正畸牙移動(dòng)核心科學(xué)問(wèn)題：目標(biāo)位、效率、精準(zhǔn)度

趙志河 金作林 白玉興 房兵 白丁 李巍然 賀紅 胡敏 劉月華陳莉莉 宋錦璘0 曹陽(yáng) 李宇 舒睿

1.口腔疾病研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 國(guó)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；2.第四軍醫(yī)大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院正畸科，西安 710032；3.首都醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院正畸科，北京 100050；4.上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院正畸科，上海 200011；5.口腔生物材料和數(shù)字診療裝備國(guó)家工程研究中心，北京大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院·口腔醫(yī)院正畸科，北京 100081；6.武漢大學(xué)口腔醫(yī)院正畸科，武漢 430079；7.吉林大學(xué)口腔醫(yī)院正畸科，長(zhǎng)春 130021；8.復(fù)旦大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院·上海市口腔醫(yī)院正畸科，上海 200001；9.華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院口腔醫(yī)學(xué)院正畸科，武漢 430030；10.口腔疾病與生物醫(yī)學(xué)重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶市高校市級(jí)口腔生物醫(yī)學(xué)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院，重慶醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院正畸科，重慶 401147；11.中山大學(xué)附屬口腔醫(yī)院正畸科，廣州 510055；12.口腔疾病研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 國(guó)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)院兒童口腔科，成都610041

近代口腔正畸學(xué)的發(fā)展始于19 世紀(jì)末。19 世紀(jì)后半葉，美國(guó)牙醫(yī)Kingsley首次系統(tǒng)地對(duì)錯(cuò)畸形和正畸進(jìn)行了描述。1890 年，“現(xiàn)代正畸學(xué)之父”Edward H.Angle 經(jīng)過(guò)對(duì)咬合的深入研究逐漸將口腔正畸學(xué)發(fā)展為口腔醫(yī)學(xué)的分支科學(xué)，于1899 年提出了沿用至今的Angle 錯(cuò)畸形分類(lèi)法，并于1928 年發(fā)明了方絲弓矯治器及矯治技術(shù)。20世紀(jì)中葉，Tweed 和Begg 醫(yī)生提出了減數(shù)拔牙的矯治理論，更注重面部美觀和矯治后的穩(wěn)定性。1976 年，美國(guó)的Lawrence F Andrews 醫(yī)生發(fā)明了預(yù)成序列彎曲方絲弓矯治器，并提出了直絲弓矯治技術(shù)，現(xiàn)已成為最常用的正畸技術(shù)[1-2]。

時(shí)至今日，盡管正畸牙移動(dòng)技術(shù)體系已基本成熟，但總體治療水平與患者預(yù)期之間仍存在差距。筆者通過(guò)文獻(xiàn)回顧與分析，總結(jié)出“正畸牙移動(dòng)”包含了三個(gè)核心科學(xué)問(wèn)題：目標(biāo)位、效率、精準(zhǔn)度，大量正畸研究也正是圍繞這三大問(wèn)題展開(kāi)。

1 正畸牙移動(dòng)目標(biāo)位

正畸牙移動(dòng)目標(biāo)位就是牙齒移動(dòng)最終希望達(dá)到的三維空間位置，應(yīng)符合牙列自身的形態(tài)標(biāo)準(zhǔn)、牙與頜骨形態(tài)的協(xié)調(diào)、牙與面部軟組織形態(tài)的協(xié)調(diào)等，從而實(shí)現(xiàn)平衡、穩(wěn)定、美觀的矯治目標(biāo)。圍繞正畸目標(biāo)位的研究包括正常參數(shù)、頭影測(cè)量參數(shù)、美學(xué)參數(shù)等。

1.1 正常參數(shù)

正畸治療結(jié)束時(shí)，上下牙列應(yīng)咬合在一個(gè)廣泛接觸的位置，同時(shí)保證牙周組織的健康。要達(dá)到這樣的咬合標(biāo)準(zhǔn)，上下牙弓應(yīng)滿(mǎn)足Andrews正常六個(gè)關(guān)鍵[3]：上下牙列尖窩緊密接觸、合適的唇（頰）舌向傾斜度、合適的近遠(yuǎn)中向傾斜度、無(wú)旋轉(zhuǎn)、無(wú)間隙、合適的Spee 曲線(xiàn)深度。正常的六個(gè)關(guān)鍵中，各牙位的三維數(shù)據(jù)既是矯正的目標(biāo)，也是正畸直絲弓矯治器設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。我國(guó)正畸學(xué)發(fā)展初期，由于缺乏國(guó)人正常數(shù)據(jù)，使用的直絲弓矯治器均采用的是國(guó)外人種的數(shù)據(jù)。直到20世紀(jì)90 年代，國(guó)內(nèi)學(xué)者們[4-5]先后測(cè)量了中國(guó)人正常的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，為我國(guó)傳統(tǒng)直絲弓矯治器的開(kāi)發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

1.2 頭影測(cè)量參數(shù)

正畸的治療目標(biāo)不僅包括牙齒咬合良好，還包括顱頜面各個(gè)功能組分間的相互協(xié)調(diào)。在頭顱定位X 線(xiàn)片上定點(diǎn)，通過(guò)線(xiàn)距、角度等的測(cè)量，分析牙、頜、顱、面軟硬組織的形態(tài)特征、相互關(guān)系和變異情況，是正畸醫(yī)生診斷與方案設(shè)計(jì)的核心要素之一。X線(xiàn)頭影測(cè)量技術(shù)發(fā)明之后，國(guó)外學(xué)者提出了多種不同的頭影測(cè)量分析法，國(guó)內(nèi)專(zhuān)家[6]相繼研究了國(guó)內(nèi)貌美人群的頭影測(cè)量數(shù)值，建立了適用于中國(guó)人的頭影測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，如“華西綜合分析法”等。隨著技術(shù)的進(jìn)步，頭影測(cè)量的手段從硫酸紙手工定點(diǎn)描記、人工測(cè)量，發(fā)展到數(shù)字化影像定點(diǎn)測(cè)量。近年來(lái)，具備人工智能“自動(dòng)定點(diǎn)”與“自動(dòng)重疊”功能的頭影測(cè)量軟件相繼出現(xiàn)，進(jìn)一步提高了測(cè)量效率與精度。

1.3 美學(xué)參數(shù)

改善美觀既是大部分正畸患者的治療主訴，也是正畸治療追求的重要目標(biāo)。正畸治療的美學(xué)參數(shù)包括側(cè)貌與正貌、靜態(tài)與動(dòng)態(tài)。傳統(tǒng)軟組織側(cè)貌分析法如Holdaway 分析法、McNamara 分析法等，均是對(duì)側(cè)貌輪廓的靜態(tài)分析。隨著學(xué)科發(fā)展，正畸醫(yī)師開(kāi)始關(guān)注患者動(dòng)態(tài)笑容時(shí)前牙顯露量、傾斜度等對(duì)美觀的影響。2000年，Andrews提出了口頜面協(xié)調(diào)六要素[7]。在要素Ⅱ中，他提出正畸治療目標(biāo)是在笑容時(shí)上頜中切牙的臨床牙冠中心點(diǎn)（FA 點(diǎn)）落在目標(biāo)前界線(xiàn)（goal anterior limit line，GALL）上。國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)一步研究認(rèn)為，上中切牙前后向位置、唇舌向傾斜度、笑弧、頰間隙、上唇曲度等是影響正畸治療顏面美學(xué)與治療方案制定、療效評(píng)估的重要參數(shù)。國(guó)內(nèi)學(xué)者[8-9]通過(guò)研究正面笑容寬度與面部寬度的比例以及后牙唇（頰）舌向傾斜度等參數(shù)，總結(jié)了理想正面笑容的12 個(gè)特點(diǎn)，同時(shí)提出了正畸治療“飽滿(mǎn)笑容”的理念：1）牙齒應(yīng)該充滿(mǎn)整個(gè)口腔，牙弓寬度應(yīng)與微笑時(shí)口角寬度、面部寬度相協(xié)調(diào)；2）顯露的上頜尖牙、前磨牙、磨牙應(yīng)有適當(dāng)?shù)拇剑a）舌向傾斜度，且直立于基骨內(nèi)；3）應(yīng)充分暴露上前牙牙冠及1～2 mm 牙齦，同時(shí)應(yīng)有適當(dāng)?shù)那昂笙蛭恢门c唇舌向傾斜度?！帮枬M(mǎn)笑容”理念的提出為正畸微笑美學(xué)目標(biāo)提供了依據(jù)[10]。

筆者認(rèn)為，以“目標(biāo)位”為導(dǎo)向的正畸治療已成共識(shí)，而對(duì)于正畸牙移動(dòng)目標(biāo)位的認(rèn)知是不斷發(fā)展進(jìn)步的，非一成不變的。尤其是與“美學(xué)”相關(guān)的參數(shù)，會(huì)隨大眾審美偏好、流行時(shí)尚的改變而調(diào)整。可以說(shuō)，對(duì)于正畸目標(biāo)位的追求和研究永無(wú)止境。

2 正畸牙移動(dòng)效率

正畸牙移動(dòng)目標(biāo)位決定了牙齒移動(dòng)的終點(diǎn)，接下來(lái)的核心問(wèn)題就是達(dá)到終點(diǎn)所需的時(shí)間，即正畸牙移動(dòng)效率。正畸牙移動(dòng)速度過(guò)慢、療程過(guò)長(zhǎng)，則釉質(zhì)白斑、牙根吸收等不良反應(yīng)的發(fā)生率和嚴(yán)重程度隨之增加。針對(duì)提高正畸效率，即“高效正畸”的研究，集中于正畸牙移動(dòng)的生物力學(xué)和力學(xué)生物學(xué)。

2.1 正畸牙移動(dòng)生物力學(xué)

國(guó)內(nèi)外學(xué)者通過(guò)對(duì)正畸力大小、方向、作用點(diǎn)等的研究，探索最適力學(xué)參數(shù)，利用其改進(jìn)矯治器及相應(yīng)矯治技術(shù)。三維有限元研究對(duì)明確牙齒的阻力中心、正畸牙周應(yīng)力分布特征等發(fā)揮了重要作用。近年來(lái)，自鎖矯治器通過(guò)改變弓絲的固定方式，降低了矯治器與弓絲間的摩擦阻力，利于更準(zhǔn)確地施加最適正畸力，從而提高牙移動(dòng)效率。傳動(dòng)直絲弓技術(shù)通過(guò)改良托槽設(shè)計(jì)，應(yīng)用低摩擦輕力使牙齒迅速內(nèi)收[11]。生理性支抗控制技術(shù)提出利用口內(nèi)生理性力量并使用為維持上頜生理性曲線(xiàn)而設(shè)計(jì)的頰管托槽，盡量降低矯治器機(jī)械力內(nèi)耗，實(shí)現(xiàn)對(duì)磨牙的支抗保護(hù)[12]。在直絲弓技術(shù)的各種牙移動(dòng)形式中，“轉(zhuǎn)矩”移動(dòng)是效率最低的?！半p尺寸技術(shù)”通過(guò)減小余隙角，減少“轉(zhuǎn)矩浪費(fèi)”，有利于提高拔牙病例前牙的轉(zhuǎn)矩控制效率[13]。此外，“門(mén)形輔弓”技術(shù)通過(guò)增大轉(zhuǎn)矩力臂，大大增加了轉(zhuǎn)矩力矩并減緩了力的衰減，顯著提高了轉(zhuǎn)矩控制效率，尤其是“控根”移動(dòng)的效率，縮短了相關(guān)病例的療程[14]。

2.2 正畸牙移動(dòng)力學(xué)生物學(xué)

國(guó)內(nèi)外學(xué)者通過(guò)對(duì)正畸牙移動(dòng)力學(xué)生物學(xué)的研究，探索利用外科手術(shù)、物理刺激、藥物等輔助手段加速正畸牙移動(dòng)的效果。目前系統(tǒng)評(píng)價(jià)的弱證據(jù)顯示[15]，外科手術(shù)加速牙移動(dòng)有一定效果，可能是通過(guò)局部加速現(xiàn)象（regional acceleration phenomenon，RAP）降低局部牙槽骨密度，促進(jìn)骨塑建（bone modeling）和骨重建（bone remodel‐ing）實(shí)現(xiàn)加速牙移動(dòng)。從最初的截骨術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在的骨皮質(zhì)切開(kāi)術(shù)，外科手術(shù)加速牙移動(dòng)的方法取得了巨大進(jìn)步，手術(shù)創(chuàng)口和術(shù)后不良反應(yīng)越來(lái)越小。但外科手術(shù)畢竟是侵入性操作，且效果局限在術(shù)后短期。物理刺激方法包括電流、電磁場(chǎng)、激光及超聲等。系統(tǒng)評(píng)價(jià)的弱證據(jù)顯示[16]，低強(qiáng)度激光對(duì)加速牙移動(dòng)有一定效果，其他物理刺激的效果則缺乏證據(jù)。物理刺激為非侵入性，更易被患者接受，但絕大多數(shù)物理刺激效果尚不確切。目前，更多研究聚焦于開(kāi)發(fā)加速正畸牙移動(dòng)的藥物。正畸牙移動(dòng)是以牙槽骨塑建與重建為基礎(chǔ)的力學(xué)生物學(xué)過(guò)程，其限速環(huán)節(jié)是壓力側(cè)骨吸收。因此，通常認(rèn)為藥物加速正畸牙移動(dòng)的機(jī)制主要是促進(jìn)壓力側(cè)牙槽骨吸收。牙周膜細(xì)胞在壓應(yīng)力作用下可表達(dá)核因子κB 受體活化因子配體（re‐ceptor activator of nuclear factor?κB ligand，RANKL）誘導(dǎo)破骨前體細(xì)胞分化為破骨細(xì)胞，發(fā)揮骨吸收作用。前列腺素E-2（prostaglandin E2，PGE-2）、甲狀旁腺激素相關(guān)肽（parathyroid hormone re‐lated peptide，PTHrP）[17]、大腦和肌肉芳香烴受體核轉(zhuǎn)位因子樣蛋白1（brain and muscle arnt-like protein 1，BMAL1）[18]、腎上腺素受體β2 抗體（β2-adrenoceptor，β2-AR）[19]等可能也參與了正畸牙移動(dòng)的破骨激活過(guò)程。研究表明，局部給予甲狀旁腺激素（parathyroid hormone，PTH）/PTHrP[20]、姜烯酚[21]及飲用咖啡[22]等方法可以加速正畸牙移動(dòng)。然而，藥物加速正畸牙移動(dòng)幾乎都處于基礎(chǔ)研究階段，個(gè)別藥物的臨床研究未獲得陽(yáng)性結(jié)果。

筆者認(rèn)為，“高效正畸”期望整體提高牙移動(dòng)速率固然重要，但因骨塑建與重建有其自身生物學(xué)規(guī)律，可進(jìn)一步“整體提速”的空間并不大。因此，“高效正畸”研究應(yīng)更多地著眼于提高困難牙移動(dòng)的效率，如前文所述的轉(zhuǎn)矩移動(dòng)，以及經(jīng)萎縮牙槽骨、上頜竇等特殊解剖結(jié)構(gòu)的牙移動(dòng)等。這些困難牙移動(dòng)會(huì)讓受累病例療程極大延長(zhǎng)，嚴(yán)重影響療效和患者生活質(zhì)量，因而針對(duì)該類(lèi)問(wèn)題的技術(shù)突破具有重要的臨床意義。

3 正畸牙移動(dòng)精準(zhǔn)度

確立了目標(biāo)位后，除牙移動(dòng)效率外，另一個(gè)重要問(wèn)題是如何讓牙齒準(zhǔn)確移動(dòng)到設(shè)計(jì)的目標(biāo)位，即“精準(zhǔn)正畸”?，F(xiàn)階段提升精準(zhǔn)正畸水平的主要技術(shù)手段是“數(shù)字化”[23]，包括個(gè)性化矯治器設(shè)計(jì)制作、數(shù)字化輔助定位裝置等。

3.1 個(gè)性化矯治器設(shè)計(jì)制作

個(gè)性化矯治器設(shè)計(jì)制作的基礎(chǔ)是數(shù)字化排牙，即通過(guò)模擬移動(dòng)數(shù)字化牙齒，設(shè)計(jì)正畸牙移動(dòng)的終末位，較傳統(tǒng)石膏模型排牙更精準(zhǔn)。此外，數(shù)字化牙?？膳c錐形束CT 數(shù)據(jù)及三維面相數(shù)據(jù)[24]融合，利于結(jié)合顱頜面軟硬組織形態(tài)更加全面、直觀地設(shè)計(jì)目標(biāo)位。數(shù)字化排牙的終末位可用于設(shè)計(jì)制造個(gè)性化矯治器，包括個(gè)性化唇側(cè)矯治器、舌側(cè)矯治器以及透明矯治器等。相較基于平均值的商品化直絲弓矯治器，定制式個(gè)性化矯治器追求更精準(zhǔn)的治療目標(biāo)和更好的療效。隨著制作工藝改進(jìn)、智能化程度提升、生產(chǎn)效率提高、生產(chǎn)成本降低，可以預(yù)計(jì)未來(lái)個(gè)性化矯治器的臨床應(yīng)用將更加廣泛。

3.2 數(shù)字化輔助定位裝置

數(shù)字化輔助定位裝置主要包括數(shù)字化托槽定位裝置與數(shù)字化正頜手術(shù)骨塊定位裝置。矯治器定位的精準(zhǔn)性與目標(biāo)位實(shí)現(xiàn)的精準(zhǔn)度密切相關(guān)。傳統(tǒng)方式通過(guò)正畸醫(yī)生目測(cè)定位矯治器，存在誤差大、技術(shù)敏感性高、效率低等缺點(diǎn)?；跀?shù)字化排牙，通過(guò)數(shù)字化定位導(dǎo)板實(shí)現(xiàn)的“間接粘接”技術(shù)[25]利于更精準(zhǔn)的矯治器定位，不但保證了療效，也節(jié)省了反復(fù)調(diào)整托槽位置糾錯(cuò)浪費(fèi)的時(shí)間，從另一個(gè)角度提高了治療效率。此外，正頜外科手術(shù)也需要不斷提升精準(zhǔn)度。傳統(tǒng)正頜手術(shù)依賴(lài)二維X 線(xiàn)片與石膏模型，存在面弓轉(zhuǎn)移誤差、模型手術(shù)誤差、中間板誤差等干擾因素，導(dǎo)致精確性差、穩(wěn)定性低。從2000 年開(kāi)始，學(xué)者們開(kāi)始探索數(shù)字化三維手術(shù)設(shè)計(jì)與手術(shù)導(dǎo)板制作。隨著數(shù)字化技術(shù)的成熟與快速成形技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)學(xué)者[26-27]相繼研發(fā)了各類(lèi)數(shù)字化手術(shù)導(dǎo)板，通過(guò)固定引導(dǎo)板定位、截骨斷端預(yù)先定位、個(gè)性化鈦板定位等多種方式組合，消除了傳統(tǒng)模型手術(shù)的各種誤差，有效提升了正頜手術(shù)骨塊移動(dòng)的精準(zhǔn)度。

筆者認(rèn)為，在近年來(lái)蓬勃發(fā)展的數(shù)字化浪潮助力下，“精準(zhǔn)正畸”的水平已經(jīng)得到極大提升。未來(lái)除了大力推廣現(xiàn)有的成熟技術(shù)外，關(guān)鍵突破口在于進(jìn)一步提升各類(lèi)數(shù)字化技術(shù)的智能化、智慧化程度，提高精準(zhǔn)度與效率，彌補(bǔ)不同醫(yī)生間技術(shù)差距的影響，提升正畸療效的均質(zhì)性和整體水平。

總之，筆者認(rèn)為，目標(biāo)位、效率、精準(zhǔn)度是正畸牙移動(dòng)的三大核心科學(xué)問(wèn)題，彼此相對(duì)獨(dú)立但又密切關(guān)聯(lián)。圍繞這三大問(wèn)題的研究是繼續(xù)提升正畸療效的著力點(diǎn)，也必將繼續(xù)推動(dòng)口腔正畸學(xué)的進(jìn)步與發(fā)展。

利益沖突聲明：作者聲明本文無(wú)利益沖突。