微創(chuàng)拔牙的剛體力學(xué)分析

華成舸

口腔疾病研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，國(guó)家口腔疾病臨床研究中心，四川大學(xué)華西口腔醫(yī)院口腔頜面外科，成都 610041

·專(zhuān)家論壇·

微創(chuàng)拔牙的剛體力學(xué)分析

華成舸

口腔疾病研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，國(guó)家口腔疾病臨床研究中心，四川大學(xué)華西口腔醫(yī)院口腔頜面外科，成都 610041

近年來(lái)，微創(chuàng)技術(shù)在齒槽外科的應(yīng)用日益普及，但在復(fù)雜牙尤其是阻生牙的拔除術(shù)中，囿于傳統(tǒng)拔牙原理的限制，微創(chuàng)技術(shù)的運(yùn)用并不徹底，使得手術(shù)創(chuàng)傷無(wú)法減小到最小程度。本文將從剛體力學(xué)基礎(chǔ)原理出發(fā)，對(duì)牙拔除術(shù)的阻力及消除方法進(jìn)行分析，為微創(chuàng)拔牙的臨床操作提供參考。

拔牙； 微創(chuàng)外科； 剛體力學(xué)

隨著近年來(lái)醫(yī)療裝備和手術(shù)器械的發(fā)展，微創(chuàng)外科已深入人心[1-2]。微創(chuàng)拔牙技術(shù)發(fā)端于高速渦輪鉆機(jī)在牙科的應(yīng)用，并隨著種植技術(shù)的成熟而得到普及[2-3]。然而，在復(fù)雜牙拔除術(shù)尤其是阻生牙的拔除術(shù)中，由于牙齒位置和形態(tài)的變異、操作術(shù)野和入路的限制、鄰近解剖結(jié)構(gòu)關(guān)系復(fù)雜等原因，使得微創(chuàng)技術(shù)的應(yīng)用受到限制。如何在消除骨阻力的同時(shí)盡量減少對(duì)骨組織的損傷，成為臨床操作的突出難點(diǎn)。本文將從剛體力學(xué)原理出發(fā)，對(duì)牙拔除中的阻力消除進(jìn)行探討。

1 牙拔除術(shù)的創(chuàng)傷

在牙拔除術(shù)中，創(chuàng)傷主要包括軟組織創(chuàng)傷、骨組織創(chuàng)傷、鄰牙或牙根的損傷、關(guān)節(jié)創(chuàng)傷、頸椎創(chuàng)傷和心理創(chuàng)傷[2,4]。

1.1 軟組織創(chuàng)傷

軟組織創(chuàng)傷主要來(lái)源于切口、翻瓣、不良的復(fù)位和縫合等，與手術(shù)入路的選擇密切相關(guān)。

1.2 骨組織創(chuàng)傷

除了復(fù)雜牙拔除時(shí)，去骨操作帶來(lái)的骨質(zhì)缺損的損傷外，傳統(tǒng)拔牙術(shù)中，牙齒的脫位必然伴隨著牙槽窩的擠壓變形，這一損傷具有傳遞性，脫位所用的力量越大，以骨小梁擠壓斷裂為主的骨創(chuàng)傷的范圍越大。極端的情況下，可以導(dǎo)致骨折。骨創(chuàng)傷是微創(chuàng)拔牙技術(shù)需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。

1.3 鄰牙或牙根的損傷

主要見(jiàn)于埋伏牙的拔除，埋伏牙與鄰牙關(guān)系緊密，可在術(shù)中由于去骨較多、渦輪機(jī)對(duì)鄰牙牙根的損傷和埋伏牙脫位時(shí)的擠壓等原因造成。尚未發(fā)育完成的牙根可能與埋伏牙緊貼而無(wú)骨性分隔，在搔刮牙槽窩時(shí)也可能造成損傷。

1.4 關(guān)節(jié)創(chuàng)傷

關(guān)節(jié)創(chuàng)傷多見(jiàn)于下頜牙的拔除，可以由使用牙鉗用力擺動(dòng)、牙挺的撬動(dòng)和術(shù)中敲擊等導(dǎo)致，部分患者關(guān)節(jié)功能原本就不佳，長(zhǎng)時(shí)間的大張口狀態(tài)即可導(dǎo)致術(shù)后急性的關(guān)節(jié)滑膜炎。

1.5 頸椎創(chuàng)傷

頸椎創(chuàng)傷主要表現(xiàn)為椎體的錯(cuò)位和頸部肌肉的扭傷，這個(gè)主要與術(shù)中體位和頭靠的位置、術(shù)中患者頸部過(guò)于放松、術(shù)中用力過(guò)大等有關(guān)，甚至可能導(dǎo)致寰樞關(guān)節(jié)的錯(cuò)位和半脫位、椎間盤(pán)突出加重等術(shù)后反應(yīng)。

1.6 心理創(chuàng)傷

一次不順利的拔牙經(jīng)過(guò)、嚴(yán)重的術(shù)后反應(yīng)以及術(shù)后感染等，都可以在患者心理上造成影響，使得患者作出不利于自己的決定從而影響口腔整體的健康。

并不是每一例病例都會(huì)遇到上述的所有創(chuàng)傷，但不管是何種創(chuàng)傷，均與拔牙時(shí)局部、下頜骨和頭部的受力有關(guān)，故減小牙拔除術(shù)中術(shù)者的用力和手術(shù)時(shí)間，是微創(chuàng)拔牙應(yīng)遵循的基本原理。

2 傳統(tǒng)拔牙技術(shù)中的力學(xué)原理和應(yīng)用

傳統(tǒng)拔牙技術(shù)中，為了讓牙齒或牙根脫位，主要依靠壓縮牙槽骨骨質(zhì)、擴(kuò)大牙槽窩來(lái)去除阻力而脫位。牙鉗使用時(shí)頰舌向搖動(dòng)即是為了達(dá)到這個(gè)目的。牙挺使用的力學(xué)原理，有杠桿原理、輪軸原理和楔的原理[5]。這幾個(gè)原理都是省力杠桿的原理，也就是達(dá)到術(shù)者用較小的力量獲得對(duì)牙齒或牙根較大擠壓和脫位的力量，使牙槽窩受擠壓擴(kuò)大，牙齒脫位。在此過(guò)程中，必然伴有較大的創(chuàng)傷。另外，對(duì)于無(wú)法鉗夾和安放牙挺的殘根、斷根，為了減除阻力，往往需要去除較大量的骨質(zhì)，從而造成骨質(zhì)的創(chuàng)傷，術(shù)后常有較為嚴(yán)重的創(chuàng)傷反應(yīng)。

近20余年來(lái)發(fā)展起來(lái)的，借助于特殊器械的微創(chuàng)拔牙技術(shù)，其原理則是利用特殊器械，解除牙根周?chē)乐苣さ臓窟B，從而使牙齒脫位[1]，這些技術(shù)在牙根有彎曲、扁根、膨大等情況下，由于骨質(zhì)的阻礙，是無(wú)法順利脫位的。

20世紀(jì)60年代以后，隨著渦輪牙鉆引入口腔臨床，其在牙科手術(shù)中的使用范圍不斷擴(kuò)大。不同設(shè)計(jì)的手機(jī)和鉆針，應(yīng)用于不同的專(zhuān)業(yè)不同的牙科手術(shù)，牙拔除術(shù)的方法也隨之得到了徹底的改變[6]。近幾十年來(lái)，各種牙槽外科的專(zhuān)著都涉及到了渦輪鉆等牙科和外科動(dòng)力系統(tǒng)在拔牙術(shù)中的應(yīng)用[7]。但多為結(jié)合具體案例的方法描述，對(duì)其中的力學(xué)原理的分析較為少見(jiàn)[7-10]，故對(duì)于初學(xué)者常較難掌握。筆者在眾多同仁的工作基礎(chǔ)上對(duì)渦輪鉆拔牙涉及到的拔牙力學(xué)原理進(jìn)行了概括總結(jié)。

3 切割拔牙的微創(chuàng)力學(xué)原理

多數(shù)情況下，牙根是一個(gè)不規(guī)則椎體，牙槽窩的外形也與其相匹配，所以牙根要順利脫位就需要克服牙槽窩的約束力，傳統(tǒng)拔牙就是通過(guò)擠壓牙槽窩，使牙槽窩骨壁變形、擴(kuò)大，從而解除其對(duì)牙根的剛性約束。若牙槽窩不變形，則牙根就無(wú)法通過(guò)簡(jiǎn)單的移動(dòng)或滑動(dòng)來(lái)脫位。渦輪鉆拔牙如果希望通過(guò)切割牙齒（根）的辦法來(lái)解除其脫位的阻力，則力學(xué)原理就應(yīng)遵從剛體力學(xué)原理。

剛體是指一個(gè)物體在運(yùn)動(dòng)中和受外力作用后，形狀和大小不變，而且內(nèi)部各點(diǎn)的相對(duì)位置不變的物體[11]?？梢园蜒例X看作是一個(gè)剛體，把牙槽窩看成是剛性限制。絕對(duì)的剛體只是一種理想模型，因?yàn)槿魏挝矬w在受力作用后，都或多或少有變形。牙槽窩骨質(zhì)在牙拔除過(guò)程中很可能出現(xiàn)形變，如果變形的程度相對(duì)于物體本身的幾何尺寸來(lái)說(shuō)極為微小，那么，在研究物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，其形變就可以忽略不計(jì)。通過(guò)合理的力學(xué)設(shè)計(jì)，讓牙齒在脫位過(guò)程中盡量減小對(duì)牙槽骨的壓力，將牙槽骨的形變控制在最小范圍，就能達(dá)到微創(chuàng)的目的。而牙齒的無(wú)阻力或微阻力脫位，減小了頜骨的受力，同時(shí)也就保護(hù)了顳下頜關(guān)節(jié)和頸椎。

3.1 剛體平動(dòng)與斜面原理

這個(gè)實(shí)際上是最簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)力學(xué)原理，物體O受到周?chē)矬w的抱持緊固而不易脫位，為了便于脫位，可以通過(guò)切割，人為地形成一個(gè)斜面，而沿著這個(gè)斜面，A將非常容易脫位，斜面越大，內(nèi)摩擦角α越小，阻力越小。而A脫位后，B就失去了周?chē)M織的抱持緊固而易于脫位（圖1）。具體操作時(shí)，需要根據(jù)操作的可及性，靈活設(shè)計(jì)斜面的方向，必要時(shí)可多次分牙。

3.2 榫楔原理

在中國(guó)傳統(tǒng)木工和建筑中，為了緊固兩個(gè)直角相交的部件，常常用到榫楔，以達(dá)到緊固的目的。在拔牙中，可以通過(guò)切割，形成一個(gè)“楔子”，然后先把“楔子”取出，這樣兩端的組織就容易脫位了（圖2）。

3.3 弧形差動(dòng)原理

通常情況下，對(duì)于彎曲的牙根，前面所說(shuō)的斜面原理和榫楔原理多無(wú)法起作用，這時(shí)真正能夠利用的是剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)中的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)原理。而非常有利的是，由于牙周膜的存在，使得牙槽窩對(duì)牙的限制并不完全是剛性的。如果牙根弧度合適，器械可以從其凸面進(jìn)入，就可以較輕松地使其脫位，而不對(duì)牙槽窩形成明顯的擠壓（圖3）。而有時(shí)，由于器械只能從凹面進(jìn)入，牙根脫位時(shí)就會(huì)遇到較大的阻力（圖3），從而需要通過(guò)進(jìn)一步的切割，改變牙根脫位的運(yùn)動(dòng)軌跡，從而達(dá)到接近無(wú)阻力脫位的效果。

圖1 斜面原理Fig1 The slope principle

圖2 榫楔原理Fig2 The wedge principle

圖3 牙根弧形與脫位阻力Fig3 The relationship between the curve and dislocation of the root

3.3.1 轉(zhuǎn)動(dòng)軸心與圓弧運(yùn)動(dòng) 這一原理在前傾或水平阻生智齒的拔除中運(yùn)用最廣?？梢酝ㄟ^(guò)改變牙體轉(zhuǎn)動(dòng)脫位時(shí)的運(yùn)動(dòng)軸心，來(lái)改變牙體上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向（圖4），從而避開(kāi)阻力而使牙齒脫位。但在此過(guò)程中，牙槽窩的擠壓變形仍不可避免。尤其是舌側(cè)骨板的骨折，更是經(jīng)常發(fā)生的事件。要進(jìn)一步減少對(duì)牙槽窩的擠壓，則需要對(duì)牙根進(jìn)行進(jìn)一步的切割。

3.3.2 轉(zhuǎn)動(dòng)軸、轉(zhuǎn)動(dòng)半徑與差動(dòng) 對(duì)于粗大、彎曲的牙根，要消除脫位的阻力，可以通過(guò)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸心，使得牙根在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，能順著彎曲的牙槽窩而脫位，這涉及轉(zhuǎn)動(dòng)半徑與差動(dòng)的原理，即在一個(gè)剛性物體上某一點(diǎn)施加同樣的力量，由于轉(zhuǎn)動(dòng)軸心的變化，這一剛體其他點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向?qū)l(fā)生變化。牙根脫位過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)支點(diǎn)也就是運(yùn)動(dòng)軸心點(diǎn)的位置變化，直接導(dǎo)致牙根受力時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)半徑的變化，并進(jìn)一步影響牙根根尖部位的運(yùn)動(dòng)方向和角動(dòng)量，從而使其易于脫位（圖5、6）。

圖4 轉(zhuǎn)動(dòng)軸心與圓弧運(yùn)動(dòng)Fig4 The relationship between the centre and movement on the circle

4 力學(xué)原理在牙拔除術(shù)中應(yīng)用的注意事項(xiàng)

上述力學(xué)原理在運(yùn)用中仍需要結(jié)合具體情況，靈活運(yùn)用，畢竟在口內(nèi)操作時(shí)，器械進(jìn)入角度和深度都會(huì)受到限制，牙根的變異也較大，故而在運(yùn)用中，尚需注意以下幾方面的問(wèn)題和技巧。

4.1 剖牙的深度和角度

這個(gè)常常只能估算，但在估算中難免有偏差，而這個(gè)偏差需要醫(yī)生不斷積累臨床經(jīng)驗(yàn)來(lái)獲得。如圖6所示的牙根，切割時(shí)應(yīng)盡可能去除牙根最寬部位，以利于剩余牙根的活動(dòng)。雖然可能通過(guò)制作導(dǎo)航件來(lái)解決此類(lèi)問(wèn)題，但為拔牙而設(shè)計(jì)一個(gè)導(dǎo)航件，從時(shí)間和費(fèi)用上考慮并不經(jīng)濟(jì)。

4.2 剖牙的部位和方向

隨著錐形束CT的推廣和普及，可以在術(shù)前就仔細(xì)分析阻力部位和方向，從而設(shè)計(jì)剖牙的部位和方向。

4.3 變向原理

因?yàn)榻馄史轿坏南拗疲窝罆r(shí)器械多數(shù)是從前方進(jìn)入的，并不能在每個(gè)拔牙的案例中實(shí)現(xiàn)理想的脫位根形，但上述原理可以幫助分析牙齒難以脫位的原因，而實(shí)際操作中，則可以通過(guò)變向的原理，來(lái)達(dá)到較為輕松地脫位的微創(chuàng)效果（圖7）。

圖6 剖根的深度和差動(dòng)Fig6 The depth of splitting and the differential motion

圖7 變向原理Fig7 The intentional change of dislocation direction

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（本文采編 石冰）

Geostatics in minimally invasive surgical exodontias

Hua Chengge. (State Key Laboratory of Oral Diseases, National Clinical Research Center for Oral Diseases, Dept. of Oral and Maxillofacial Surgery, West China Hospital of Stomatology, Sichuan University, Chengdu 610041, China)

Minimally invasive technology is popularly applied in alveolar surgery. However, constrained by the traditional mechanics principle, minimally invasive techniques are not thoroughly implemented in complicated procedures, such as impacted tooth extraction. In these procedures, bone injury is difficult to restrict to the mildest degree. In this paper, the basic principle of geostatics is applied to analyze the obstacles and their elimination in tooth extraction to provide the foundation for minimally invasive tooth extraction.

exodontics; minimally invasive surgery; geostatics

R 782.11

A

10.7518/hxkq.2017.02.002

2016-11-12；

2017-02-13

華成舸，主任醫(yī)師，博士，E-mail：huacg@163.com

華成舸，主任醫(yī)師，博士，E-mail：huacg@163.com

Correspondence: Hua Chengge, E-mail: huacg@163.com.