微種植支抗分步遠(yuǎn)移上頜全牙列牙齒的三維研究

張 亮，徐 娟，蔡 川，王思拓，霍 娜，劉紫微

1 解放軍醫(yī)學(xué)院，北京 100853；2 解放軍總醫(yī)院第一醫(yī)學(xué)中心 口腔正畸科，北京 100853

臨床上對于側(cè)貌較好的安氏Ⅱ類Ⅰ分類、安氏Ⅰ類輕度牙列擁擠患者的治療方案通常為拔牙或非拔牙掩飾性治療[1-3]，有一定的局限性。拔牙矯治可能導(dǎo)致過度內(nèi)收，從而使面部塌陷，影響側(cè)貌美觀以及面下高度[4-6]。非拔牙治療通常采取擴(kuò)弓、鄰面去釉、推磨牙向后的方法[7]。鄰面去釉破壞牙釉質(zhì)的厚度和完整性，增加患者患齲風(fēng)險(xiǎn)[8-9]；傳統(tǒng)推磨牙向后(頭帽口外弓)的方法舒適度較差，需要患者高度配合，且或多或少存在支抗丟失的情況，矯治效果難以保證[10-12]；擴(kuò)弓可獲得部分間隙，其缺點(diǎn)是咬合關(guān)系不穩(wěn)定，容易復(fù)發(fā)。微種植支抗的出現(xiàn)給這類患者的治療提供了新的思路，通過使用微種植釘遠(yuǎn)移上頜全牙列可以很好地解決這類患者的問題并且不破壞牙列的完整性。微種植支抗系統(tǒng)是近些年發(fā)展起來的舒適、簡捷且高效的支抗系統(tǒng)，其植入方式簡單，植入位置靈活，與傳統(tǒng)支抗相比種植體支抗的優(yōu)勢在于不依賴患者配合，能夠24 h持續(xù)產(chǎn)生矯治力，而且舒適性也明顯優(yōu)于傳統(tǒng)支抗[13-16]。微種植支抗不僅在固定矯治中得到應(yīng)用，配合無托槽隱形矯治技術(shù)推磨牙向后的應(yīng)用也比較廣泛[17]。本研究納入臨床上側(cè)貌較好的安氏Ⅱ類Ⅰ分類、安氏Ⅰ類輕度牙列擁擠患者為觀察對象，使用微種植支抗分步遠(yuǎn)移上頜全牙列的治療方法，分析其治療前后上頜牙列三維模型，觀察上頜牙齒在三維方向的移動變化，為微種植支抗全牙列遠(yuǎn)移的應(yīng)用提供指導(dǎo)。

對象與方法

1 對象 選擇2017年6月 - 2020年11月在解放軍總醫(yī)院第一醫(yī)學(xué)中心口腔正畸科治療結(jié)束的17例側(cè)貌較好的安氏Ⅱ類Ⅰ分類、安氏Ⅰ類輕度牙列擁擠患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：1) ≥ 18歲的成年人患者；2)安氏Ⅱ類Ⅰ分類或安氏Ⅰ類錯(cuò)頜畸形；3)采用微種植支抗分步遠(yuǎn)移上頜牙列；4)已結(jié)束治療；5)術(shù)前術(shù)后影像資料齊全；6)牙列輕度擁擠或無擁擠(擁擠度 ≤ 4 mm)；7)患者有自主意識，無傳染病史、外傷史和其他系統(tǒng)性疾病，牙周組織健康；8)患者簽署知情同意書，自愿接受微種植體支抗。排除標(biāo)準(zhǔn)：1)其他類型錯(cuò)頜畸形；2)曾接受正畸治療，需求二次治療；3)牙齒外傷、根管治療術(shù)后牙周膜腔變窄存在根骨黏連；4)存在多生牙或者畸形融合牙；5)影像資料不全；6)遠(yuǎn)移階段種植釘脫落后未再植；7)患有顳下頜關(guān)節(jié)紊亂病。

2 矯治過程 均采用直絲弓矯治技術(shù)，采用微種植支抗分步遠(yuǎn)移上頜全牙列的治療方法。所有患者使用Ormco Damon Q金屬自鎖托槽，Vector TAS自攻型種植釘(規(guī)格為8 mm×1.4 mm)。初期排齊整平弓絲序列更換為0.018-in C絲或0.014×0.025-in CuNiTi絲后，在第二前磨牙與第一磨牙之間，距離牙槽嵴頂5～7 mm處植入自攻型種植釘，種植釘植入之后即刻使用拉簧或彈力牽引與雙側(cè)尖牙托槽相連加力(每側(cè)約120 g)，復(fù)診時(shí)間間隔為4周，至前牙有足夠間隙排齊，尖牙磨牙調(diào)整為中性關(guān)系。改用0.018×0.025-in不銹鋼絲作為主弓絲，于側(cè)切牙與尖牙之間加牽引鉤(杭州Shinya)內(nèi)收前牙，直至治療結(jié)束。

3 三維模型的獲取 將患者術(shù)前、術(shù)后上頜模型使用3Shape TRIOS? 口腔掃描儀進(jìn)行掃描，形成數(shù)字化三維影像，導(dǎo)出為stl格式文件[18]。

4 模型坐標(biāo)系的建立 將獲得的stl格式文件導(dǎo)入Geomagic Studio 2014(64bit 3D system)軟件，對術(shù)前模型三維數(shù)字化影像建立坐標(biāo)系。XY平面：取雙側(cè)第二磨牙頰面溝的頜端與中切牙近中切角為XY平面(圖1A)；XZ平面：通過第二磨牙頰面溝的頜端與XY平面垂直的平面(圖1B)；YZ平面：通過腭中縫與XY平面、XZ平面垂直的平面(圖1C)，三個(gè)面相交于原點(diǎn)，三面交界的直線分別為X軸Y軸Z軸(圖1D)。然后保存為新坐標(biāo)系的術(shù)前三維數(shù)字化影像。

圖1 三維平面的確立 A：XY平面；B：XZ平面；C：YZ平面；D：XYZ三軸相交于原點(diǎn)Fig.1 Establishment of the three-dimensional plane A: XY plane; B: XZ plane; C: YZ plane; D: X, Y, Z axis intersects at the origin

5 治療前后模型重疊 使用Geomagic Studio 2014(3D system)軟件的對齊功能，將治療前后模型的三維數(shù)字化影像與建立新坐標(biāo)系的術(shù)前三維數(shù)字化影像進(jìn)行重疊，選取腭皺襞、腭中縫位置為參考點(diǎn)進(jìn)行重疊[19-21](圖2)。

圖2 模型重疊 A：術(shù)前三維模型；B：術(shù)后三維模型；C：三維模型重疊Fig.2 Model overlap A : pretreatment 3D model; B: post-treatment 3D model; C: 3D model overlap

6 牙齒參考點(diǎn)的建立及數(shù)據(jù)測量 牙位的表示方法參考GB/T 9 938-2013《牙科學(xué)·牙位和口腔區(qū)域的標(biāo)示法》，具體如下：用編碼兩位數(shù)字表示牙齒的具體牙位，編碼的十位數(shù)表示牙齒所在象限，即1、2、3、4分別表示右上、左上、左下、右下象限的恒牙。編碼的個(gè)位數(shù)字表示牙位本身，即1、2、3、4、5、6、7分別表示中切牙、側(cè)切牙、尖牙、第一前磨牙、第二前磨牙、第一磨牙、第二磨牙。在建立坐標(biāo)系的術(shù)前三維數(shù)字化影像模型中，取每個(gè)牙齒的臨床冠中心(FA點(diǎn))為參考點(diǎn)(圖3A)，F(xiàn)A點(diǎn)為臨床冠長軸的中心點(diǎn)。定點(diǎn)方法：磨牙取頰面主垂直溝的中心，其余牙齒則取中發(fā)育嵴中心[22](圖3B)。觀察FA點(diǎn)在三維方向坐標(biāo)值，并記錄。術(shù)后三維模型與術(shù)前三維模型重疊后，以術(shù)前坐標(biāo)系為參考，觀察術(shù)后牙齒FA點(diǎn)在三維方向坐標(biāo)值。其坐標(biāo)差值△X代表牙齒在頰舌向移動變化，△Y軸代表牙齒近遠(yuǎn)中向移動變化，△Z軸代表牙齒垂直向移動變化。所有模型掃描以及軟件重疊的操作均由一名主治醫(yī)師完成，數(shù)據(jù)結(jié)果的采集分析由兩名醫(yī)師完成，2周后隨機(jī)抽取全部患者的5組數(shù)據(jù)重新測量數(shù)據(jù)，進(jìn)行Alpha可靠性統(tǒng)計(jì)。

圖3 臨床冠中心的定點(diǎn) A：牙齒FA點(diǎn)；B：FA點(diǎn)定位方法Fig.3 Establishment of dental clinical crown center A: FA point; B: method of locating FA point

7 模型重疊可靠性檢驗(yàn) 重疊后的三維模型數(shù)據(jù)導(dǎo)入Geomagic Studio 2014(3D system)軟件中，使用軟件的色差分析功能進(jìn)行重疊檢驗(yàn)(圖4)。腭皺襞及腭中縫區(qū)域綠色面積大代表術(shù)前術(shù)后該區(qū)域重疊度好。

圖4 三維模型重疊檢驗(yàn)：綠色區(qū)域代表腭皺襞區(qū)域高度重疊，偏差小于0.03 mmFig.4 Three-dimensional model overlap test: the green area represents the high overlap of the palatal fold region, and the deviation is less than 0.03 mm

8 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 運(yùn)用IBM SPSS Statistics24.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，術(shù)前術(shù)后牙齒FA點(diǎn)在頰舌向、近遠(yuǎn)中向、垂直向坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)，以表示，采用配對t檢驗(yàn)對術(shù)前術(shù)后坐標(biāo)差值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，患者年齡與微種植支抗使用時(shí)間的關(guān)系采用直線回歸分析，檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)α=0.05。

結(jié) 果

1 患者一般情況及矯治效果 17例患者中男2例，女15例，年齡18～33歲，平均年齡24.4歲。所有患者治療結(jié)束后尖牙磨牙為中性關(guān)系，覆覆蓋正常，中線對齊，鼻唇頦關(guān)系協(xié)調(diào)，側(cè)貌美觀。

2 患者年齡與微種植支抗使用時(shí)間觀察 患者平均年齡24.4±5.0歲，微種植釘使用時(shí)間7.7±1.9個(gè)月?；颊吣挲g與微種植支抗使用時(shí)間呈直線相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r=0.694，回歸系數(shù)β=0.271 (95% CI:0.342～0.204)(t=3.732，P=0.002)。說明總體而言患者年齡與使用微種植體支抗時(shí)間呈直線相關(guān)。使用微種植支抗時(shí)間隨著年齡增大而延長，年齡每增加1歲使用微種植支抗的時(shí)間增加0.271個(gè)月。見圖5。

圖5 年齡與微種植釘使用時(shí)間散點(diǎn)圖Fig.5 Scatter chart of age and time of micro-implant nails use

3 三維模型測量可靠性檢驗(yàn) 隨機(jī)抽取的5組數(shù)據(jù)Alpha值均較高(0.917～0.999)(表1)，說明兩側(cè)三維模型測量復(fù)測度高，結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

表1 5組數(shù)據(jù)Alpha可靠性檢驗(yàn)結(jié)果Tab.1 Alpha reliability test results of data in the 5 groups

4 術(shù)后牙齒近遠(yuǎn)中向移動的變化 術(shù)后牙齒FA點(diǎn)近遠(yuǎn)中向移動結(jié)果顯示△Y均為負(fù)值，說明牙齒發(fā)生了遠(yuǎn)中移動(P＜0.05)，其中13牙FA點(diǎn)遠(yuǎn)中移動量最大[(2.174±1.235) mm，P＜0.05]，21牙齒FA點(diǎn)腭向移動量最小[(1.035±0.729) mm，P＜0.05](表2)。說明使用微種植支抗遠(yuǎn)移上頜牙列使上頜所有牙齒均產(chǎn)生遠(yuǎn)中移動。

表2 牙齒FA點(diǎn)在近遠(yuǎn)中向移動變化(mm)Tab.2 Changes of tooth FA point movement in proximal and distal direction (mm)

5 術(shù)后后牙頰舌向移動的變化 第二磨牙FA點(diǎn)頰舌向移動變化無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＞0.05)，第一磨牙FA點(diǎn)頰向移動量較低，16牙FA點(diǎn)頰向移動(0.667±0.462) mm (P＜0.05)，26牙FA點(diǎn)頰向移動(0.642±0.504) mm (P＜0.05)；第一前磨牙FA點(diǎn)頰向移動量最大，14牙FA點(diǎn)頰向移動(1.211±0.641) mm (P＜0.05)，24牙FA點(diǎn)頰向移動(1.240±1.078) mm (P＜0.05)(表3)。說明除第二磨牙外后牙均有明顯的頰向移動，并且越靠近牽引的位置，牙齒頰向移動量越大。

表3 牙齒FA點(diǎn)在頰舌向移動變化(mm)Tab.3 Changes of tooth FA point movement in buccal and lingual direction (mm)

6 術(shù)后牙齒垂直向移動的變化 術(shù)后牙齒在垂直向變化結(jié)果顯示，后牙段FA點(diǎn)垂直距離有所減少，第二磨牙FA點(diǎn)垂直向距離變化較小，無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＞0.05)，第一磨牙垂直向距離變化較大，16牙FA點(diǎn)垂直向距離減少(0.433±0.369) mm(P＜0.05)，26牙FA點(diǎn)垂直向距離減少(0.544±0.510) mm (P＜0.05)，說明第一磨牙伸長。14牙FA點(diǎn)垂直向距離增加(0.376±0.735) mm，但無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異 (P＞0.05)；24牙FA點(diǎn)垂直向距離增加(0.295±0.219) mm (P＜0.05)。切牙段垂直向距離增加較多，11牙FA點(diǎn)垂直向距離增加最多[(1.051±0.490) mm，P＜0.05]，說明術(shù)后前牙被壓低。見表4。

表4 牙齒FA點(diǎn)在垂直向移動變化(mm)Tab.4 Changes of tooth FA point vertical moving (mm)

討 論

安氏Ⅱ類Ⅰ分類、安氏Ⅰ類輕度牙列擁擠患者臨床較為常見，隨著社會的進(jìn)步。人民生活水平的提高，這類患者就診比例逐漸增大，常規(guī)的治療方法已經(jīng)無法滿足醫(yī)生及患者對于美觀、舒適的需求[23]。微種植支抗遠(yuǎn)移上頜全牙列的方法對于這類患者的治療提供了新的思路。微種植支抗不需要患者的依賴性，其植入方式簡單，植入位置靈活，微種植支抗可為全牙列遠(yuǎn)移提供絕對支抗[16,24-27]。

本課題組以成年人為觀察對象主要是為了排除生長發(fā)育對本研究的影響。以往的研究通常采用術(shù)前術(shù)后影像學(xué)資料對比觀察矯治效果，準(zhǔn)確性低，誤差大[12,24,28-29]。本課題組掃描患者術(shù)前術(shù)后上頜牙列模型，所得數(shù)字化三維模型解剖結(jié)構(gòu)清晰，精確誤差小，精確度高。通過術(shù)前術(shù)后口腔模型的三維掃描對比，對于觀察微種植支抗全牙列遠(yuǎn)移后的變化更加直觀、準(zhǔn)確[30-31]。腭中縫和腭皺襞的重疊方法是目前國際上通用的上頜重疊方法。

年齡與時(shí)間的直線回歸結(jié)果顯示，患者年齡與使用微種植體支抗時(shí)間具有直線關(guān)系，回歸系數(shù)為正值意味著使用微種植支抗時(shí)間隨著年齡的增大而增大。

牙齒FA點(diǎn)在三維方向移動變化結(jié)果顯示，微種植支抗分步遠(yuǎn)移上頜全牙列治療側(cè)貌較好的安氏Ⅱ類及安氏Ⅰ類輕度擁擠患者，使上頜牙列均有遠(yuǎn)中移動，其中16牙平均遠(yuǎn)中移動2.070 mm，17牙平均遠(yuǎn)中移動1.542 mm，26牙平均遠(yuǎn)中移動2.046 mm，27牙平均遠(yuǎn)中移動1.804 mm。課題組發(fā)現(xiàn)13牙遠(yuǎn)中移動量最大(平均為2.174 mm)，21牙齒舌向移動量最小(平均為1.035 mm)。遠(yuǎn)中移動的間隙主要用來解決牙齒的擁擠前突，調(diào)整尖牙磨牙關(guān)系。前牙腭向移動量較低，對于患者側(cè)貌影響較小，能較好維持患者的美觀側(cè)貌。Park等[32]報(bào)道使用微種植支抗遠(yuǎn)移牙列可以使雙側(cè)中切牙、第一前磨牙、第一磨牙和第二磨牙分別遠(yuǎn)移0.85 mm、1.2 mm、1.64 mm和1.5 mm，使用微種植支抗的時(shí)間為(12.3±5.7)個(gè)月。Oh等[14]研究使用微種植支抗滑動裝置遠(yuǎn)移上頜全牙列矯治安氏Ⅱ類錯(cuò)頜畸形可以使后牙遠(yuǎn)移1.4～2.0 mm。各研究之所以遠(yuǎn)移量不同是因?yàn)榧{入的錯(cuò)頜種類不同，需要的磨牙遠(yuǎn)移量不同。磨牙遠(yuǎn)中移動關(guān)鍵是對支抗的控制。本課題研究發(fā)現(xiàn)微種植支抗分步遠(yuǎn)移上頜全牙列治療側(cè)貌較好的安氏Ⅱ類及安氏Ⅰ類輕度牙列擁擠患者，使磨牙產(chǎn)生了遠(yuǎn)中移動的效果，并且無支抗丟失的現(xiàn)象。

后牙FA點(diǎn)頰舌向移動結(jié)果顯示，第二磨牙術(shù)后頰舌向移動變化量為17牙頰向移動0.331 mm(P=0.07)，27牙頰向移動0.172 mm (P=0.437)，無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。第一磨牙頰向移動量為16牙頰向移動0.667 mm (P＜0.01)，26牙頰向移動0.642 mm(P＜0.01)，第一磨牙產(chǎn)生輕微的頰向運(yùn)動；第一前磨牙頰向移動量最大，14牙頰向移動1.211 mm(P＜0.01)，24牙頰向移動1.240 mm (P＜0.01)。原因是種植支抗的位置位于牙弓的頰側(cè)，與尖牙彈性相連拉上頜牙列遠(yuǎn)移時(shí)對牙弓有水平擴(kuò)弓的分力，故越靠近牽引鉤的位置，牙齒頰向移動越明顯，第二磨牙離牽引鉤位置最遠(yuǎn)，故頰向移動不明顯。其對一些上頜牙列牙弓狹窄的安氏Ⅰ類、Ⅱ類患者的矯治效果較好，可以緩解這類患者中段牙齒弓形欠豐滿的問題。

牙齒FA點(diǎn)垂直向的變化結(jié)果顯示牙弓前中段牙齒垂直向距離有所增加，尖牙與切牙段垂直向距離增加較多，11牙臨床冠中心垂直向距離增加最多，為1.051 mm (P＜0.01)，21牙臨床冠中心垂直向距離增加0.986 mm (P＜0.01)。說明前牙段牙齒被壓低，而中段牙齒垂直向距離增加較少。后牙段牙齒臨床冠中心FA點(diǎn)垂直距離有所減少，第一磨牙垂直向距離變化較大，16牙臨床冠中心垂直向距離減少0.433 mm (P＜0.01)，26牙臨床冠中心垂直向距離減少0.544 mm (P ＜ 0.01)，說明雙側(cè)后牙均有伸長的趨勢，而第一磨牙伸長最明顯。Yamada等[33]使用微種植支抗遠(yuǎn)移上頜全牙列，使前牙伸長0.2 mm，后牙壓低0.6 mm，與本課題研究結(jié)果不一致。原因是Yamada使用整體遠(yuǎn)移上頜全牙列的方法，在主弓絲階段種植支抗配合前牙處的牽引鉤對上頜頜平面產(chǎn)生順時(shí)針影響使前牙伸長后牙壓低；而本課題組使用分步遠(yuǎn)移上頜全牙列，初期圓絲排齊階段即使用種植支抗遠(yuǎn)移尖牙，配合金屬自鎖托槽傳動機(jī)制，使后牙發(fā)生遠(yuǎn)中傾斜，后期序列更換硬絲之后后牙控根直立。初期圓絲階段對尖牙有垂直向與遠(yuǎn)中的雙重作用，使得尖牙與前牙在垂直向有所壓低，而對后牙無垂直向作用，故后牙垂直向位移較小。Bechtold等[34]使用微種植支抗配合前牙區(qū)長牽引鉤遠(yuǎn)移上頜全牙列治療安氏Ⅱ類患者，通過對比術(shù)前術(shù)后以及3～4年后的頭影測量結(jié)果發(fā)現(xiàn)，種植支抗的遠(yuǎn)移效果比較穩(wěn)定，U6可以遠(yuǎn)移4.2 mm并且沒有任何垂直向及傾斜的變化。說明種植支抗配合前牙處長牽引鉤使上頜牙列產(chǎn)生平移對上頜頜平面影響較小。尹燕飛[35]應(yīng)用顴牙槽嵴種植體支抗進(jìn)行上頜全牙列遠(yuǎn)移的三維有限元分析觀察時(shí)發(fā)現(xiàn)，牽引鉤的高度在0 mm、2 mm時(shí)，整個(gè)頜平面均有順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，而牽引鉤的高度在4 mm、6 mm、8 mm、10 mm時(shí)頜平面發(fā)生逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，也進(jìn)一步驗(yàn)證了種植支抗配合不同方法的遠(yuǎn)移，力學(xué)原理及產(chǎn)生的效果不同。

綜上所述，本課題組使用微種植支抗分步遠(yuǎn)移上頜全牙列矯正側(cè)貌較好的安氏Ⅱ類Ⅰ分類、安氏Ⅰ類輕度牙列擁擠患者，對比術(shù)前術(shù)后三維模型發(fā)現(xiàn)，上頜牙齒均有遠(yuǎn)中移動的現(xiàn)象，除第二磨牙外，后牙均有頰向移動，并且越靠近牽引鉤的位置，頰向移動范圍越大，微種植支抗分步遠(yuǎn)移上頜全牙列使前牙垂直向壓低而后牙垂直向變化較小。本課題組還發(fā)現(xiàn)隨著年齡的增大，使用微種植支抗的時(shí)間也會延長。由于本課題組對微種植支抗分步遠(yuǎn)移上頜全牙列的研究追蹤時(shí)間較短，故缺少遠(yuǎn)期穩(wěn)定性相關(guān)研究。