數(shù)字化正畸中前牙轉(zhuǎn)矩設(shè)計的比較

趙志河

口腔疾病研究國家重點實驗室 國家口腔疾病臨床醫(yī)學研究中心

四川大學華西口腔醫(yī)院正畸科 成都610041

良好的前牙轉(zhuǎn)矩，不僅對微笑美觀有顯著影響，還有利于前牙覆覆蓋關(guān)系的建立、力的傳導(dǎo)、牙周健康、顳下頜關(guān)節(jié)健康、后牙尖窩咬合關(guān)系的建立以及正畸治療的穩(wěn)定。當前牙牙冠唇舌向傾斜度不正常時，可導(dǎo)致上下切牙接觸不良，牙齒繼續(xù)萌出，形成深覆。此外，上頜切牙過分直立，可能導(dǎo)致拔牙間隙不能完全關(guān)閉，若強行關(guān)閉拔牙間隙會造成后牙前移，使后牙呈遠中關(guān)系。有學者[3]采集錐形束CT（cone beam com?puted tomography，CBCT）圖像進行研究，發(fā)現(xiàn)多數(shù)切牙的牙根并非位于牙槽骨中心，而是位于牙槽骨偏唇側(cè)位置。在關(guān)閉間隙和壓低前牙的過程中，牙根轉(zhuǎn)矩失控易造成前牙骨開窗、骨開裂。如果切牙已經(jīng)發(fā)生內(nèi)傾，此時再通過控根移動使牙齒恢復(fù)正常轉(zhuǎn)矩，切牙牙根又易發(fā)生牙根吸收等問題[4]。因此，正畸醫(yī)生應(yīng)當提前意識到轉(zhuǎn)矩控制失敗的風險，應(yīng)對此予以足夠的重視，治療中應(yīng)以預(yù)防轉(zhuǎn)矩失控為主。

數(shù)字化技術(shù)已在口腔正畸領(lǐng)域中得以廣泛應(yīng)用，為轉(zhuǎn)矩控制提供了保障。數(shù)字化診斷技術(shù)，尤其是CBCT 和口內(nèi)掃描技術(shù)或牙頜模型三維數(shù)字化技術(shù)的結(jié)合可以輔助正畸醫(yī)生進行精準的目標位轉(zhuǎn)矩設(shè)計，從而實現(xiàn)更好的轉(zhuǎn)矩控制[5]。而在計算機輔助設(shè)計與制造（computer aided design/computer aided manufacturing，CAD/CAM） 技術(shù)下應(yīng)運而生的個性化矯治器，包括個性化唇側(cè)矯治器、個性化舌側(cè)矯治器和透明矯治器（無托槽隱形矯治器），都屬于以目標為導(dǎo)向的數(shù)字化正畸技術(shù)，即首先確定矯治目標，通過分析預(yù)測選定矯治路線，最后按照預(yù)定安排進行治療。這種以結(jié)果來倒推過程的矯治方式是一種逆向及全局化的思維方式，其特點是“以終為始”，既有統(tǒng)籌性規(guī)劃，又要對細節(jié)和過程進行精準掌控。在設(shè)計矯治目標位時，可參考正常的6 個關(guān)鍵（six keys）及口頜面協(xié)調(diào)六要素（six elements）等進行設(shè)計[1,6]。此外，矯治器的有效率各不相同。據(jù)文獻[7?8]報道，透明矯治器轉(zhuǎn)矩控制的有效率小于50%，而對于屬于固定矯治器的個性化唇、舌側(cè)矯治器而言，由于轉(zhuǎn)矩余隙、托槽形態(tài)和粘接位置差異等問題的存在，轉(zhuǎn)矩控制的有效率也沒有達到100%。因此，在設(shè)計矯治目標位時，可以預(yù)先添加前牙轉(zhuǎn)矩補償，通過過矯治設(shè)計來達到預(yù)防轉(zhuǎn)矩失控的目的。

本文重點論述個性化唇側(cè)矯治器、個性化舌側(cè)矯治器和透明矯治器的前牙轉(zhuǎn)矩控制特點、要點和設(shè)計技巧。

1 個性化唇側(cè)矯治器

個性化唇側(cè)矯治技術(shù)是傳統(tǒng)唇側(cè)矯治器與數(shù)字化技術(shù)相結(jié)合的新型個性化矯治器。1987 年由Dr. Craig Andreiko 發(fā)明，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前已廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外市場。個性化唇側(cè)矯治以患者目標位為主，通過口腔三維掃描和CBCT 數(shù)據(jù)，結(jié)合CAD/CAM 技術(shù)，完成矯治方案，進行生產(chǎn)[9]。

1.1 個性化唇側(cè)矯治器的特點

以個性化唇側(cè)矯治器Insignia 為例，個性化唇側(cè)矯治器具有以下特點。1）根據(jù)患者的目標位設(shè)計生產(chǎn)個性化的托槽轉(zhuǎn)矩，防止正畸矯治過程中轉(zhuǎn)矩丟失造成的骨開窗等情況[10]。對于存在牙周狀況較差或者骨皮質(zhì)較薄等情況的正畸患者，該矯治器可以更精準地控制牙齒的三維移動。2）可以根據(jù)患者的目標位設(shè)計個性化的托槽角度和托槽底板厚度，實現(xiàn)正畸矯治三維方向的控制，達到精準正畸的目的[11]。3）個性化唇側(cè)托槽的弓絲也可實現(xiàn)個性化定制，定制的弓絲具有極高的精準性，并且在系統(tǒng)內(nèi)可選擇鎳鈦（nickel?titanium，NiTi）絲、超彈性鎳鈦（nickeltitanium copperchro?mium，CuNiTi）絲、不銹鋼（stainless steel，SS）絲、β?鈦合金（titanium molybdenum alloy，TMA）絲等不同材質(zhì)的弓絲，從而使轉(zhuǎn)矩得到更有效的表達，無需在弓絲上彎制曲，也無需進行轉(zhuǎn)矩和軸傾角的調(diào)整，做到托槽和弓絲精準一致的表達[12]。4）個性化唇側(cè)托槽可以根據(jù)需要設(shè)計或不設(shè)計轉(zhuǎn)矩補償，從而達到精準的轉(zhuǎn)矩控制，防止前牙轉(zhuǎn)矩失控，覆加深，導(dǎo)致“過山車效應(yīng)”的發(fā)生。5）使用間接粘接，定位準確，使托槽各項數(shù)據(jù)完美表達[13]，牙面殘余粘接劑少，椅旁操作時間短。6）可以提高牙齒的移動速率，縮短矯治時長。有研究[14]表明，與傳統(tǒng)唇側(cè)矯治器相比，個性化唇側(cè)矯治器的矯治時長縮短了約30%。

個性化唇側(cè)矯治器有諸多優(yōu)點，但是也存在一些不足之處。1）若患者托槽脫落后遺失，則需要等待新的個性化托槽重新制作后才能繼續(xù)矯治，等待時間較久。2）唇側(cè)矯治器因矯治器在唇側(cè)牙面，在顏面美觀上會有一定影響。

1.2 加強個性化唇側(cè)矯治器前牙轉(zhuǎn)矩控制的方法

在應(yīng)用個性化唇側(cè)矯治器矯治的病例中，最終目標位的前牙轉(zhuǎn)矩一般按照正常值+7°進行設(shè)計，但前牙非常唇傾的非拔牙矯治患者除外，因為這類患者如果按照正常值設(shè)置轉(zhuǎn)矩可能會導(dǎo)致牙根穿出牙槽骨。唇側(cè)矯治器前牙轉(zhuǎn)矩的過矯治是因為在主弓絲和托槽槽溝之間存在轉(zhuǎn)矩余隙角[15?16]。在0.558 8 mm×0.711 2 mm 托 槽系 統(tǒng)中，弓絲直徑每減少0.025 4 mm，約產(chǎn)生4°的余隙角，0.457 2 mm×0.635 0 mm 弓絲可產(chǎn)生16°的余隙角，0.482 6 mm×0.635 0 mm 弓絲可產(chǎn)生11.4°的余隙角，0.533 4 mm×0.635 0 mm 弓絲的余隙角為4.7°。個性化唇側(cè)矯治器的轉(zhuǎn)矩補償值取決于治療過程中使用的最粗的弓絲。以Insignia 為例，若出現(xiàn)以下情況：1）牙齒唇傾度變化超過4°；2）水平向擴弓超過1 mm；3）矢狀向整體移動超過1.5 mm；此時需要打開前牙及后牙的轉(zhuǎn)矩補償。轉(zhuǎn)矩補償值一般都為正值，除非是前牙非常唇傾的拔牙矯治，內(nèi)收前牙轉(zhuǎn)矩全部喪失都不能達到正常轉(zhuǎn)矩值+7°時。在正畸治療過程中，也可以通過門型輔弓[17]、轉(zhuǎn)矩簧、搖椅弓、主弓絲前牙段加轉(zhuǎn)矩等手段進一步加強前牙轉(zhuǎn)矩控制。

2 個性化舌側(cè)矯治器

舌側(cè)矯治技術(shù)是在20 世紀70—80 年代由美國Kurz 等[18]和日本Fujita[19]提出的。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，舌側(cè)矯治器主要可分為3 種類型：傳統(tǒng)通用型舌側(cè)矯治器、個性化舌側(cè)矯治器和直絲弓舌側(cè)矯治器。佩戴舌側(cè)矯治器具有較好的美觀性，不影響患者的面容美觀[20]。此外，舌側(cè)矯治技術(shù)能應(yīng)用于大多數(shù)的正畸及正畸?正頜聯(lián)合治療病例[21]。因此，舌側(cè)矯治器可以兼顧患者的美觀要求和治療效果，近年來越來越多地應(yīng)用于臨床中。由于托槽位置、弓絲長度、解剖形態(tài)等差異，舌側(cè)矯治技術(shù)與唇側(cè)矯治技術(shù)在生物力學和臨床應(yīng)用方面具有明顯差異，相對來說，舌側(cè)矯治技術(shù)的費用更高。

2.1 個性化舌側(cè)矯治器的特點

以國產(chǎn)個性化舌側(cè)矯治器eBrace為例，個性化舌側(cè)矯治器具有以下特點[22]：1）采用0.457 2 mm×0.635 0 mm 槽溝；2）個性化底板設(shè)計；3）使用間接粘接技術(shù)，定位準確，牙面殘余粘接劑少，椅旁操作時間短；4）使用蘑菇狀弓絲；5）按牙齒表面的形態(tài)制取托槽的底面，面積大且貼合固位更牢，托槽更薄，舒適性更高；6）對于深覆患者，可設(shè)計前牙平面導(dǎo)板；7）后牙區(qū)水平槽溝，開口方向為舌向，便于托槽和鋼絲之間的滑動，可以更好地實現(xiàn)軸傾度控制和擴弓；8）前牙區(qū)垂直槽溝，開口方向為向，弓絲垂直置入前牙區(qū)，可以達到更好的內(nèi)收、壓低、旋轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)矩控制效果。

2.2 生物力學特點

在生物力學上，個性化舌側(cè)矯治器亦具有不同于唇側(cè)矯治器的特征。舌側(cè)矯治器托槽間的間距更小，弓絲的硬度增加，且距牙體長軸更近，對扭轉(zhuǎn)牙的矯治難度增加[23]，因此宜使用高彈性弓絲，如CuNiTi絲、熱激活弓絲、TMA絲。一方面，與托槽位于唇側(cè)時相比，托槽位于舌側(cè)時內(nèi)收前牙及壓低前牙的合力距離牙體阻抗中心更遠，相同大小的內(nèi)收力產(chǎn)生的力矩更大，內(nèi)收過程中前牙更容易丟失轉(zhuǎn)矩而發(fā)生舌傾[21]。另一方面，壓低前牙的壓低力力線距阻抗中心的位置更近，舌側(cè)矯治壓低前牙的效果更加明顯。有研究[24]表明，以上頜第二磨牙作為支抗牙關(guān)閉拔牙間隙時，隨著矯治力的增大，尖牙會出現(xiàn)外翻旋轉(zhuǎn)移動，第二前磨牙和第一磨牙間寬度增加，第二磨牙則內(nèi)翻旋轉(zhuǎn)，出現(xiàn)水平向的“拱形效應(yīng)”趨勢。另外，在舌側(cè)矯治器關(guān)閉間隙過程中，上下頜磨牙支抗強度存在差異，下頜支抗較強，而上頜支抗較弱。

2.3 加強個性化舌側(cè)矯治器前牙轉(zhuǎn)矩控制的方法

由于舌側(cè)矯治技術(shù)在關(guān)閉間隙過程中容易發(fā)生前牙轉(zhuǎn)矩喪失，并且一旦發(fā)生轉(zhuǎn)矩喪失，相比唇側(cè)矯治更難糾正，因此治療時采取措施加強前牙轉(zhuǎn)矩顯得格外重要。具體的方法包括以下幾種：1）在個性化排牙過程中增加前牙轉(zhuǎn)矩，上頜前牙可過矯治+10°～+15°，下頜前牙可過矯治+5°～+7°，過矯治可設(shè)計在目標位牙齒上或者托槽中；2）前牙使用垂直槽溝設(shè)計，更有利于轉(zhuǎn)矩控制；3）用全尺寸的TMA 絲做好轉(zhuǎn)矩預(yù)備后再進行內(nèi)收；4）使用前牙對折結(jié)扎；5）使用輕力內(nèi)收；6）使用長牽引鉤關(guān)閉間隙，使作用力更接近前牙阻抗中心，進一步加強前牙轉(zhuǎn)矩控制。

另外，舌側(cè)矯治系統(tǒng)易發(fā)生尖牙轉(zhuǎn)矩丟失，因此有必要同時控制尖牙轉(zhuǎn)矩。在設(shè)計時應(yīng)根據(jù)初始CBCT 中尖牙牙根和牙槽骨的位置，設(shè)計相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩及補償值（拔牙內(nèi)收的患者默認在前牙2—2托槽上加7°的額外正轉(zhuǎn)矩）。矯治過程中，NiTi絲或者TMA 方絲的前牙段需要扎緊，并使用足夠的時間來表達尖牙的轉(zhuǎn)矩。設(shè)計尖牙托槽長牽引鉤，使用上頜左右側(cè)尖牙牽引，在尖牙上增加轉(zhuǎn)矩。如果出現(xiàn)尖牙轉(zhuǎn)矩喪失，應(yīng)及時換回較大尺寸的NiTi 絲或者TMA 絲，調(diào)整好后再繼續(xù)關(guān)閉間隙。

3 透明矯治器

透明矯治器是近年來興起的一種新型矯治器，通過先進的三維技術(shù)將口內(nèi)情況變成數(shù)字化模型，并且進行三維立體模型的重建，在此基礎(chǔ)上，通過對牙齒位置和牙齒移動的設(shè)計來模擬矯治過程，同時聯(lián)合三維激光快速成形技術(shù)對矯治過程各個步驟的牙頜模型進行快速的三維成形，然后用矯治器的膜片材料壓模形成矯治器[25]。

3.1 透明矯治器的特點

透明矯治器具有美觀度高、舒適程度好、取摘方便和數(shù)字化等特點，但牙齒移動的效率比較低，存在矯治器設(shè)計的矯治效果和實際的矯治效果之間存在差異的問題[26?27]。Kravitz等[28]對37例患者的401 顆前牙進行分析，比較隱形矯治結(jié)束后實際的牙移動量與Clincheck 虛擬預(yù)測值之間的差異，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，前牙牙冠舌向傾斜的有效率較牙冠唇向傾斜更高，分別為53.1%和37.6%。Simon等[7]的研究顯示，切牙轉(zhuǎn)矩表達有效率為42%，當設(shè)計有Power Ridge（壓力嵴）時的表達有效率為51.5%，沒有設(shè)計時有效率為49.1%。

3.2 加強透明矯治器前牙轉(zhuǎn)矩控制的方法

在傳統(tǒng)的固定矯治器拔牙病例中，前牙轉(zhuǎn)矩的過矯治是因為主弓絲和托槽槽溝之間存在轉(zhuǎn)矩余隙角；而在透明矯治器矯治拔牙病例中，前牙轉(zhuǎn)矩的目標位過矯治設(shè)計是因為透明矯治器存在有效率不足的問題，需通過過矯治預(yù)防轉(zhuǎn)矩失控。對于前牙來說，前牙轉(zhuǎn)矩過矯治程度主要依據(jù)以下方面來判斷[29?30]：1）前牙的轉(zhuǎn)矩角度；2）前牙需要內(nèi)收的距離；3）是否采用分步內(nèi)收的方法；4）是否添加了切牙唇側(cè)附件；5）透明矯治器膜片的軟硬程度。

另外，在臨床設(shè)計透明矯治器的時候，可以通過Power Ridge 增加反向力矩來抵抗矯治器施加在牙冠部分的力產(chǎn)生的傾斜移動效應(yīng)[31]，從而更好地實現(xiàn)牙齒的整體移動；但是應(yīng)該引起注意的是，壓力嵴所起的作用有限，并且可能會造成矯治器和牙齒的不貼合，存在“脫套”風險，需要注意加強固位。

3.3 透明矯治器的牙周風險

盡管透明矯治器具有許多優(yōu)點，但正畸醫(yī)生應(yīng)該認識到，這種矯治器僅僅是一種工具，應(yīng)該重視使用過程中的風險，尤其是牙周風險。在使用透明矯治器壓低前牙的時候，前牙往往伴隨著前傾，進而可能出現(xiàn)骨開窗和（或）骨開裂的風險，因此應(yīng)當加強對前牙轉(zhuǎn)矩的控制，以避免骨開窗和（或）骨開裂情況的出現(xiàn)。當然正畸醫(yī)生也應(yīng)該意識到，過度控制前牙轉(zhuǎn)矩會使前牙牙根過多地向舌側(cè)移動，進而導(dǎo)致根尖穿破舌側(cè)骨皮質(zhì)，出現(xiàn)舌側(cè)骨開窗和（或）骨開裂。為了防止上述情況的出現(xiàn)，正畸治療前進行CBCT 分析可以對矯治過程中的牙周風險進行更加準確的評估，也能更好地把握透明矯治器的適應(yīng)證。例如，多數(shù)骨性Ⅲ類患者CBCT 顯示下頜前牙根尖部牙槽骨唇舌向的厚度比牙根本身還薄，使得牙齒如同立在山巔一樣，此類情況應(yīng)該視作透明矯治器的使用禁忌證。在臨床應(yīng)用中，筆者推薦使用帶根骨系統(tǒng)的透明矯治器設(shè)計軟件進行矯治設(shè)計，設(shè)計時應(yīng)做好牙根移動界限的評估，以減少牙周風險。

4 總結(jié)

隨著數(shù)字化技術(shù)在口腔正畸領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，尤其是CBCT 和口內(nèi)掃描技術(shù)或牙頜模型三維重建數(shù)字化技術(shù)的結(jié)合，可以輔助正畸醫(yī)生對前牙進行精準的轉(zhuǎn)矩控制，有利于正畸臨床的精準與高效。然而，個性化唇側(cè)矯治器、個性化舌側(cè)矯治器和透明矯治器還處于發(fā)展階段，各自的生物力學特點，前牙轉(zhuǎn)矩控制方法、設(shè)計技巧和表達效率均不相同，臨床應(yīng)用也存在一定難度和風險。正畸醫(yī)生應(yīng)掌握個性化矯治器的特點，以目標為導(dǎo)向，統(tǒng)籌規(guī)劃，精準掌控，防范正畸過程中可能出現(xiàn)的風險，進一步提高矯治效率。

致謝：本文在撰寫過程中，得到四川大學華西口腔醫(yī)學院口腔正畸教研室李亞禎博士在資料查詢和部分擬稿內(nèi)容方面的幫助，特此致謝！

利益沖突聲明：作者聲明本文無利益沖突。