單側(cè)完全性唇腭裂患者上頜前牽引及擴(kuò)弓治療協(xié)同效應(yīng)的有限元分析

吳珊珊，高朵朵，趙子昂，周建華，馬志博，孫世璋 ，黃 威

(1.石家莊和協(xié)口腔醫(yī)院正畸科 河北 石家莊 050051；2.延安大學(xué)附屬醫(yī)院口腔科 陜西 延安 716000；3.河北醫(yī)科大學(xué)臨床學(xué)院 河北 石家莊 050017；4.河北醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院·口腔醫(yī)院 河北省口腔醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 河北省口腔疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心 河北 石家莊 050017)

唇腭裂為口腔頜面部最常見(jiàn)的一種先天發(fā)育異常性疾病，其中單側(cè)完全性唇腭裂患者約占30%[1]。由于先天發(fā)育缺陷及術(shù)后瘢痕攣縮等原因，該類患者常伴有上頜發(fā)育不足等癥狀[2-3]，上頜前牽引及擴(kuò)弓治療能對(duì)其起到明顯改善作用[4-5]。兩種治療方式的聯(lián)合作用效果與單一效果的比較，既往主要通過(guò)伴有骨性Ⅲ類錯(cuò)牙合畸形的非裂隙患兒進(jìn)行觀察[6-8]，而對(duì)單側(cè)完全性唇腭裂患者研究較少，且關(guān)注點(diǎn)主要為擴(kuò)弓能否提高前牽引效果，而前牽引對(duì)擴(kuò)弓的影響以及聯(lián)合治療是否對(duì)單獨(dú)矯治的不對(duì)稱性產(chǎn)生影響尚未見(jiàn)報(bào)道。本研究通過(guò)三維有限元技術(shù)，在同一模型上分組添加上頜前牽引力、擴(kuò)弓力及聯(lián)合作用力，分析比較其上頜移動(dòng)情況，以期從生物力學(xué)角度為臨床治療提供一定理論參考。

1 材料和方法

1.1 分組添加作用力：在已建立的單側(cè)完全性唇腭裂上頜骨三維有限元模型上[9]（見(jiàn)圖1）分組添加作用力：第一組前牽引力，第二組擴(kuò)弓力，第三組前牽引聯(lián)合擴(kuò)弓力，其中力值大小、方向及作用部位見(jiàn)表1[10]，設(shè)定上頜骨后端的翼頜連接區(qū)為限制面進(jìn)行運(yùn)算[9]。

圖1 單側(cè)完全性唇腭裂上頜骨有限元模型

表1 作用力的設(shè)定[10]

1.2 觀測(cè)點(diǎn)的選取：在健患側(cè)上頜骨牙槽突上由前向后分別對(duì)稱性選取6個(gè)節(jié)點(diǎn)作為觀測(cè)點(diǎn)（見(jiàn)圖2），記錄其矢狀向及橫向位移量。

圖2 觀測(cè)點(diǎn)的選取

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析：選用SPSS 26.0軟件包進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，采用配對(duì)t檢驗(yàn)對(duì)各組位移進(jìn)行組內(nèi)及組間比較，P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 位移云圖的解讀：第一組Z軸方向位移云圖與第三組Z軸方向位移云圖，見(jiàn)圖3。Z軸方向代表了矢狀向，正值代表向前移動(dòng)，負(fù)值代表向后移動(dòng)，數(shù)值的絕對(duì)值代表了位移量，以上兩圖位移趨勢(shì)相近，均以向前移動(dòng)為主且牙槽突前端位移量最大，由前內(nèi)向后外位移量逐漸變小。

圖3 Z軸方向位移云圖

第二組X軸方向位移云圖與第三組X軸方向位移云圖，見(jiàn)圖4。X軸方向代表了橫向，正負(fù)值代表了水平移動(dòng)的方向，數(shù)值的絕對(duì)值代表了位移量，以上兩圖位移趨勢(shì)相近，均由中央裂隙區(qū)向兩側(cè)水平移動(dòng)（橫向?qū)挾仍黾樱┣已啦弁磺岸宋灰屏孔畲?，由前向后位移量逐漸變小。

圖4 X軸方向位移云圖

2.2 位移比較：各組觀測(cè)點(diǎn)位移量及健患側(cè)差值見(jiàn)表2，各組觀測(cè)點(diǎn)位移比較的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析見(jiàn)表3。

表2 各組觀測(cè)點(diǎn)位移量及健患側(cè)差值的絕對(duì)值 （mm，×10-2）

表3 統(tǒng)計(jì)學(xué)比較分析

2.3 小結(jié)：由圖3可知，上頜前牽引及上頜前牽引聯(lián)合擴(kuò)弓治療均會(huì)導(dǎo)致上頜骨前移，由表2～3可知單獨(dú)上頜前牽引健患側(cè)上頜骨前移程度差異明顯，出現(xiàn)前牽不對(duì)稱現(xiàn)象；聯(lián)合擴(kuò)弓治療后，健側(cè)上頜骨前移程度降低，患側(cè)上頜骨前移程度增加，但健患側(cè)上頜前移差異仍明顯；結(jié)合健患側(cè)位移差值比較可知，前牽引組差值明顯大于聯(lián)合組即聯(lián)合擴(kuò)弓治療后，前牽不對(duì)稱現(xiàn)象將有所改善。

由圖4可知，上頜擴(kuò)弓及上頜擴(kuò)弓聯(lián)合前牽引治療均會(huì)導(dǎo)致上頜骨橫向?qū)挾仍黾?，由?～3可知單獨(dú)上頜擴(kuò)弓健患側(cè)上頜骨擴(kuò)弓程度差異明顯，出現(xiàn)擴(kuò)弓不對(duì)稱現(xiàn)象；聯(lián)合前牽引治療后，健患側(cè)上頜骨橫向?qū)挾染忻黠@增加，但健患側(cè)上頜骨擴(kuò)弓差異仍明顯；結(jié)合健患側(cè)位移差值比較可知，擴(kuò)弓組與聯(lián)合組無(wú)明顯差異，即聯(lián)合前牽引治療后，擴(kuò)弓不對(duì)稱現(xiàn)象無(wú)明顯改善。

3 討論

由于矯治方式的區(qū)別，前牽引主要針對(duì)上頜矢狀向發(fā)育不足，擴(kuò)弓則主要改善橫向發(fā)育缺陷，曾有學(xué)者報(bào)道兩種矯治作用可能會(huì)產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)[11]。本研究通過(guò)聯(lián)合力與單一矯治力進(jìn)行比較，觀察其矢狀向及橫向位移差異，以其對(duì)協(xié)同效應(yīng)問(wèn)題進(jìn)行探究。根據(jù)位移云圖可以發(fā)現(xiàn)各組移動(dòng)趨勢(shì)相近，均為由前向后逐漸降低，故觀測(cè)點(diǎn)由前向后選取可代表上頜骨整體移動(dòng)情況，而在對(duì)應(yīng)牙齒的牙槽骨上選取，是由于該投影點(diǎn)相對(duì)穩(wěn)定容易尋找，同時(shí)健患側(cè)觀測(cè)點(diǎn)均為對(duì)稱性選取，方便比較及統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。

曾有學(xué)者提出擴(kuò)弓可有效松解上頜骨縫，起到促進(jìn)前牽效果的目的[12]。學(xué)者們對(duì)伴有骨性Ⅲ類錯(cuò)牙合畸形的非裂隙患者進(jìn)行了大量臨床觀察[13-17]，從而比較聯(lián)合擴(kuò)弓治療與單純前牽引治療在促進(jìn)上頜前移方面有無(wú)差異。部分學(xué)者認(rèn)為擴(kuò)弓能有效提高前牽引效果[13-16]，包括骨性前移量增加，療效縮短等。但仍有相當(dāng)一部分學(xué)者認(rèn)為兩種治療方式在促進(jìn)上頜前移方面無(wú)明顯差異[8,17-18]。由于非裂隙患者與唇腭裂患兒相比存在解剖結(jié)構(gòu)差異，同時(shí)后者受到瘢痕攣縮等因素影響，其結(jié)論尚不能完全代替唇腭裂患者。既往針對(duì)唇腭裂患兒在該領(lǐng)域的研究較少，Elabbassy等[19]曾將28例平均年齡10.8歲的單側(cè)唇腭裂患者分為兩組，第一組僅行鈦板鈦釘支抗的前牽引治療，第二組先行上頜擴(kuò)弓治療，再采取相同方式的前牽治療，發(fā)現(xiàn)兩組在上頜前移量上無(wú)明顯差別。但也有學(xué)者持不同觀點(diǎn)，Dogan等[20]對(duì)30例伴有骨性Ⅲ類錯(cuò)牙合畸形的單側(cè)完全性唇腭裂患者進(jìn)行分組觀察發(fā)現(xiàn)，上頜前牽引聯(lián)合交替擴(kuò)縮弓治療較單純前牽引治療而言，有更加明顯的骨性上頜前移效果。兩者結(jié)果差異可能是由于擴(kuò)弓方式不同造成，但也有研究認(rèn)為對(duì)于非裂隙患者交替擴(kuò)縮弓較單純快速擴(kuò)弓而言，并未顯著增強(qiáng)前牽引效果[21]。本研究認(rèn)為上頜前牽引可有效提高擴(kuò)弓量，從生物力學(xué)角度分析前牽引提高了上頜突度進(jìn)而力臂得到了延長(zhǎng)，在相同橫向擴(kuò)弓力作用下，力矩更大故橫向?qū)挾仍黾印?/p>

單側(cè)完全性唇腭裂患者由于解剖結(jié)構(gòu)缺陷存在發(fā)育不對(duì)稱性，即便完善牙槽突裂植骨，硬腭區(qū)骨缺損仍無(wú)法恢復(fù)。曾有學(xué)者報(bào)道在對(duì)單側(cè)唇腭裂患者施加對(duì)稱性矯治力時(shí)，健患側(cè)上頜會(huì)出現(xiàn)不對(duì)稱移動(dòng)[11]，牙槽突裂植骨可改善其不對(duì)稱性[22]，但聯(lián)合治療是否能對(duì)該不對(duì)稱性產(chǎn)生影響尚未見(jiàn)報(bào)道。本研究發(fā)現(xiàn)在施加對(duì)稱性矯治力時(shí)，上頜前牽引聯(lián)合擴(kuò)弓治療、單獨(dú)前牽引或擴(kuò)弓治療均會(huì)產(chǎn)生健患側(cè)上頜位移不對(duì)稱現(xiàn)象。但聯(lián)合擴(kuò)弓治療后，前牽不對(duì)稱現(xiàn)象將有所改善，而聯(lián)合前牽引治療后，擴(kuò)弓不對(duì)稱現(xiàn)象無(wú)明顯變化。

三維有限元為一種理論模擬技術(shù)，其結(jié)果與臨床實(shí)際尚存在一定差距，但其結(jié)果趨勢(shì)可從理論上對(duì)臨床情況進(jìn)行反映。本研究認(rèn)為對(duì)于單側(cè)完全性唇腭裂患者，聯(lián)合前牽引治療可對(duì)上頜擴(kuò)弓產(chǎn)生促進(jìn)作用，聯(lián)合擴(kuò)弓治療可對(duì)上頜前牽引不對(duì)稱現(xiàn)象起到改善作用。