新型正畸轉(zhuǎn)矩簧夾裝式門形輔弓及其臨床應(yīng)用

鄭丹 易儉如 李宇 趙志河

口腔疾病研究國家重點(diǎn)實驗室 國家口腔疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心四川大學(xué)華西口腔醫(yī)院正畸科 成都 610041

轉(zhuǎn)矩控制對正畸治療獲得理想的效果尤為重要。上切牙過于舌傾，會造成“衰老面容”[1]；過度唇傾，會破壞微笑美學(xué)[2]。同時前牙的轉(zhuǎn)矩決定了切導(dǎo)斜度，舌傾的上切牙會增大切導(dǎo)斜度，切導(dǎo)斜度與髁導(dǎo)斜度過大的差值，不利于顳下頜關(guān)節(jié)的健康[3]。上前牙內(nèi)收時若發(fā)生轉(zhuǎn)矩喪失，不僅導(dǎo)致無法獲得理想的咬合關(guān)系[4]，而且增加了骨開窗、骨開裂及復(fù)發(fā)的風(fēng)險[5-6]。

常規(guī)的轉(zhuǎn)矩控制方法包括彎制第三序列彎曲、使用預(yù)置高轉(zhuǎn)矩或低轉(zhuǎn)矩的托槽、反黏托槽等。然而，上述方法主要依靠托槽槽溝和弓絲之間的相互作用，因力臂太小，轉(zhuǎn)矩效率較低[7]。本課題組曾報到1種焊接式自制門形輔弓，可顯著提高正畸轉(zhuǎn)矩效率[8]。在臨床應(yīng)用中，醫(yī)生們發(fā)現(xiàn)該門形輔弓（即第一代門形輔弓）因需要焊接，有一定弊端。

本文將介紹本課題組發(fā)明的一種操作更為便捷的新型成品正畸轉(zhuǎn)矩簧——夾裝式門形輔弓（即第二代門形輔弓）（專利號：ZL 2011202-68338.7）。

1 夾裝式門形輔弓的結(jié)構(gòu)

夾裝式門形輔弓由2部分組成（圖1）： 1）施力部分：門形輔弓的中央施力部分為不銹鋼圓絲彎制的U形曲。成品門形輔弓的U形曲設(shè)計了6和8 mm 2種高度，根據(jù)牙冠長度來選擇，大多數(shù)情況下用6 mm的U形曲。2）固位部分：與第一代門形輔弓通過焊接方式固位不同，夾裝式門形輔弓的固位部分是U形曲末端的2個金屬夾，類似游離牽引鉤的固位金屬夾。使用時，將2個金屬夾分別置于目標(biāo)牙托槽的兩側(cè)，用常規(guī)正畸牽引鉤鉗將金屬夾夾閉于主弓絲上，使門形輔弓與主弓絲形成剛性連接。

圖1 夾裝式門形輔弓的結(jié)構(gòu)Fig 1 The construction of crimpable gate spring

2 夾裝式門形輔弓的臨床應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 適應(yīng)證

門形輔弓主要適用于單顆牙的轉(zhuǎn)矩控制，通過改變門形輔弓的方向獲得根舌向或根唇向轉(zhuǎn)矩移動——這種控根轉(zhuǎn)矩移動正是最難實現(xiàn)的正畸牙移動類型。

將U形曲置于牙的齦方并向舌側(cè)彎曲加力后，獲得根舌向轉(zhuǎn)矩；將U形曲置于切方并向舌側(cè)彎曲加力后，獲得根唇向轉(zhuǎn)矩。

2.2 門形輔弓和主弓絲的選擇

成品的夾裝式門形輔弓（浙江新亞醫(yī)療科技股份有限公司，中國）分為6和8 mm 2種型號，臨床中根據(jù)槽溝到齦緣或切緣的高度進(jìn)行選擇，使得激活后的門形輔弓在牙面上的施力點(diǎn)剛好位于齦緣或切端的牙面上，以獲得最大的力臂。

建議使用0.457mm×0.635mm的不銹鋼絲作為主弓絲，既可以提供必要的對抗形變的剛度，又可以提供一定的轉(zhuǎn)矩自由度（α）（圖2A）。當(dāng)主弓絲剛度不足時，門形輔弓加力后主弓絲發(fā)生形變，消耗一部分的力值，降低目標(biāo)牙改轉(zhuǎn)矩的效率。門形輔弓激活后，目標(biāo)牙發(fā)生以主弓絲為旋轉(zhuǎn)中心的根舌向或根唇向移動，即牙齒與托槽作為整體圍繞主弓絲發(fā)生轉(zhuǎn)動（圖2B）。

圖2 應(yīng)用門形輔弓后牙齒的旋轉(zhuǎn)中心Fig 2 Rotational center of tooth in the application of crimpable gate spring

2.3 臨床安裝及加力

在目標(biāo)牙的托槽兩側(cè)主弓絲上做標(biāo)記點(diǎn)，使用牽引鉤鉗在標(biāo)記點(diǎn)處夾閉固位金屬夾，將門形輔弓固定到主弓絲上。先進(jìn)行U形曲“預(yù)彎”，預(yù)彎的角度以弓絲入槽后，門形輔弓U形曲的頂端與牙面剛好接觸但無作用力為宜；再進(jìn)行“加力彎曲”，即進(jìn)一步將U形曲彎向舌側(cè)。加力彎曲后，將主弓絲入槽，完成全口弓絲結(jié)扎，放置門形輔弓的目標(biāo)牙務(wù)必進(jìn)行雙重結(jié)扎（圖3），避免反作用力讓主弓絲脫離槽溝。需要注意的是已進(jìn)行加力彎曲的門形輔弓，在主弓絲入槽結(jié)扎時會有一定的彈性阻力，此為正常現(xiàn)象，也恰好正面已成功加力，只需用手指壓緊主弓絲結(jié)扎即可。

圖3 雙重結(jié)扎Fig 3 Double ligation

使用門形輔弓的患者，仍然按常規(guī)每4周復(fù)診1次，臨床根據(jù)目標(biāo)牙的轉(zhuǎn)矩改正情況進(jìn)行調(diào)整，遵循少量多次的原則，避免控根過程中產(chǎn)生過大力[9]。當(dāng)獲得理想的轉(zhuǎn)矩后，仍需戴用被動狀態(tài)的門形輔弓3個月以上，以確保療效的穩(wěn)定。在調(diào)整門形輔弓力值的同時，其他調(diào)整如關(guān)閉拔牙間隙，均可正常進(jìn)行（圖4）。

根據(jù)筆者的臨床經(jīng)驗，推薦使用約0.98 N的轉(zhuǎn)矩力值，可以比較高效地糾正前牙轉(zhuǎn)矩。在口外模型中進(jìn)行門形輔弓加力實驗，經(jīng)3次測量后取平均值，得到6和8 mm門形輔弓不同“加力彎曲”角度產(chǎn)生的力值（表1）。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，在門形輔弓輕觸牙面后，6 mm門形輔弓加5°左右“加力彎曲”，8 mm門形輔弓加10°左右“加力彎曲”可達(dá)到糾正轉(zhuǎn)矩的有效力值。因患者個體差異，加力后轉(zhuǎn)矩改正的速度并不一致，因此難以預(yù)估力值地衰減。每次復(fù)診，使用測力計測量目前的力值，當(dāng)力值小于0.98 N時，需再次進(jìn)行加力彎曲。

圖4 控制轉(zhuǎn)矩同時關(guān)閉間隙Fig 4 Control torque and close the space at the same time

表1 6和8 mm門形輔弓不同加力度數(shù)對應(yīng)的力值Tab 1 Force value produced by different bending angles on 6 and 8 mm crimpable gate spring

2.4 常見臨床用途

2.4.1 唇側(cè)錯位尖牙的舌向控根 唇側(cè)錯位尖牙在臨床上比較常見，但直絲弓矯治器預(yù)置的轉(zhuǎn)矩及第三序列彎曲，難以對根唇舌向位置進(jìn)行有效控制。圖5B所示，該患者13及23牙分別與12及22牙易位，遠(yuǎn)中牽引13、23牙改正易位，排齊整平后，23牙根唇向突出，根形明顯。使用夾裝式門形輔弓對23牙施加根舌向轉(zhuǎn)矩，效果顯著（圖5C、D）。

2.4.2 上中切牙舌向控根 對于前突拔牙病例，內(nèi)收過程中上切牙轉(zhuǎn)矩的控制是尤為重要的。上切牙過度舌傾不僅影響美觀，還會導(dǎo)致咬合關(guān)系不理想，增加骨開窗、骨開裂風(fēng)險，增加顳下頜關(guān)節(jié)負(fù)擔(dān)[1,3-6]。上切牙的轉(zhuǎn)矩控制重在預(yù)防，包括使用高轉(zhuǎn)矩托槽、第三序列彎曲、搖椅弓等。但當(dāng)切牙失轉(zhuǎn)矩后，通過上述方法改正轉(zhuǎn)矩便力不從心。圖6所示為一拔牙內(nèi)收患者，在關(guān)閉間隙時上頜中切牙失轉(zhuǎn)矩，牙根向唇側(cè)突出（圖6A、C）。使用門形輔弓施加根舌向轉(zhuǎn)矩，3個月后，上中切牙恢復(fù)轉(zhuǎn)矩，牙根回到牙槽骨內(nèi)（圖6B、D）。

2.4.3 上頜側(cè)切牙唇向控根 腭側(cè)錯位的上頜側(cè)切牙（圖7A）的牙根通常在腭側(cè)，在排齊過程中，因矯治器與弓絲在冠方施力，可以牽引牙冠唇向移動，但牙根仍留在腭側(cè)（圖7B）。圖7所示使用夾裝式門形輔弓，將U形曲部分朝向切方，對22牙施加冠舌向、根唇向轉(zhuǎn)矩。施力2個月后，22牙轉(zhuǎn)矩恢復(fù)正常（圖7C），門形輔弓保持3個月后再去除以維持牙根位置的穩(wěn)定。

圖5 唇側(cè)錯位尖牙的舌向控根Fig 5 Lingual root torque of labial malpositioned canine

圖6 上頜中切牙舌向控根Fig 6 Lingual root torque of maxillary central incisors

3 夾裝式門形輔弓的生物力學(xué)優(yōu)勢

3.1 夾裝式門形輔弓與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)矩方法的比較

在弓絲上加第三序列彎、反黏托槽、使用預(yù)置高轉(zhuǎn)矩或低轉(zhuǎn)矩的托槽等傳統(tǒng)方法控制轉(zhuǎn)矩效率低下的根本原因在于，這些方法都依賴弓絲和槽溝的相互作用來產(chǎn)生力矩，而方形主弓絲較細(xì)，在轉(zhuǎn)矩施力中力臂過小，力矩過小，使其在轉(zhuǎn)矩控制方面存在固有不足。此外，主弓絲尺寸小于槽溝尺寸產(chǎn)生余隙角，造成預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)矩或弓絲外加轉(zhuǎn)矩額外地消耗；帶轉(zhuǎn)矩的不銹鋼絲還會造成托槽槽溝的塑性形變[7]，增加轉(zhuǎn)矩控制的難度。

力矩的大小是能否高效控制轉(zhuǎn)矩的關(guān)鍵，而力矩（M）=力（F）×力臂（d）。因此為獲得較大的力矩，力和力臂的大小是關(guān)鍵。如圖8A所示，d=r×cosγ，b=r×cosβ，因β≤γ[γ，β∈（0°，90°）]，根據(jù)數(shù)學(xué)推算可以得出r×cosβ≥r×cosγ即b≥d。因此，即便使用全尺寸弓絲，使d達(dá)到最大值，也僅為0.711mm（即槽溝寬度）。臨床常用的0.457mm×0.635mm和0.483mm×0.635mm不銹鋼弓絲與槽溝間存在余隙角，使得力臂進(jìn)一步減小，分別為0.55和0.57mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于門形輔弓提供的6～8 mm的力臂（圖8B）。

圖7 上頜側(cè)切牙唇向控根Fig 7 Labial root torque of maxillary lateral incisors

圖8 門形輔弓的力學(xué)原理Fig 8 The mechanics of crimpable gate spring

此外，托槽預(yù)置轉(zhuǎn)矩的表達(dá)受托槽粘接的高度[10]、托槽槽溝的尺寸、弓絲的尺寸和剛度[11]、牙面形態(tài)、結(jié)扎方式等多種因素影響，增加了轉(zhuǎn)矩表達(dá)的不確定性。研究表明，因現(xiàn)實生產(chǎn)工藝的限制，實際余隙角往往比理想余隙角大，又進(jìn)一步削弱傳統(tǒng)方法控制轉(zhuǎn)矩的能力。而夾裝式門形輔弓力臂長，施加輕力即可產(chǎn)生有效力矩，使用不銹鋼圓絲彎制的U形曲進(jìn)行加力，具有施力柔和、持久的特點(diǎn)。

3.2 夾裝式門形輔弓與同類轉(zhuǎn)矩簧的比較

初代焊接式門形輔弓需要醫(yī)生自己彎制，增加工作量；采用點(diǎn)焊固位，影響主弓絲性能，且有脫焊風(fēng)險。而新一代夾裝式門形輔弓為成品，無須焊接，臨床使用更為方便。

另一類是傳統(tǒng)成品轉(zhuǎn)矩簧（圖9）。傳統(tǒng)轉(zhuǎn)矩簧由金屬絲彎制而成，通過末端2個線圈組（圖9b）與主弓絲連接，必須選擇與線圈內(nèi)徑一致粗細(xì)的主弓絲插入才能固位。加力時，線圈組相對主弓絲發(fā)生轉(zhuǎn)動，一定程度上會削弱其施力。夾裝式門形輔弓通過牽引鉤鉗夾閉的方式，可以使輔弓與主弓絲形成剛性連接，避免了主弓絲與門形輔弓發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，提高了力的加載效率。此外，由于傳統(tǒng)轉(zhuǎn)矩簧需要從主弓絲末端套入直到目標(biāo)牙位置，當(dāng)主弓絲上已有牽引鉤或彎曲時（如內(nèi)收前牙過程中常在側(cè)切牙與尖牙之間放置牽引鉤），則該轉(zhuǎn)矩簧無法越過牽引鉤對其近中切牙施力（圖10）。

圖9 傳統(tǒng)轉(zhuǎn)矩簧結(jié)構(gòu)圖示意圖Fig 9 The construction of Warren spring

圖10 夾裝式門形輔弓在臨床使用的優(yōu)越性Fig 10 The advantages of crimpable gate spring in clinical application

綜上所述，由我國自行研發(fā)的夾裝式門形輔弓結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，施力持續(xù)、輕柔，改正轉(zhuǎn)矩效率高，是一種值得推廣的正畸臨床新技術(shù)。