無托槽隱形矯治器的發(fā)展現(xiàn)狀

馬艷寧 綜述 金作林 審校

無托槽隱形矯治器是數(shù)字化時代的產(chǎn)物，隨著人們對美觀需求的逐年增多，無托槽隱形矯治器越來越被廣泛應(yīng)用，不僅可以治療簡單的錯頰畸形，也可以治療復(fù)雜的錯頰畸形。但是無托槽隱形矯治器并不是簡單的從固定矯治器換成透明矯治器，而是基于正畸基本理論下發(fā)展起來的創(chuàng)新理論，具有不同于固定矯治的鮮明特點(diǎn)，本文就無托槽隱形矯治發(fā)展中的材料性能、施力特點(diǎn)以及適應(yīng)癥的擴(kuò)展做一綜述。

1 無托槽隱形矯治器材料性能的研究進(jìn)展

對于固定矯治器，正畸醫(yī)生更多考慮的是托槽預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)以及各種型號鋼絲的運(yùn)用，而對于無托槽隱形矯治器來說，矯治器本身就是一個完整的施力單元，明確其材料性能對于方案的設(shè)計(jì)有著重要的作用。無托槽隱形矯治器采用熱塑性材料[1]，其材料性能不同于固定矯治，產(chǎn)生的正畸力與材料的初始機(jī)械性能密切相關(guān)。但是目前隱形矯治器應(yīng)用最廣泛的熱壓膜材料存在著不同程度的性能不穩(wěn)定，很容易受溫度、濕度和唾液的影響[2]。

熱壓膜材料不能提供一個持續(xù)的輕力，在戴入過程中會產(chǎn)生較大的瞬時應(yīng)力，戴用2周后矯治力衰減到原來的50%左右，矯治效率隨之降低[3]，這與隱形矯治的施力特征密切相關(guān)，在矯治器初戴的24～48 h內(nèi)，牙齒所受的瞬時應(yīng)力較大，對牙齒的牙周組織十分不利，但是48 h后，應(yīng)力迅速衰減至一個較低的水平直至更換下一副矯治器。有研究認(rèn)為這種迅速衰減的材料特征從另一方面來說對牙周組織的健康有保護(hù)作用，牙周組織不會因?yàn)殚L期大的矯治力完全阻塞血管[4]，切斷牙周膜某一區(qū)域的血流供應(yīng)，使受壓區(qū)域發(fā)生無菌壞死，終止局部的成骨和破骨細(xì)胞的分化。

研究表明材料的硬度也影響著矯治器的力學(xué)特征，Bollen等[5]研究發(fā)現(xiàn)隨著矯治器硬度的增大，牙齒產(chǎn)生的位移增加，也就是矯治效能增加，但硬度過大的矯治器在戴入時局部應(yīng)力過大，有可能造成矯治器的斷裂，也會導(dǎo)致局部牙周組織應(yīng)力過大，增加牙齒移動的牙槽骨潛掘性吸收的風(fēng)險(xiǎn)，故不能通過改變硬度來提高位移量。硬度較小的矯治器[6-7]，無法提供充足的支抗力，隱形矯治器是一連續(xù)整體，在施力過程中會出現(xiàn)牽一發(fā)而動全身的力學(xué)表現(xiàn)，因此硬度較小的矯治器，會出現(xiàn)不期望的鄰近牙齒的位移。隨著隱形矯治器的回彈和應(yīng)力松弛，鄰近支抗牙的牙齒移動在一定程度上得以恢復(fù)，但這種往返移動對牙周組織是很不利的。因此使用隱形矯治器時，除了要保持良好的后牙支抗外，也不能忽略矯治器的交互支抗作用，在矯治設(shè)計(jì)時，可通過在鄰近牙上增添附件、選擇合適硬度的材料等方法來保護(hù)鄰牙支抗。

常用的矯治器材料中，有單層和雙層膜片矯治器之分，Lombardo等[8]通過對單層的TPU和PET-G材料、雙層的PET-G/TPU 、TPU/PC進(jìn)行為期24 h的應(yīng)力松弛試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)雙層材料具有更為恒定的應(yīng)力釋放特性，但釋放的應(yīng)力絕對值遠(yuǎn)小于單層材料。常用的矯治器包括0.5、0.75 mm兩種厚度，材料厚度不同影響著矯治力的釋放，目前學(xué)者們對厚度與力學(xué)性能之間的具體關(guān)系還未達(dá)成共識。有人認(rèn)為矯治器材料越厚，產(chǎn)生的矯治力越大[9]。也有人認(rèn)為[10]同一種材料越薄，在變形量相同的情況下釋放的能量越高。但可以肯定的是材料厚度越大，患者的舒適感越差。

另一方面隱形矯治器在口腔內(nèi)受環(huán)境影響將發(fā)生老化。Schuster等[11]研究顯示隱形矯治器在口腔內(nèi)暴露兩周后，矯治器頰側(cè)晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致硬度增加，出現(xiàn)了開裂、接觸點(diǎn)磨損及局部鈣化的現(xiàn)象，直接影響機(jī)械力的傳遞和表達(dá)。熱壓膜材料釋放最佳應(yīng)力時材料的形變量范圍為0.2～0.5 mm，Kwon等[12]通過材料在此形變量范圍內(nèi)進(jìn)行熱循環(huán)和負(fù)載循環(huán)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)熱循環(huán)試驗(yàn)后材料的應(yīng)力釋放特性不變，維氏硬度升高，而負(fù)載循環(huán)試驗(yàn)后材料的應(yīng)力釋放特性降低，維氏硬度升高，也說明隱形矯治器在使用過程中會因口腔環(huán)境溫度及反復(fù)咀嚼影響材料的力學(xué)特性。

理想的正畸矯治器材料應(yīng)該具有良好的回彈性、成形性、儲能性、生物相容性和環(huán)境穩(wěn)定性[13]，目前的矯治器材料尚未達(dá)到理想水平，開發(fā)新型矯治器材料、改良其力學(xué)特性對研究隱形矯治力學(xué)特性有著重要的作用，在此基礎(chǔ)上對于生物力學(xué)的掌握則有利于材料的更新。對于正畸醫(yī)生來說，矯治設(shè)計(jì)還應(yīng)充分考慮矯治器的厚度和材料性質(zhì)，確保牙齒移動都在醫(yī)生掌控中。

2 無托槽隱形矯治器施力特點(diǎn)的研究進(jìn)展

隱形矯治器的施力模式不同于固定矯治器，它是通過矯治器形變將力量傳遞到牙周組織，從而使牙齒發(fā)生位移并且發(fā)生牙槽骨的改建。不同于固定矯治其力量通過托槽直接傳遞至牙齒及牙周組織，隱形矯治器在發(fā)生形變后與牙齒的接觸點(diǎn)不固定，使得在研究隱形矯治的加力特點(diǎn)與力量衰減的過程中有較多的不確定性與復(fù)雜性。另一方面，由于隱形矯治材料應(yīng)力松弛的問題，使得其施力特點(diǎn)不同于固定矯治，其初始應(yīng)力較大，可以達(dá)到1.96 N左右[14]，此時牙周組織瞬時應(yīng)力是固定矯治的50～500 倍，之后應(yīng)力松弛并維持一段時間。也就是說在最初戴入矯治器的24～48 h之內(nèi)，牙齒所受的應(yīng)力很大，但很快就會衰減到一個比較小的值。這樣的施力模式，是否適用于所有的患者，特別是牙周病患者，目前仍存在很大的疑惑[15]。

對于需要拔牙矯治的患者來說，采用隱形矯治器這樣一個彈性模量在528～810 MPa區(qū)間內(nèi)的材料，很顯然與固定矯治的鋼絲(其彈性模量為176 000 MPa)[16]相比，其剛度與彈性變形能力都有很大的區(qū)別，因此在使用隱形矯治器進(jìn)行拔牙病例的控制時，需要對矯治器有較為深刻的認(rèn)識。由于矯治器剛性不足，很容易在前牙回收時出現(xiàn)覆加深，前牙轉(zhuǎn)矩丟失的問題，因此在回收時需要在前牙設(shè)計(jì)過矯治，即添加一定量的正轉(zhuǎn)矩與壓低(具體數(shù)值需要根據(jù)前牙唇傾度以及支抗的需求來確定)，并且設(shè)計(jì)個性化的牙齒移動步驟，盡可能使每一步移動的牙數(shù)較少，以提高矯治器對牙齒的控制力。此外，隱形矯治器是全包裹式的施力模式，在拔牙病例的設(shè)計(jì)時，不可忽視的問題就是隨著拔牙間隙的縮小，牙套的長度也隨之縮短，這帶來的問題就是牙套末端對后牙產(chǎn)生了近中的推力，再加上“過山車”效應(yīng)，使得后牙更容易出現(xiàn)近中傾斜與壓低，進(jìn)一步導(dǎo)致了垂直向的失控。這就提示我們在拔牙病例設(shè)計(jì)時，需在后牙添加足夠的備抗以對抗磨牙的近移，也建議使用一些其他裝置，比如種植釘、power arm等來幫助增強(qiáng)后牙支抗[17]。

隱形矯治器的特殊施力模式，對某些牙齒移動具有一定的優(yōu)勢。其三維包裹的模式，可以實(shí)現(xiàn)對牙齒的全方位控制，在推磨牙遠(yuǎn)移時可以有效避免傳統(tǒng)矯治器推磨牙向后時導(dǎo)致的牙冠頰腭向旋轉(zhuǎn)[17]，同時隱形矯治器相比于傳統(tǒng)矯治器較易實(shí)現(xiàn)下頜磨牙遠(yuǎn)移。隨著材料學(xué)和生物力學(xué)的發(fā)展，推磨牙遠(yuǎn)移效率可高達(dá)88%左右[18]。目前，推磨牙遠(yuǎn)移已成為隱形矯治技術(shù)的優(yōu)勢之一，一些高角患者也可以使用該技術(shù)，隱形矯治器推磨牙遠(yuǎn)移技術(shù)已成為牙列輕中度擁擠的安氏Ⅱ類錯畸形患者非拔牙矯治的主要方法之一[19]。

3 無托槽隱形矯治器適應(yīng)癥的選擇

隨著材料與生物力學(xué)等的不斷發(fā)展，無托槽隱形矯治適應(yīng)癥逐漸擴(kuò)寬，經(jīng)驗(yàn)豐富的醫(yī)生已經(jīng)成功治療了復(fù)雜的錯畸形，但作為經(jīng)驗(yàn)不足或者初學(xué)隱形的醫(yī)生，則需要明確隱形矯治的優(yōu)勢與劣勢，選擇合適的適應(yīng)癥以提高治療的成功率、降低臨床的并發(fā)癥。

無托槽隱形矯治器最擅長的牙齒移動就是推磨牙遠(yuǎn)移，但推磨牙遠(yuǎn)移也有很多限制，磨牙遠(yuǎn)中移動并不是無限制的遠(yuǎn)移，磨牙后段擁有足夠的牙槽骨長度和寬度才能容納磨牙的遠(yuǎn)中移動。根據(jù)CBCT影像結(jié)合患者的口內(nèi)實(shí)際情況設(shè)計(jì)磨牙遠(yuǎn)移，并判斷是否需要拔除智齒。根據(jù)Vitral等[20]學(xué)者的研究，上頜磨牙遠(yuǎn)中移動的界限是通過測量上頜最后一顆牙齒的遠(yuǎn)中與上頜結(jié)節(jié)之間的距離，與此同時，要注意上頜竇底與磨牙牙根的位置[21]，以判斷上頜竇是否影響磨牙遠(yuǎn)移的效果和成功率。對于下頜磨牙的遠(yuǎn)中移動，還應(yīng)注意牙根與骨皮質(zhì)的關(guān)系，若牙根與骨皮質(zhì)接觸則可能產(chǎn)生骨皮質(zhì)支抗，使下頜磨牙的遠(yuǎn)移變得困難。因此，術(shù)前對牙槽骨解剖結(jié)構(gòu)的深入分析對于隱形矯治器推磨牙向遠(yuǎn)中是十分必要的。

無托槽隱形矯治器對于前牙壓低也具有一定的優(yōu)勢，固定矯治技術(shù)的壓低力施加在前牙抗力中心的唇側(cè)，因而在壓低前牙的同時會造成一定程度的唇傾[22]。而無托槽隱形矯治器全包裹式的施力于牙冠，使施加的壓低力盡可能通過牙齒的阻力中心，更接近于整體移動[23]。在設(shè)計(jì)隱形矯治的前牙壓低移動時，分步移動設(shè)計(jì)更為合理，即先壓低尖牙再壓低切牙，或者先壓切牙再壓尖牙。壓低設(shè)計(jì)的每一步移動牙齒數(shù)量越少，矯治器的表達(dá)效率越好。與此同時，在牙齒壓低移動同時，反作用力會導(dǎo)致矯治器的脫套，因此在設(shè)計(jì)前牙壓低移動時，應(yīng)添加合適的固位附件，以幫助牙齒實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)移動。

另外，無托槽隱形矯治對于牙齒近中移動、拔牙矯治的垂直向控制較差。對于需要大量近中移動的牙齒，采取分步近移或交互回收的方式比較合適[24]，盡可能減少每一步移動的牙齒數(shù)量，才能更好地把控牙齒，減少牙齒近中傾斜的發(fā)生。同樣在拔牙病例回收時，要注意后牙的支抗保護(hù)以及前牙轉(zhuǎn)矩的過矯治和壓低的過矯治[25]，這也是針對拔牙這樣的非優(yōu)勢病例的臨床應(yīng)對措施。同時，針對隱形矯治器難以較好把控的病例，臨床可以采用一些輔助手段比如種植體支抗、片段弓等，以便更好的實(shí)現(xiàn)對牙齒的精準(zhǔn)控制。

隱形矯治的成功與否與適應(yīng)癥的選擇密不可分，選擇合適適應(yīng)癥，加強(qiáng)復(fù)診監(jiān)控[26]，及時發(fā)現(xiàn)問題并解決，這樣才會有效降低并發(fā)癥，使矯治事半功倍。

總之，隨著無托槽隱形矯治器的發(fā)展，其相關(guān)的理論體系也在不斷的完善，隱形矯治器有其優(yōu)勢適應(yīng)癥與非優(yōu)勢適應(yīng)癥，與其產(chǎn)生的生物力學(xué)密切相關(guān)，而生物力學(xué)又與其材料特性有關(guān)，正畸醫(yī)生不能隨意擴(kuò)大隱形矯治適應(yīng)癥，同時加強(qiáng)材料特性以及生物力學(xué)的學(xué)習(xí)，明確隱形矯治器矯治錯畸形的局限性，在相關(guān)的力學(xué)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)隱形矯治病例，使牙齒的矯正更加合理，更加高效，更加可控。