Damon Q自鎖托槽在數字化牙頜模型上的模擬定位研究

萬賢鳳 張文斌 章錦才 段培佳

1.廣東省口腔醫院正畸科，廣州 510280；2.西安恒惠科技有限公司，西安 710075；3.廣東省口腔醫院牙周病科，廣州 510280

隨著科學技術的發展，三維數字化牙頜模型以其存儲方便、精度較高、測量方便等優點，越來越受到正畸醫生的青睞[1-4]。在數字化模型上進行托槽定位成為近年來國內外數字化正畸技術的熱點問題。目前，國內對在數字化牙頜模型上進行托槽模擬定位，用軟件制作完成弓絲以模擬正畸矯治后效果的研究還較少。本研究應用激光掃描的牙冠與錐形束CT重建的牙根和頜骨進行整合，建立包括牙冠、牙根和頜骨在內的三維數字化牙頜模型，利用工程軟件繪制真實大小的Damon Q自鎖托槽，在整合模型上比較數字化Damon Q自鎖托槽含牙根信息托槽定位法以及托槽高度定位法模擬矯治效果的差異。通過美國正畸目標評分系統（American board of orthodontics objective grading system，ABO-OGS）的3項標準（邊緣嵴高度、牙齒排齊、牙根平行度）評估模擬矯治后的矯治效果，探討數字化托槽模擬定位的準確性以及今后臨床應用的可行性。

1 材料和方法

1.1 材料

NewTom 3G錐形束CT（QR SRL公司，意大利）；掃描系統：3Shape D700五軸三維激光掃描儀（3Shape公司，丹麥）；計算機硬件系統：Intel Core 2 Duo mit 2.0 GHz處理器，內存2 GB，硬盤500 GB；計算機軟件：OrthoRx軟件。

選擇廣東省口腔醫院正畸科應用西安恒惠科技有限公司無托槽隱形矯治技術進行矯治的錯 畸形患者15例，其中男性3例，女性12例，年齡23～38歲，平均27.7歲；其中安氏Ⅰ類錯 畸形患者9例，安氏Ⅱ類錯 畸形患者6例。納入標準：恒牙列，牙列完整（28～32顆牙齒），無多生牙和畸形牙，無根管治療及唇頰側充填牙齒，牙齒無過度磨耗，無金屬修復體。排除標準：錐形束CT圖像不清晰。所有患者知情同意后簽署知情同意書再進行研究。

1.2 方法

1.2.1 數字化三維牙頜模型的建立 參照參考文獻[5]的方法建立數字化三維牙頜模型。

1.2.2 數字化托槽 采用美國Ormco公司的Da-mon Q自鎖托槽，槽溝尺寸為0.711 2 mm×0.558 8 mm。將從廠家取得的Damon Q托槽建立數字化模型，轉化成stl文件，導入OrthoRx軟件中。

1.2.3 用托槽高度定位法進行托槽定位 采用托槽高度定位法對15個數字化牙頜模型上的全口牙齒進行托槽模擬定位。從上頜中切牙至上頜第二磨牙的托槽高度分別為4.5、4.0、4.5、4.0、3.5、2.5、2.0 mm，從下頜中切牙至下頜第二磨牙的托槽高度分別為3.5、3.5、4.0、3.5、3.0、2.0、2.0 mm。各牙臨床冠長軸位置的確定方法如下：上下頜切牙的臨床冠長軸位于切嵴上，上下頜尖牙的臨床冠長軸位于唇軸嵴上，上下頜第一及第二前磨牙的臨床冠長軸位于頰軸嵴上，上下頜磨牙的臨床冠長軸位于頰面主發育溝上。本研究采用目測法按照上述位置參考尋找各牙的臨床冠長軸。

1.2.4 用含牙根信息托槽定位法進行托槽定位 采用含牙根信息托槽定位法對15個數字化牙頜模型上的全口牙齒進行托槽模擬定位。為了可以精確定位每顆牙齒，由西安恒惠科技有限公司開發了基于每顆牙齒基本信息的新的托槽定位軟件工具，該工具可以顯示每顆牙齒的牙冠及牙根信息，通過移動不同的平面進行托槽定位。該方法即為含牙根信息托槽定位法，本研究即利用該方法對15個數字化牙頜模型上全口牙齒進行托槽模擬定位。每個數字化模型進行托槽定位3次，每次間隔時間為2周，每次托槽定位后的數據用軟件保存。

1.2.5 模擬排牙形成矯治后牙頜模型 由西安恒惠科技有限公司開發出新的模擬矯治后效果的軟件，利用該軟件將牙齒沿弓絲方向排列成無鄰牙碰撞、無牙齒間隙的牙列，形成模擬的最終矯治狀態。保存模擬矯治后的狀態。

1.2.6 ABO-OGS測量方法與標準 在計算機軟件上使用目測法對研究模型各種托槽定位方法正畸模擬治療前后的數字化模型進行測量。參照ABO-OGS標準，測量指標包括3項：牙齒排列、后牙邊緣嵴高度和牙根平行度。每個病例記錄扣分牙位、各單項扣分及總扣分。操作者在測量前要求熟悉使用OrthoRx軟件。每個病例的測量間隔時間為2周，重復測量3次，取3次測量的均值。

1.2.7 統計學分析 使用SPSS 19.0軟件進行統計學分析。采用重復測量資料方差分析對牙齒排齊、邊緣嵴高度、牙根平行度3項測量指標及綜合指標進行分析，比較矯治前和兩種不同的托槽模擬定位方法模擬矯治后的效果。因不滿足球對稱檢驗，所以采用校正的Greenhouse-Geisser檢驗，檢驗水準為雙側α=0.05。

2 結果

兩種托槽定位方法（含牙根信息托槽定位法設為方法一，托槽高度定位法設為方法二）模擬矯治前后ABO-OGS扣分（邊緣嵴高度、牙齒排齊、牙根平行度及3項總扣分）見表1。

在邊緣嵴高度方面，治療前扣分均數為2.80±2.01，方法一虛擬矯治后的扣分均數為0.53±0.83，方法二虛擬矯治后扣分均數為0.27±0.46。重復測量資料方差分析檢驗結果顯示：方法一及方法二虛擬矯治前后牙齒邊緣嵴高度的差異均有統計學意義（F=22.691，P=0.000），兩種托槽定位方法虛擬矯治后邊緣嵴高度的扣分均小于治療前扣分。

表1 模擬矯治前及兩種方法矯治后扣分的比較Tab 1 Comparison of two methods between before and after simulated treatment

在牙齒排齊方面，治療前扣分均數為10.80±5.06，方法一虛擬矯治后扣分均數為0.27±0.46，方法二為1.00±0.84。重復測量資料方差分析檢驗結果顯示：方法一及方法二虛擬矯治前后牙齒排齊的差異均有統計學意義（F=67.144，P=0.000），兩種托槽定位方法虛擬矯治后牙齒排齊扣分均小于治療前扣分；且兩種方法矯治后牙齒排齊扣分的差異有統計學意義（P＜0.05）。

在牙根平行度方面，治療前扣分均數為0.47±1.13，方法一虛擬矯治后扣分均數為0.07±0.26，方法二為1.00±1.13。重復測量資料方差分析檢驗結果顯示：方法一與方法二比較，兩者矯治后牙根平行度扣分的差異有統計學意義（F=5.971，P=0.007），方法二牙根平行度扣分大于方法一。兩種方法虛擬矯治前后牙根平行度的差異均無統計學意義，提示兩種托槽定位方法虛擬矯治后牙根平行度方面未發生明顯改善。

分析牙齒排齊、邊緣嵴高度及牙根平行度3項總的扣分情況，治療前均數為14.07±7.15，方法一虛擬矯治后總扣分均數為0.87±1.19，方法二為2.27±1.58。重復測量資料方差分析檢驗結果顯示：方法一及方法二虛擬矯治前后3項總扣分的差異均有統計學意義（F=54.818，P=0.000），兩種托槽定位方法虛擬矯治后3項總扣分均小于治療前扣分；同時，兩種方法矯治后3項總扣分的差異有統計學意義（P＜0.05），故可以認為方法一虛擬矯治后的效果較方法二更好。

3 討論

隨著計算機技術的飛速發展，大量的三維模型引入正畸界，有許多公司如OrthoCad、OrthoProof與O3DM等開發了軟件程序，這些軟件可以分析數字化模型的線性及角度參數。利用軟件測量線距及角度提高了治療計劃及復診的準確性。本研究重建了包含牙根信息的數字化三維牙頜模型，并開發了新的OrthoRx軟件進行托槽模擬定位并模擬正畸矯治后效果。

托槽定位是否準確的檢驗標準是：按照該托槽定位后，牙齒在弓絲上排齊后的效果。鑒于此，本研究的軟件工程師開發了特定的軟件，該軟件按照臨床弓形圖制作上下頜大、中、小號弓形，通過選擇上下頜合適的弓形，將弓絲移動至與托槽匹配的位置，通過自動調整間隙使具有定位托槽的牙齒沿著上述弓絲滑動，排列為牙齒間無間隙及無碰撞的模擬矯治后狀態。本研究根據模擬矯治后的狀態，在計算機模型上進行ABO-OGS評分。

ABO-OGS評分系統包括8項獨立的評分：牙齒排齊、邊緣嵴高度、后牙頰舌向傾斜度、咬合接觸、關系、覆蓋、鄰接接觸關系及牙根平行度。本研究僅選擇牙齒排齊、邊緣嵴高度及牙根平行度這3個指標評估模擬矯治前后的情況，因為托槽定位與這3項的關系最為密切，且咬合接觸、關系、覆蓋等指標用目前的軟件還無法準確評估。Israel等[6]用ABO-OGS標準評估OrthoCAD iQ間接粘接的準確性并測量正畸治療后排齊牙弓的間接粘接的準確性，發現OrthoCAD iQ在間接粘接托槽準確性方面與傳統粘接方法相比沒有明顯優勢。該實驗結果顯示，OrthoCAD在上頜前磨牙排齊及頰舌向傾斜度方面評分高于傳統方法組，上頜第一前磨牙牙根平行的扣分也最低，但兩者的差異無統計學差異。OrthoCAD在上頜第一前磨牙的定位能力較差，而傳統方法排齊上頜磨牙的能力更強。

本研究結果顯示，在邊緣嵴高度方面，兩種托槽定位方法在模擬矯治后邊緣嵴高度扣分均小于治療前扣分。這與Suárez等[7]的研究不同。Suárez等[7]研究了數字化牙頜模型上采用高度定位法定位后的牙齒邊緣嵴高度情況。該研究選取42個數字化模型，計算機工具是OrthoCAD，用軟件預測矯治后的結果，比較治療前后邊緣嵴高度的變化，結果發現：采用托槽高度定位法排齊后，牙齒邊緣嵴高度差異有加大的趨勢；經統計學分析，14和15、24和25、36和37、46和47這幾處邊緣嵴在治療前后的差異有統計學意義，按托槽高度定位法排齊后，上述牙齒邊緣嵴的鄰接位置關系變差。Casko等[8]研究認為，治療后最難獲得良好邊緣嵴的位置是雙側第一、二磨牙。Eliades等[9]通過研究前磨牙托槽定位顯示，即使是通過臨床冠中心排齊托槽槽溝，都可能產生大于1 mm的鄰接接觸差異。本研究發現，兩種方法模擬矯治后，后牙邊緣嵴高度扣分均減少；由此可以推斷，托槽按高度的標準定位，有助于改善后牙邊緣嵴的不調。

本研究結果顯示：在牙齒排齊方面，兩種托槽定位方法在模擬矯治后牙齒排齊方面的扣分均小于治療前扣分；而且兩種方法矯治后牙齒排齊扣分的差異有統計學意義（P＜0.05）。這說明兩種托槽定位方法都可以排齊上下頜前牙，可以滿足臨床需要，含牙根信息托槽定位法牙齒排齊效果較托槽高度定位法好。但是，Israel等[6]認為OrthoCAD軟件在下頜切牙長軸的定位方面不夠準確，下頜切牙的根平行度方面明顯低于傳統粘接方法。

本研究結果顯示：在牙根平行度方面，兩種方法模擬矯治前后牙根平行度差異均無統計學意義，兩種托槽定位方法，模擬矯治后牙根平行度方面未發生明顯改善。雖然模擬矯治前后牙根的平行度無統計學差異，從三維模型上可以發現，牙根不平行的位置發生了改變，治療前的前牙因為嚴重扭轉導致牙根不平行，經過模擬矯治后（兩種方法），這些前牙牙根的不平行得到改善。矯治后的牙根不平行多數發生在下頜尖牙與第一前磨牙牙根之間，這可能與Damon Q自鎖托槽的尖牙托槽含有5°軸傾角，同時與下頜尖牙外形定位困難導致尖牙牙根向遠中傾斜有關。統計結果示：兩種方法矯治后牙根的平行度扣分有統計學差異，含牙根信息托槽定位法矯治后牙根平行度扣分較小。這是由于托槽定位時包含了牙根信息，可以更準確地進行托槽定位。本研究中，由于重建三維牙頜模型包含牙根信息，可以在三維方向清晰地觀察全口牙齒牙根的平行度，牙根的頰舌向位置，看到牙根的排列情況，并準確評估牙根平行度，這是傳統的全景片及石膏模型無法做到的。

本研究結果顯示：兩種托槽定位方法模擬矯治后牙齒排齊、邊緣嵴高度及牙根平行度3項總的扣分情況均小于治療前；同時，兩種方法矯治后3項總扣分的差異有統計學意義。含牙根信息托槽定位法3項總扣分小于托槽高度定位法，可以認為含牙根信息托槽定位法模擬矯治后效果較托槽高度定位法好，含牙根信息托槽定位方法較托槽高度定位方法更為準確；這為后續研究托槽準確定位于口腔提供了實驗依據。

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