорко вое положение достигается напрямую. Движения бугров моляров рабочей и нерабочей стороны имеют разную траекторию (рис. 1, 2). Чистое осевое движение сустава не наблюдается ни у детей, ни у взрослых. Качество окклюзии имеет значительное влияние на движения нижней челюсти при жевании.20, 85 Диапазон, координация и контроль точных движений оказываются под ударом в условиях неправильной окклюзии и окклюзионных отклонений. Нейромышечная система осуществляет тщательный контроль во время жевания для предупреждения специфических окклюзионных отклонений. Таким об разом, существующие восстановительные процедуры основаны на регистрации граничных значений применимо к функциональной картине жевания.

Гиббс и соавт. проанализировали картину жевания с различными типами пищи. При использовании стандартной пищи или доступных для приобретения жевательных резинок для анализа жевательной функции человека, по данным Гиббса и соавт., один тип обычного жевательного цикла у взрослых не определяется. Было распознано 7 различных движений (рис.3).40 Тем не менее, следует отметить, что типичный жевательный цикл, по данным Гиббса и соавт., является более распространенным (n = 94, 47%) у исследованного количества населения. Больше подробностей о распределении типов жевания описано в исследовании Кобаяши и соавт. (рис.3). В целях и в самом исследовании не приводится информации о половых различиях.40

При жевании развиваются большие силы. Наиболее значительная сила развивается при вступлении зубов в плотный контакт (окклюзионная фаза жевательного цикла). Важность окклюзионной стабильности в межбугорковом положении — это специфический аспект, имеющий большое клиническое значение. Силы, возникающие при жевании, также зависят от консистенции пищи. У людей, использующих полные съемные протезы, сила не достигает таких показателей, как у людей с собственными зубами.

Моделирование жевания человека

Исследования на животных выступают источником нового взгляда на заболевания чело века и ориентированы на новые стратегии лечения. В фундаментальных исследованиях часто используются животные. Принципиальный вопрос — корректно ли сравнение данных животных с данными человека.

У грызунов, хищников и травоядных производятся разные движения во время жевания. Согласованность анатомических окклюзионных и функциональных особенностей была подробно описана. Выступающие клыки, имеющиеся у макак и хищников, ограничивают боковые движения. Это может препятствовать переносу результатов исследования животных на жевание человека. У макак движения челюсти в боковом направлении ограничены. Манипуляции с животными под наркозом четко демонстрируют ограничивающую роль клыка. Но эти ограничения в боковом компоненте жевательных движений остаются даже после удаления клыков. Боковые ограничения движений нижней челюсти связаны не только с клыками, но также и с анатомическими факторами, такими как морфология височнонижнечелюстного сустава, ориентация мышц, внеклыковые окклюзионные взаимоотношения. Лаззари и соавт. в своем недавно опубликованном исследовании об изменении морфологии зубов в ходе эволюции отметили: «Использовать животных с таким фенотипом для моделирования жевания чело века — нецелесообразно. Обратная последовательность изменений структур, участвующих при различных движениях в суставе, показывает мозаичную эволюцию зубов млекопитающих, в которой направление жевания и форма коронки могут быть частично изменены. Также изменения могут произойти из за значительных функциональных ограничений, влияющих на окклюзию, что в свою очередь ограничивает количество возможных движений. Поскольку конвергентные движения подразумевают чет кие онтогенетические траектории, необходимы новые сравнительные исследования в эволюции развития морфогенеза бугров». Пища перемалывается в процессе жевания благодаря механизму выбора и дробления. Шансы отдельных компонентов пищи быть «выбранными» между зубных рядов зависят от размеров отдельных единиц пищи. Фактически дробление может быть описано как кумулятивно разделительная функция. Для определения индивидуальной эффективности жевания может быть использована компьютерная симуляция, основанная на этих двух процессах. Эффективность измельчения пищи также может быть определена с помощью методов фильтрации. Функциональная модель, построенная на модели жевания человека, показывает все качественные возможности жевательного органа.

Функция жевания человека является источником функциональных данных, касающихся эффективности окклюзии и статуса стоматогнатической системы до восстановительного или ортопедического вмешательства. Для этой цели необходимо стандартизировать исследование и регистрацию процедуры жевания. Использование стандартизированной модели пищи в комбинации с записью движений нижней челюсти рекомендуется для проведения будущих исследований. Принципы стандартной модели пищи и стандартные процедуры записи жевания описаны в других источниках.

Движения височнонижнечелюстного сустава во время жевания с возможной нагрузкой и разгрузкой суставных структур являются предметом многих гипотетических моделей, тем не менее, многие вопросы пока остаются без ответа. В одном из первоначальных исследований функциональных путей суставной головки было по казано, что траектории движения височнониж нечелюстного сустава при открывании и закрывании во время жевания не идентичны. Тем не менее, были проведены исследования на ре конструированной осевой точке сустава. Одиночная, предварительно выставленная точка выступает ротационным центром суставной го ловки во время вращения оси сустава, но не может совпадать с реальным ротационным центром нижней челюсти при открывании и закрывании. В результате движения нижней челюсти при закрывании под нагрузкой (т.е. жевание жевательной резинки, простое приложение силы на нижние передние зубы) уменьшается внутрисуставная щель в височнонижнечелюстном суставе. Минимальное расстояние между поверхностью суставной головки и поверхностью суставной ямки оказалось меньшим при закрывании, чем при открывании Но значительные межличностные различия движений челюсти, записанные электронными прибора ми, делают сложной возможность прийти к общему заключению. Более того, точного определения и техники исследования суставных нагрузок так и не было принято, и необходимо проводить дальнейшие исследования по этому специфическому предмету. Основная модель нагрузок в височнонижнечелюстном суставе была предложена Коломбо и соавт. Практическое воплощение теоретических основ жевания человека служит источником более глубоких знаний об изменениях различных структур сустава.

Стабильный центр вращения при нормаль ном жевании у кроликов был исследован с по мощью данных кинорентгенографии. Устойчивый центр можно установить при движениях открывания и закрывания между 0 и 15 градусами угла открывания. Положение ротационного центра не зависит от размера животного и свойств пищи. Ротационный центр определяется более чем на полпути между височнонижнечелюстным суставом и нижним краем нижней челюсти. Связки и структуры суставной капсулы не оказывают влияния на защиту и не ограничивают движения челюсти во время жевания. Интересно то, что у людей суставная капсула и прилежащие связки играют важную роль в этом отношении. Эластические свойства жевательных мышц у человека и их влияние на ротационный центр нижней челюсти не освещены в научной литературе, и необходимы дальнейшие исследования, чтобы прояснить этот специфический аспект.

Конечную точку жевательного цикла и пусковой механизм глотания трудно объяснить: частички пищи становятся все более мелкими, усиливается увлажнение пищевого комка. Но в какой точке жевание останавливается и запускается механизм глотания? Прием достаточного количества пищи в день имеет важное значение в жизнеобеспечении каждого живого существа. Во время акта жевания прием дополнительной пищи затруднен и ограничен. С этой точки зрения, конечная точка жевания — глотание — очень важна для выживания. У людей и высоко развитых приматов процесс глотания инициируется, когда частички пищи формируют пище вой комок. Формирование пищевого комка может быть обозначено как способность частичек пищи соединяться с определенной силой. Когда особь продолжает прикладывать жевательные силы в тот момент, когда в норме должно быть запущено глотание, пищевой комок снова начинает распадаться. Это случается из за возрастающего увлажнения благодаря излишнему выделению слюны. Распределение размера частиц является ключевым фактором в инициации глотания. Оптимизированная модель жевания и глотания была описана, ссылаясь на наличие оптимального момента для глотания у млекопитающих, обусловленного соединением частиц пищи с определенной силой. Пик таких сил может отличаться в зависимости от типа пищи, но инициация глотания запускается после приблизительно одинакового количества жевательных движений, несмотря на очень разные размеры частиц, достигнутые на этом этапе.

Добавление жидкости к пище тоже имеет влияние на жевание и глотание. Значительная продукция слюны является неотъемлемой частью жевания, глотания и пищеварения. С другой стороны, влияние слюны как инициатора глотания пока не ясно и спорно обсуждается в литературе.

Неоднозначные результаты предыдущих исследований показывают меж и внутриродовую разницу между особями в жевательной эффективности и степени выделения слюны. Стоит также отметить, что эта разница в выделении слюны минимально зависит от количества жевательных движений до начала глотания. Хорошая жевательная эффективность не означает автоматическое уменьшение жевательных циклов до начала глотания. Точно так же и увеличение частоты при жевании не означает никаких нарушений жевательных возможностей. Может быть, возможно определить «хороших жевальщиков» как особей, которые глотают пищевой комок в нужное время, а это значит, что измельчение пищи достигло максимальной силы соединения частиц и количество жидкости оптимальное для дальнейшего пищеварения и что жевательная эффективность в этой жевательной последовательности проведена с минимальной затратой энергии, благодаря хорошей координации и взаимодействию жевательных мышц с окклюзией. Если жидкость добавляется к натуральной пище во время процесса жевания, жевательная активность и порог глотания уменьшаются. Это особенно выражено при употреблении сухой пищи.66 Основной функцией жидкости, добавляемой к пище во время жевания, является растворение.10 Результаты этого исследования направлены на улучшение жизни, особенно во взрослом возрасте и у людей с ограниченными жевательными возможностями. Этот факт сильно влияет на заботу и уход за пациентом.

Движения челюсти человека очень сложные, и описать их трудно. Аналитический подход затруднен из за сочетания возможных действий и разнообразных характеристик индивидуумов. Плавность движений эффективно использовалась при моделировании действий конечностей человека.100 Основополагающим принципом та кого подхода является предположение о том, что нервная система как главная единица, контролирующая мышечную активность, стремится к оптимизации плавности и гармонии движений. Плавность движений может быть подсчитана с помощью рывков — единиц измерения. В этом контексте рывок определяется как степень изменения ускорения за данный промежуток времени. Максимальная плавность и минимальное количество рывков имеют сходный характер. Но даже движения челюсти здоровых взрослых волонтеров с хорошей окклюзией и соотношением моляров по первому классу, без видимых клинических признаков дисфункции, во время жевания не могут быть описаны как движения полностью и максимально плавные, без наличия рывков. Авторы этогоисследования сделали вывод, что циклическая модификация движений челюсти, на которую воздействуют язык и губы, манипулируя пищевым комком, приводит к разнице во временных параметрах фаз открывания и закрывания на модели и полученных данных.100 Исследования показали, что такие свойства пищи, как пластичность и эластичность, тоже оказывают воз действие на жевательные движения. Движения челюсти формируются различными группами нейронов кортикального и стволового происхождения. Запрограммированная организация адаптирована к реологическим свойствам пищи. Постоянная цикличная ответная реакция контролирует жевательную последовательность, основанную на знании и опыте, модифицированную свойствами пищи. Но модификация жевания происходит не только от обратной реакции жевательных мышц. Сложность механизма, контролирующего жевание, включает в себя такие модификаторы, как действия языка и щек. Двустороннее жевание жевательной резинки активирует первичную сенсорную кору. Активация происходит по разному в каждом полушарии, в зависимости от предпочтения жевательной стороны. Этот факт подтверждает существование кратковременной памяти недавно выполненного движения.

Уменьшение размеров частиц пищи при жевании является совместным результатом процесса подбора и дробления. Шансы отдельных компонентов пищи быть «выбранными» между зубных рядов зависят от размеров отдельных единиц пищи, из за чего дробление может быть описано как кумулятивная разделительная функция. Компьютерное симулированное воздействие при выборе и дроблении пищи на жевательную эффективность у людей может быть использовано в комбинации с данными, полученными из клинических экспериментов, для анализа жевательной эффективности у людей.

Влияние свойств пищи на параметры жевания

Такие свойства, как твердость, пластичность, эластичность и размер поглощаемой пищи, непосредственно влияют на афферентную передачу в центральную нервную систему. Возраст, пол и стоматологический статус выступа ют в качестве внутренних модуляторов. Все эти факторы имеют влияние на последовательность жевания. Твердость пищи влияет на параметры жевания у здоровых волонтеров. Время жевания (длительность жевательного цикла) увеличивается с возрастанием твердости пищи, при этом частота жевательных движений остается почти неизменной. Работа мышц (рабочей и нерабочей стороны, жевательных и височных мышц) также подвергнута влиянию и усиливается при увеличении твердости пищи. С повышением твердости также увеличивается вертикальная амплитуда; другие параметры, такие как боковая амплитуда, скорость открывания и закрывания и продолжительность различных фаз жевательного цикла, также подвергнуты влиянию, но в меньшей степени. Обзор приведен в табл. 1 (адаптирован из источника). Наиболее заметные и значимые параметры могут быть определены на протяжении первых пяти жевательных циклов. С возрастанием твердости пищи особенно продлеваются окклюзионные фазы жевательного цикла. С другой стороны, восприятие пищи динамично, и изменения в нем наблюдаются на протяжении всего процесса жевания. Была построена общая трехмерная модель, включающая в себя уровень структуры, степень увлажнения и время. Каждый тип пищи изменяется после помещения в полость рта; перемалывание, производи мое в этих трех параметрах, существует для каждого вида пищи.

Также размер пищи влияет на движения нижней челюсти во время жевания. Продолжительность фаз открывания и закрывания значительно удлиняется с возрастанием размера пищи (в этом исследовании были использованы жевательные желе по 10 и 5 грамм). Максимальная скорость закрывания и открывания во время жевания была значительно быстрее и больше при использовании пищи большего размера. Этот феномен наблюдался на молярах с обеих сторон, рабочей и нерабочей. Максимальное движение открывания с рабочей стороны напрямую зависит от размера пищи. Захват пищи и первый жевательный цикл являются отправными точками афферентного контроля для четкой координации жевательных движений.

Индивидуальная жевательная модель была представлена во многих исследованиях. Были определены происхождение и количество вариаций жевательной модели: количество жевательных сокращений, подразумеваемая мышечная работа, частота жевания, продолжительность открывания, продолжительность закрывания, продолжительность окклюзионной фазы, вертикальная амплитуда, боковая амплитуда и скорость открывания и закрывания. Вертикальная и боковая амплитуды, а также скорость движений челюсти во время жевания — это те параметры, которые могут быть использованы для целевого анализа детерминант (показателей), которые выражают адаптационные возможности здоровых индивидуумов и волонтеров. Кроме того, первый цикл сильно отличается от всех последующих по всем параметрам, кроме продолжительности окклюзионной фазы.

С другой стороны, влияние возраста может быть не таким значительным, как изначально предполагалось. Количество жевательных циклов, необходимых для измельчения стандарт ной единицы пищи, с возрастом увеличивается, но способность приспосабливаться к свойствам пищи остается даже у пожилых индивидуумов. Автор подчеркнул: «Несмотря на то, что мы не можем
прямо сравнить другие двигательные системы, чем дольше люди сохраняют свои зубы, тем относительно лучше сохраняется жевательная система. Это, возможно, результат того факта, что двигательная система развивается ежедневно, даже у людей, имеющих трудности при ходьбе. К тому же, энтузиазм к этому типу развития обычно возрастает с наступлением старости».

Мышечная активность и частота жевательных циклов может меняться в зависимости от твердости пищи на начальном этапе жевания. Жидкостные свойства и пластическое поведение пи щи влияет на жевательный цикл в целом. Начальная фаза контролируется запрограммированной моделью под управлением коры и ствола мозга, которые приспосабливают начальные жевательные циклы к пище, помещенной в полость рта. Сила жевания для твердой пищи больше, чем для мягкой, и уменьшается по мере жевательной последовательности при употреблении твердой пищи. Непосредственно перед глотанием силы закрывания для твердой и мягкой пищи приблизительно равны. Кохияма и соавт., напротив, утверждают, что жевательные параметры не связаны с физическими свойствами пищи применимо к небольшим деформациям. Разницу в результатах исследований можно объяснить тем, что в изучении была использована различная цельная пища (сухой хлеб, пластичный желатин, сухая колбаса, мягкие конфеты, сырой редис, маринованный редис, вареная морковь и сырая морковь). Вопреки этому, при использовании стандартной пищевой модели в клинических пробах жевания человека прослеживается прямая зависимость жевательных движений челюсти от свойств пищи.

Свойства пищи влияют на жевательные циклы не только у взрослых, но и у детей. Твердая пища усиливает латеральный компонент у взрослых и увеличивает медиальный у детей. Ни у детей, ни у взрослых не наблюдается чистое движение в суставе во время жевания.

Недавно был описан новый
интересный подход к использованию жевательных движений для анализа привычек и
поведения животных при питании (рис. 4). У животных
свойства пищи могут быть
исследованы с помощью записывающих устройств для наблюдения движений челюсти с
использованием магнитов или
чувствительных датчиков.
Некоторые виды травоядных и
плотоядных млекопитающих,
птиц и черепах были исследованы как в водной, так и в сухопутной среде. Полученные
данные позволяют исследователям провести количественную и качественную оценку пищи. Плотоядные, питающиеся большой добычей, выполняют сильные и час тые укусы. Таким образом захватывается добыча. После укусов следуют видимые жевательные движения для разрезания. Действие заглатывания менее очевидно из за положения записывающей системы, использованной в этом специфическом исследовании. Так как уменьшается размер добычи, количество укусов для захвата и жевания тоже уменьшается. В чрезвычайных ситуациях у плотоядных может наблюдаться один укус с последующим заглатыванием, например при кормлении собак консервированной пищей. Такое поведение не отмечается у морских львов, поглощающих живую рыбу. У морских животных поглощение небольшой добычи не вызывает никаких жевательных движений. Глотание следует сразу за большим захватом добычи. Это поведение может быть отмечено у пингвинов, питающихся сардинами. Вариация плотоядного питания также может быть отмечена у черепах. Захватывание и жевание разделены засасывающими движениями (рис. 5, 6). Полностью отличающийся захват пищи и глотание в целом требуют отличающейся морфологии черепа и направления векторов прикрепления мышц: направленные, обратно изогнутые, шарнирные зубы, невероятно подвижные мезо и гипокинетические суставы и чрезвычайно вы тянутый череп. Такие модификации на протяжении эволюции стали адаптационным механизмом для повышения возможностей захвата, манипуляций и поглощения большой добычи.

Окончание следует…
Литература во второй части статьи

 

Поделиться с друзьями: