The mandible, an overhanging mechanically suspended structure

Summary

The mandible, owing to its form, surrounding muscles and “position” in the craniofacial unit can be assimilated to an overhanging mechanically suspended structure.

The hypothesis, according to which the temporomandibular joints would be submitted to pressure during mastication should be abandoned on the basis of anatomical and clinical findings. Furthermore, this hypothesis is in disagreement with the results of simulation on a physicomathematical model of the mandible.

Accordingly, it is reasonable to assume that the mandible is a suspended structure and that the elevator muscles of mastication, especially the masseter and medial pterygoid (together forming the mandibular sling), and probably also the anterior belly of the temporalis muscle play a twin role in the suspension of this bone. These muscles obviously command the movement of closure. They also constitute the suspensory apparatus of the mandible and, by mechanical computation, should display a certain degree of elasticity and undergo most of the mechanical constraints developed during mastication.

One can also consider the cranio-facio-mandibulo-hyoid group as a suspended structure. The comparison of this type of system to the basic principles of servo-robotics allows to understand that such a structure is capable of extremely precise movements in all spatial planes with a minimum of effort.

Résumé

De par sa forme même, son environnement musculaire et sa ≪situation≫ dans l'ensemble cranio-facial, la mandibule peut être assimilée à une structure suspendue mécaniquement en porte à faux.

L'hypothèse selon laquelle les articulations temporo-mandibulaires subissent des pressions au cours de la mastication doit être abandonnée pour des raisons anatomiques et cliniques. Elle est de plus infirmée par le calcul et les expériences de simulation sur modèle physico-mathématique.

Il est donc logique d'admettre que la mandibule est une structure suspendue, et que les muscles manducateurs élévateurs, tout particulièrement les muscles masseter, ptérygoïdien médial (qui constituent la fronde mandibulaire) et probablement aussi le ventre antérieur du muscle temporal jouent un double rôle: ils commandent évidemment le mouvement de fermeture mais ils constituent aussi un dispositif de suspension de la mandibule devant par calcul présenter une certaine élasticité, et subissant l'essentiel des contraintes développées au cours de la mastication.

On peut également considérer l'ensemble cranio-facio-mandibulo-hyoïdien lui-même comme une structure suspendue. La comparaison d'un tel type de système avec les principes utilisés en robotique asservie, permet de comprendre qu'un tel type de structure autorise une extrême précision des mouvements dans les trois plans de l'espace avec la mise en jeu d'efforts minimum.