上頜快速擴(kuò)弓后牙根吸收變化的三維測(cè)量研究

熊再道　趙桂芝　柯杰　林清華　楊鑫銘　肖依寒

自Ketcham[1]于1927年首次報(bào)道了正畸治療中的牙根吸收以來，許多研究都提示牙根吸收是正畸中常見的并發(fā)癥之一。快速擴(kuò)弓是正畸治療中用以解決上頜寬度不足的有效手段，牙支持式擴(kuò)弓器作為目前臨床應(yīng)用最廣泛的擴(kuò)弓裝置，其機(jī)制為短時(shí)間內(nèi)積蓄較大的力將腭中縫打開，從而增加牙弓橫向?qū)挾?。矯治力使牙周支持組織發(fā)生功能性改建是正畸牙齒移動(dòng)的基礎(chǔ)，但不適當(dāng)?shù)某C治力卻會(huì)引起牙根的病理性吸收，有研究顯示[2]上頜擴(kuò)弓時(shí)產(chǎn)生的最大力值接近49 N，而當(dāng)牙齒受力越大時(shí)，牙根更易發(fā)生吸收[3-4]。由于擴(kuò)弓時(shí)作用力直接加載于支抗牙，因此其牙根吸收的風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)更高，既往關(guān)于牙根吸收的研究多利用根尖片上牙根長度為指標(biāo)[5-6]，存在一定的局限性。本研究擬通過Mimics影像系統(tǒng)對(duì)擴(kuò)弓前后牙根CBCT影像進(jìn)行三維重建，比較擴(kuò)弓前后牙根吸收的體積及長度的變化，以期為臨床后續(xù)正畸擴(kuò)弓治療提供一定的參考依據(jù)。

1　資料與方法

1.1　研究對(duì)象

選取自2015-02～2016-06于北京解放軍空軍總醫(yī)院口腔正畸科接受上頜快速擴(kuò)弓治療患者33 例， 其中男性17 例， 女性16 例， 年齡最小10 歲， 最大為14 歲， 平均年齡12.85 歲。 病例納入排除標(biāo)準(zhǔn)如下：①處于替牙期或恒牙期，②上牙弓狹窄，橫向發(fā)育不足； ③第一前磨牙、 第一磨牙已萌出； ④牙周組織健康，無唇腭裂畸形，未接受過正畸治療。

1.2　治療方法

所有患者擴(kuò)弓裝置均采用由德國非凡公司生產(chǎn)的Hyrax螺旋擴(kuò)弓器(最大寬度10 mm)，由第一前磨牙與第一磨牙帶環(huán)粘接固位，擴(kuò)弓方式均為快擴(kuò)，即每天早晚各加力1次，每次打開1/4圈(約0.2 mm)，每周復(fù)查，根據(jù)患者不同情況，由我科同一位主任醫(yī)師評(píng)估，可在近期1～2 d內(nèi)調(diào)整為1 次/d， 緩解后恢復(fù)2 次/d， 所有患者快速擴(kuò)弓均在 6 周內(nèi)完成，平均療程1.3 個(gè)月。

1.3　測(cè)量分析

1.3.1三維模型建立所有患者于擴(kuò)弓前及擴(kuò)弓結(jié)束后即刻進(jìn)行CBCT頭顱掃描，所有攝片由我科同一位有經(jīng)驗(yàn)的放射醫(yī)生完成，采用同一臺(tái)CBCT設(shè)備(Galileo, Sirona Dental Systems, German)，攝片參數(shù)設(shè)定為電壓120 kV， 電流5 mA， 切片間距0.25 mm，曝光時(shí)間8.9 s， 掃描時(shí)要求患者頭部固定，咬合處于正中位，面部中線與儀器的指示中線重合，平面與地面平行。所有掃描數(shù)據(jù)以DICOM格式保存并輸出至圖形工作站，采用Mimics 17.0軟件(Materialise NV，Leuven，Belgium)，擴(kuò)弓前后二次分割采用相同的Hounsfield(HU)值分割牙齒部分蒙版，經(jīng)區(qū)域增長、蒙版編輯、布爾運(yùn)算、3D計(jì)算等步驟分離獲得上頜第一前磨牙，第二前磨牙，第一磨牙的三維模型(圖 1)，每個(gè)牙齒依次以釉牙骨質(zhì)界為截面，將牙冠與牙根分離，最終獲得只包含牙根的三維模型(圖 2)。

圖 1牙齒及牙根的分割

Fig 1Segmentation of teeth and roots

1.3.2測(cè)量數(shù)據(jù)Mimics軟件3D Properties中提供取已建模型的體積參數(shù)，分別獲取上頜第一前磨牙(U4)、第二前磨牙(U5)、第一磨牙(U6)的牙根體積。將模型導(dǎo)入軟件3-Matic模塊中，以牙根尖最低點(diǎn)到對(duì)應(yīng)牙尖點(diǎn)距離為牙根長度，應(yīng)用三維定點(diǎn)方法測(cè)量(圖 2)。由于第一，第二前磨牙融合根存在的可能，最終選用第一前磨牙頰根(U4B)、第二前磨牙頰根(U5B)及第一磨牙的近頰根(U6MB)、遠(yuǎn)頰根(U6DB)、腭根(U6P)根長為測(cè)量指標(biāo)。所有測(cè)量工作由同一研究者完成，所有數(shù)據(jù)測(cè)量2次，每次測(cè)量間隔一周，測(cè)量結(jié)果采用Bland-Altman散點(diǎn)圖進(jìn)行可重復(fù)性分析。

圖 2牙根長度的測(cè)量

Fig 2Measurements of root length

1.4　統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

統(tǒng)計(jì)學(xué)分析采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件，治療前后牙根體積、長度比較采用配對(duì)樣本t檢驗(yàn)，支抗牙(U4、U6)與非支抗牙(U5)體積變化差異比較采用單因素方差分析LSD檢驗(yàn)。檢驗(yàn)水準(zhǔn)為：雙側(cè)α<0.05，以P<0.05為有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

2　結(jié)　果

Bland-Altman散點(diǎn)圖結(jié)果見圖 3， 可見2 次測(cè)量均數(shù)差值點(diǎn)全部落在95%一致性界限以內(nèi)，說明測(cè)量方法具有較高的可重復(fù)性及可信度。

圖 3Bland-Altman散點(diǎn)圖

Fig 3Bland-Altman Plots

擴(kuò)弓結(jié)束后，所有牙齒體積均有所減少，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且支抗牙體積變化大于非支抗牙。牙根長度變化方面，第一磨牙的近頰(P=0.008)、遠(yuǎn)頰(P=0.028)根長度明顯減小，腭根及第一、第二前磨牙頰根長度變化無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，治療前后體積變化見表 1， 各顆牙體積變化組間差異見表 2。

3　討　論

3.1　牙根吸收的評(píng)估方法

以往用于評(píng)價(jià)牙根吸收的影像方法多采用根尖片或曲面斷層片，但由于受到拍攝角度及牙根重疊等因素的影響較大，其測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性及可重復(fù)性一直存在爭(zhēng)議[7-8]。CBCT作為新型檢查方法，分辨率高，清晰度佳，不僅能夠最大程度的減輕傳統(tǒng)二維影像檢查中存在的失真、變形等問題，同時(shí)較與傳統(tǒng)CT，又有著照射范圍小、輻射劑量低等優(yōu)點(diǎn)[9]。國內(nèi)外關(guān)于牙根吸收的評(píng)價(jià)方法多采用的根長為指標(biāo)或形態(tài)學(xué)變化的定性分級(jí)[10-11]，但由于二維X線片投射形變率的存在，以此為基準(zhǔn)的長度數(shù)值并不準(zhǔn)確，并且牙根形態(tài)存在變異及頰、舌側(cè)吸收并非完全對(duì)稱，對(duì)于多根牙的形態(tài)學(xué)分級(jí)十分困難。本研究對(duì)基于重建后的三維模型對(duì)牙根體積及長度進(jìn)行測(cè)量，具有較好的可重復(fù)性及穩(wěn)定性。

3.2　牙根吸收發(fā)生的特點(diǎn)

牙根吸收是影響正畸治療效果的重要因素之一，Lund[12]報(bào)道約有55%～91%的正畸患者存在不同程度的牙根吸收，并且有7%的患者存在牙根長度吸收超過4 mm。本研究中，擴(kuò)弓結(jié)束后牙根吸收的形式以體積減少為主，且支抗牙較非支抗牙吸收更加明顯，說明對(duì)于擴(kuò)弓的患者，較大的外在矯形力主要引起的是牙根表面的牙體組織吸收，而非集中于根尖區(qū)，并且研究中我們發(fā)現(xiàn)，吸收的區(qū)域具有很大的個(gè)體差異，并無顯著規(guī)律性，這與以往學(xué)者研究一致[13]。 Langford[14]認(rèn)為正畸治療中牙根吸收主要發(fā)生在頰側(cè)，本研究中僅有第一磨牙的2 個(gè)頰根發(fā)生了長度顯著改變，其余牙根未見明顯變化，可能是由于第一磨牙頰根體積較小，且其根尖孔閉合較早，而閉合的根尖孔不如開放者血運(yùn)豐富，抵抗外力的壓迫的能力較差[15]，所以根尖區(qū)吸收更加明顯。

3.3　牙根吸收的影響及可修復(fù)性

[1]Ketcham AH. A preliminary report of an investigation of apical root resorption of permanent teeth[J]. Int J Ortho Oral Surg Radiog, 1927, 13(2): 97-127.

[2]Isaacson RJ, Ingram AH. Forces produced by rapid maxillary expansion. II. Forces present during treatment[J]. Angle Orthod, 1964, 34: 261-270.

[4]Wu AT, Turk T, Colak C, et al. Physical properties of root cementum: Part 18. The extent of root resorption after the application of light and heavy controlled rotational orthodontic forces for 4 weeks: A microcomputed tomography study[J]. Am J Orthod Dentofacial Orthop, 2011, 139(5): e495-e503.

[5]Brezniak N, Wasserstein A. Orthodontically induced inflammatory root resorption. Part I: The basic science aspects[J]. Angle Orthod, 2002, 72(2): 175-179.

[6]Lund H, Gr?ndahl K, Gr?ndahl HG. Cone beam computed tomography for assessment of root length and marginal bone level during orthodontic treatment[J]. Angle Orthod, 2010, 80(3): 466-473.

[7]Dudic A, Giannopoulou C, Leuzinger M, et al. Detection of apical root resorption after orthodontic treatment by using panoramic radiography and cone-beam computed tomography of super-high resolution[J]. Am J Orthod Dentofacial Orthop, 2009, 135(4): 434-437.

[8]Gribel BF, Gribel MN, Fraz?o DC, et al. Accuracy and reliability of craniometric measurements on lateral cephalometry and 3D measurements on CBCT scans[J]. Angle Orthod, 2011, 81(1): 26-35.

[9]Haney E, Gansky SA, Lee JS, et al. Comparative analysis of traditional radiographs and cone-beam computed tomography volumetric images in the diagnosis and treatment planning of maxillary impacted canines[J]. Am J Orthod Dentofacial Orthop, 2010, 137(5): 590-597.

[10]Sharpe W, Reed B, Subtelny JD, et al. Orthodontic relapse, apical root resorption, and crestal alveolar bone levels[J]. Am J Orthod Dentofacial Orthop, 1987, 91(3): 252-258.

[11]姜若萍, 張丁, 傅民魁. 正畸治療前后牙根吸收的臨床研究[J]. 口腔正畸學(xué), 2001, 8(3): 108-110.

[12]Lund H, Gr?ndahl K, Hansen K, et al. Apical root resorption during orthodontic treatment: A prospective study using cone beam CT[J]. Angle Orthod, 2012, 82(3): 480-487.

[13]Akyalcin S, Alexander SP, Silva RM, et al. Evaluation of three-dimensional root surface changes and resorption following rapid maxillary expansion: A cone beam computed tomography investigation[J]. Orthod Craniofac Res, 2015, 18 Suppl 1:117-126.

[14]Langford SR. Root resorption extremes resulting from clinical RME[J]. Am J Orthod, 1982, 81(5): 371-377.

[15]Mavragani M, B?e OE, Wisth PJ, et al. Changes in root length during orthodontic treatment: Advantages for immature teeth[J]. Eur J Orthod, 2002, 24(1): 91-97.

[16]肖遙, 黃素華. 關(guān)閉曲法和滑動(dòng)法對(duì)牙根吸收影響的比較研究[J]. 實(shí)用口腔醫(yī)學(xué)雜志, 2015, 31(1): 92-95.

[17]Martins DC, Souki BQ, Cheib PL, et al. Rapid maxillary expansion: Do banded teeth develop more external root resorption than non-banded anchorage teeth?[J]. Angle Orthod, 2016, 86(1): 39-45.

[19]Segal GR, Schiffman PH, Tuncay OC. Meta analysis of the treatment-related factors of external apical root resorption[J]. Orthod Craniofac Res, 2004, 7(2): 71-78.