บทความเรื่องแรงที่ใช้เคลื่อนฟัน
เมื่อมีแรงมากระทำต่อวัตถุ และแรงนั้นมากกว่าแรงต้านที่ทำให้วัตถุอยู่นิ่ง จะทำให้วัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร่ง ในทิศเดียวกับแรงนั้น ยิ่งแรงที่มากระทำมีมากเท่าไรวัตถุก็จะเคลื่อนที่ด้วยความเร่งมากขึ้นเท่านั้น คนที่เรียนฟิสิกส์มาคงจะคุ้นๆ กับประโยคนี้ เพราะนี่คือกฎการเคลื่อนที่ของนิวตันข้อที่สองนั่นเอง ยิ่งแรงยิ่งเร็ว แล้วแรงที่ใช้เคลื่อนฟันเป็นแบบนี้หรือไม่ ?
มีการศึกษาขนาดของแรงที่ใช้เคลื่อนฟันในการจัดฟัน พบว่าการใช้แรงที่มากจะทำให้เส้นเอ็นปริทันต์ในด้านที่มีทิศเดียวกับการเคลื่อนที่ (pressure side) มีเลือดไปเลี้ยงลดลง จนถึงจุดที่เส้นเลือดถูกทำลาย จนไม่มีเลือดไปเลี้ยงเลยและเกิดการตายของเซลล์บริเวณเอ็นยึดปริทันต์ ฟันจะหยุดเคลื่อนที่ชั่วคราวจนกว่าจะมีการสลายส่วนที่ตายหมด ฟันจึงกลับมาเคลื่อนได้อีกครั้ง นั่นคือการใช้แรงมากเกินไม่ได้ช่วยให้ฟันเคลื่อนเร็วขึ้นแต่กลับทำให้ฟันเคลื่อนได้ช้าลงด้วย
แรงที่ใช้เคลื่อนฟันควรเป็นแรงน้อยๆ (Light force) และมีเวลายาวนานเพียงพอที่จะทำให้เซลล์เกิดการตอบสนองเพื่อทำให้ฟันเคลื่อนที่ (ดูตารางด้านล่างประกอบ) เมื่อมีการใช้แรงเบาๆ ในช่วง 1-2 วินาทีแรก จะทำให้เลือดบริเวณเอ็นยึดปริทันต์ลดลง และในขณะเดียวกันของเหลวในช่องว่าง บริเวณเอ็นยึดปริทันต์ (PDL space) จะถูกแรงบีบจนออกมาด้านนอกช่องว่าง ฟันก็จะเคลื่อนที่ภายในเบ้าฟัน ต่อมาใน 1-2 ชั่วโมง จะเกิดการเปลี่ยนแปลงโดยเกิดการสร้างสารเคมีกระตุ้นให้เซลล์เกิดการทำงานเพิ่มขึ้น มีการเปลี่ยนแปลงระดับของเอนไซน์ต่างๆ ถ้าได้รับแรง 4-6 ชั่วโมง จะทำให้เซลล์ผลิต ไซคลิกอะดีโนซีนโมโนฟอสเฟส (cAMP) ซึ่งเป็นโมเลกุลที่ส่งสัญญาณให้เซล์เพิ่มจำนวนและเกิดการเปลี่ยนแปลงรูปร่างภายในเอ็นยึดปริทันต์ แต่ถึงจะเปลี่ยนแปลงรูปร่างแต่ฟันก็ยังไม่เกิดการเคลื่อนที่ ฟันจะเริ่มเคลื่อนที่เมื่อได้รับแรงต่อเนื่องมากกว่า 4-6ชั่วโมง ต่อวัน ประมาณ 2 วันติดกัน นั่นคือ ถ้าเราใส่อุปกรณ์จัดฟันแบบถอดได้ น้อยกว่า 4-6 ชั่วโมง ต่อวัน ก็จะไม่เกิดการกระตุ้นที่เพียงพอที่ทำให้ฟันเคลื่อนที่ (ตารางด้านล่าง ดัดแปลงจาก Contemporary Orthodontics, by W.R.Proffit, 2007)

เมื่อเนื้อเยื่อได้รับแรงจะเกิดการอักเสบ ซึ่งการอักเสบเป็นกระบวนการปกติที่ร่างกายใช้ตอบสนองต่อสิ่งที่ทำให้เกิดการบาดเจ็บเพื่อกำจัดสิ่งแปลกปลอมออกไป และซ่อมแซมเนื้อเยื่อที่ผิดปกติให้กลับมาเหมือนเดิม ในกระบวนการอักเสบจะอาศัยเซลล์และเนื้อเยื่อหลายชนิด รวมทั้งสารเคมีที่ทำหน้าที่เป็นสื่อในการชักนำเซลล์ให้เกิดการเปลี่ยนแปลงขึ้นตัวอย่างสารเคมีที่เป็นสื่อเช่น พรอสต้าแกลนดิน ไนตริกออกไซด์ อินเตอร์ลิวคิน เป็นต้น


เพื่อให้ฟันเคลื่อนที่ “เซลล์สลายกระดูก (osteoclats)” จะถูกสร้างขึ้นเพื่อให้เกิดการสลายกระดูกบริเวณที่ฟันเคลื่อนไป (pressure side) การสร้างกระดูกจาก ”เซลล์สร้างกระดูก (osteoblast)” จะเกิดขึ้นในด้านที่เส้นเอ็นถูกยืดออก (tension side) หรือเมื่อฟันเคลื่อนมาถึงตำแหน่งสุดท้ายเซลล์สร้างกระดูก (osteoblast) ก็จะมาสร้างกระดูกในด้านที่ฟันเคลื่อนไปด้วยและเกิดการการสร้างเส้นเอ็นปริทันต์มายึดผิวรากฟันกับผิวกระดูกเบ้าฟัน (lamina dura) เช่นเดิม “พลอสตาแกลนดินอี“ (ProstaglandinE) มีคุณสมบัติในการกระตุ้นการทำงานทั้งเซลล์สร้างกระดูกและเซลล์สลายกระดูก มันจึงเป็นสื่อกลางที่สำคัญในการเคลื่อนของฟัน
ฮอร์โมนพาราไธรอยด์ (parathyroid hormone) เป็นฮอร์โมนที่เกี่ยวข้องกับการควบคุมสมดุลแร่ธาตุแคลเซียมและฟอสเฟตในเลือด แคลเซียมเป็นแร่ธาตุที่มีความสำคัญต่อการทำงานของเซลล์และระบบต่างๆ ของร่างกาย ได้แก่ การหลั่งฮอร์โมน การทำงานของกล้ามเนื้อ ช่วยในการส่งสัญญาณระบบประสาท ควบคุมเอ็นไซม์ การลำเลียงสารต่างๆ เข้าออกเซลล์ ร่างกายจึงมีกลไกในการควบคุมระดับแคลเซี่ยมในเลือดอย่างดีโดยอาศัยฮอร์โมนดังกล่าว ต่อมพาราไธรอยด์จะคอยตรวจจับระดับแคลเซียมในเลือดตลอดเวลา เมื่อระดับแคลเซี่ยมในเลือดต่ำจะสร้างฮอร์โมนพาราไธรอยด์ ขึ้นทันที แล้วปล่อยไปกระแสเลือดเพื่อทำให้ระดับแคลเซียมกลับมาอยู่ในภาวะปกติ จากนั้นจะถูกทำลายภายในสองชั่วโมง พาราไธรอยด์ฮอร์โมนจะออกฤทธิ์ในการเพิ่มระดับแคลเซี่ยมในเลือดโดยอวัยวะที่มีตัวรับ (recepter) ฮอร์โมนพาราไธรอยด์โดยตรงคือ ไต และกระดูก โดยมีกลไกดังนี้ (ดูภาพด้านล่างประกอบ)
1.พาราไธรอยด์ฮอร์โมน (PTH) ออกฤทธิ์ทำให้ไต ลดการขับแคลเซี่ยมออกทางปัสสาวะ เพิ่มการดูดกลับแคลเซี่ยมเข้าสู่กระแสเลือด
2.พาราไธรอยด์ฮอร์โมนกระตุ้นให้ไตหลั่งเอนไซม์ 1แอลฟ่าไฮดรอกซีเลส (1alpha-hydroxylase) ซึ่งจะเป็นตัวที่ทำให้วิตามินดีที่สะสมที่ตับ (25-hydroxyvitamin D) เปลี่ยนเป็นวิตามินดีในกระแสเลือด (1,25 dihydroxy vitamin D)
3.วิตามินดีในกระแสเลือด (1,25 dihydroxy vitamin D) กระตุ้นลำไส้เล็กให้เพิ่มการดูดซึมแคลเซี่ยมจากอาหารเข้าสู่กระแสเลือด
4.พาราไธรอยด์ฮอร์โมน และ วิตามินดีในกระแลือด (1,25 dihydroxy vitaminD) จะกระตุ้นให้เซลล์สร้างกระดูก (Osteoblast) หลั่งสาร “M-CSF” ซึ่งทำหน้าที่กระตุ้นให้สเต็มเซลล์เปลี่ยนเป็นเซลล์สลายกระดูกขั้นต้น (Osteoclast precursor) จากนั้นจะกลายเป็น “Preosteoclast”
5.พาราไธรอยด์ฮอร์โมน กระตุ้นเซลล์สร้างกระดูก (Osteoblast) ให้ผลิต RANKL
6.พาราไธรอยด์ฮอร์โมน กระตุ้นเซลล์กระดูกออสทีโอไซต์ (Osteocyte) ให้ผลิต RANKL จากภายในกระดูกออกสู่กระแสเลือด
7.เมื่อ RANKL จับกับ RANK บนผิวเซลล์ “Preosteoclast” จะเปลี่ยนเป็นเซลล์สลายกระดูก “Osteoclast”
8.เซลล์สลายกระดูก “Osteoclast” ละลายโครงสร้างผลึกกระดูก ได้แคลเซี่ยมและฟอสเฟต ในกระแสเลือด
9.ระดับฟอสเฟตในเลือดเพิ่มขึ้นจากการละลายกระดูกทำให้ไตเพิ่มการขับฟอสเฟตออกทางปัสสาวะ

การตอบสนองเมื่อได้รับแรงที่มากในการเคลื่อนฟัน (Heavy force)
การเกิดเหตุการณ์จะแตกต่างกัน ถ้าแรงที่ใช้เคลื่อนฟันมีขนาดมากพอที่จะทำให้เกิดการอุดตันของเส้นเลือด และทำให้ไม่มีเลือดไปเลี้ยงบริเวณเส้นเอ็นยึดปริทันต์ (PDL) ถ้าเหตุการณ์นี้เกิดขึ้น จะเกิดการตายของเนื้อเยื่อจากการขาดเลือด (sterilenecrosis) ภายในบริเวณเอ็นยึดปริทันต์ที่ถูกบีบอัด (pressure side) ในการจัดฟันมันเป็นเรื่องยากที่จะหลีกเลี่ยง การตายของเนื้อเอ็นยึดปริทันต์จากการขาดเลือดไปเลี้ยงแต่อย่างน้อยควรจะควบคุมให้เกิดบริเวณนี้น้อยที่สุดซึ่งทำได้โดย การปล่อยแรงที่ใช้เคลื่อนฟันเป็นระยะๆ ในขณะเดียวกันต้องรักษาแรงเป็นเวลานานเพียงพอที่จะกระตุ้นเซลล์ให้เกิดการตอบสนอง ซึ่งการใช้แรงลักษณะนี้จะช่วยรักษาให้เนื้อเยื้อไม่เกิดการตายอย่างสมบูรณ์ อย่างไรก็ตามในปัจจุบันยังไม่มีวิธีปฎิบัติที่สามารถนำไปใช้ได้ แต่ในอนาคตอาจเป็นไปได้ ที่จะใช้แรงที่เป็นจังหวะปล่อยและดึง และในขณะดึงก็ต้องเกิดนานพอที่จะกระตุ้นเซลล์ด้วย โดยอาจมีการพัฒนาคุณสมบัติบัติของสปริงที่ใช้ดึงฟันให้ได้ตามต้องการ
Effect of orthodontic force on blood flow in the periodontal ligament

กระบวนการนี้คือการสลายสิ่งที่ไม่ต้องการหรือเรียกว่า “Undermining resorption” เมื่อเกิดการตายจากการขาดเลือดจะเกิดไฮยาลิไนซ์ (Hyalinization) และเกิดการสลายไฮยาไนซ์ (undermining resorption) จะทำให้การเคลื่อนของฟันช้าลงเนื่องจาก
1.ต้องรอการตอบสนองของเซลล์ในไขกระดูกในการทำลายเนื้อเยื่อตายซึ่งใช้เวลาหลายวัน
2.เซลล์สลายกระดูกต้องสลายกระดูกจากชั้นในสู่ผิวด้านนอกซึ่งมีความหนาเพื่อจะเข้าไปยังบริเวณที่เกิดเนื้อตาย และทำลายบริเวณที่เกิดไฮยาลิไนซ์ (Hyalinization) ซึ่งเรียกว่า “Undermining resorption” จนในที่สุดฟันก็เคลื่อนที่ไปได้
ในขณะที่การใช้แรงการใช้แรงมาก 300 cN อย่างต่อเนื่องโดยไม่หยุดพัก จนถึงวันที่ 40 เมื่อนำเนื้อเยื่อมาตรวจดูจะพบว่าการสลายเนื้อเยื่อตาย (Undermining resorption) ที่เคยเกิดในวันแรกๆ หายไป บริเวณที่เกิดเนื้อตายไฮยาลิไนซ์เพิ่มขึ้น เกิดบริเวณเนื้อตายอย่างสมบูรณ์
1.ฟันเข้าช้าหรือเร็วขึ้นอยู่กับความแตกต่างในแต่ละคน
2.การใช้แรงมากไม่ได้ช่วยให้ฟันเคลื่อนเร็วกว่าการใช้แรงน้อย
3.การหลีกเลี่ยงการตายของเอ็นยึดปริทันต์ จะทำให้ฟันเคลื่อนที่ได้เร็วกว่า และยังเกิดการเจ็บปวดน้อยกว่าด้วย
4.การเกิดเนื้อเยื่อตาย (Hyalinization) สามารถพบได้ทั้งการใช้แรงมากและน้อย
5.เมื่อเกิดเนื้อเยื่อตาย (Hyalinization) จะจำกัดการเคลื่อนของฟัน (ฟันไม่เคลื่อนหรือเคลื่อนช้าลง)
6.การใช้แรงที่น้อย ถึงแม้จะเกิดเนื้อตายแต่จะมีพื้นที่ไม่มาก
7.ร่างกายมีกลไกจำกัดบริเวณที่เกิดเนื้อเยื่อตายและสลายเนื้อเยื่อตาย (Undermining resorption)
8.การใช้แรงมากอย่างต่อเนื่องทำให้เกิดบริเวณเนื้อตายที่ขยายวงกว้าง ทำให้ฟันเคลื่อนช้าลงมาก
9.การเคลื่อนฟันในอุดมคติจะใช้แรงน้อยๆ อย่างต่อเนื่อง ทำให้ฟันเคลื่อนอย่างราบรื่นไปเรื่อยๆ ไม่สะดุด (Frontal resorption)
10.การเคลื่อนของฟันในทางคลินิกมักจะเกิดแบบขั้นบันได เคลื่อนแล้วหยุดสลับกันเนื่องจากมักเกิดการตายของเนื้อเยื่อบริเวณเล็กๆ และเกิดขั้นตอนการสลายไฮยาลิไนซ์ดังนั้นฟันจึงมีการเคลื่อนแล้วหยุดสลับกัน (เกิดทั้งFrontal และ Undermining resorption)