Herbst雙期拔牙矯治對顳下頜關節骨性結構影響的錐形束CT研究

陳維維桑婷黃臻伍軍

1.南昌市中西醫結合醫院口腔科；2.南昌大學附屬口腔醫院正畸科，南昌 330006

Herbst雙期拔牙矯治對顳下頜關節骨性結構影響的錐形束CT研究

陳維維1桑婷2黃臻2伍軍2

1.南昌市中西醫結合醫院口腔科；2.南昌大學附屬口腔醫院正畸科，南昌 330006

目的 應用錐形束CT（CBCT）研究Herbst雙期拔牙矯治對顳下頜關節骨性結構的影響。方法 選取15例以下頜后縮為主要臨床表現的恒牙列早期安氏Ⅱ類錯患者，采用Herbst雙期拔牙矯治，在Herbst矯治器矯治前兩周（T1期）、Herbst矯治器初戴入矯治時（T2期）、Herbst矯治器拆除時（T3期）及二期固定矯治器拆除時（T4期）時進行CBCT掃描，應用InvivoDental軟件對CBCT圖像進行三維重建和相關測量。結果 1）14例患者（28側顳下頜關節）在T3期出現髁突后上區外側邊緣高密度、內部區域低密度類似“新月形”的增生影像。2）T3-T2期、T4-T1期，髁突前后徑平均增加了0.62、0.66 mm（P＜0.01）；髁突頭高度平均增加了0.54、0.53 mm（P＜0.01）。結論 Herbst功能矯治器能促進髁突發生生長改建。

雙期矯治； Herbst矯治器； 顳下頜關節； 錐形束CT

1 材料和方法

1.1 研究對象

選取在南昌大學附屬口腔醫院正畸科就診的15例以下頜后縮為主要臨床表現的恒牙列早期安氏Ⅱ類錯患者為研究對象。15例患者中，男9例，女6例；平均年齡12.4歲。所有研究對象符合以下標準：1）ANB角大于5°，磨牙為遠中關系，前牙覆蓋大于5 mm；2）治療前頸椎骨齡處于Cvs2～3期（生長發育高峰前期或高峰期）；3）無系統性疾病，無嚴重顱面部不對稱及先天缺牙，無偏側咀嚼習慣，無正畸治療史及外傷史，無口頜面疼痛、關節彈響、關節功能受限、下頜運動異常、頭痛、耳癥等顳下頜關節紊亂相關疾病史及關節創傷史等。

1.2 Herbst雙期拔牙矯治設計

制作鎳鉻合金鑄造夾板式的Herbst矯治器，使患者初戴入時前牙處于切對切位置、尖牙及磨牙偏近中關系。戴入矯治器5～7個月，后牙建后取出套桿，推下頜往后下頜也不能回復至后縮咬合位，此時即完成第一期矯治。之后拆除Herbst矯治器，減數4個第一前磨牙，以方絲弓矯治技術進行全面的二期固定矯治，期間不采用上頜頭帽口外弓加強支抗及Ⅱ類頜間牽引。

1.3 研究方法

1.3.1 CBCT掃描 所有研究對象均在Herbst矯治器矯治前兩周（T1期）、Herbst矯治器初戴入矯治時（T2期）、Herbst矯治器拆除時（T3期）及二期固定矯治器拆除時（T4期）時進行CBCT（Kavo公司，美國）掃描。掃描范圍16 cm（直徑）×13 cm（高度），管電壓120 kV，管電流5 mA，曝光時間14.7 s，掃描層厚0.25 mm。

1.3.2 測量項目 采用InvivoDental軟件對CBCT圖像進行三維重建。首先在顳下頜關節區域選出髁突長軸最大徑層面的圖像作為軸狀位測量圖像層，測量以下項目。1）髁突長軸徑：髁突內外極兩側最突點的連線距離；2）髁突前后徑：髁突前后極最突點的連線距離。然后在髁突長軸的最大徑層面作垂直于髁突長軸的層切線，選擇處于中間的斜位圖像為矢狀位測量圖像層，測量以下項目。1）髁突高度：髁突頂點到通過下頜升支乙狀切跡切線的距離；2）髁突頭高度：髁突頂點到髁突前后徑最突點連線的距離；3）關節窩寬度及深度：作關節結節最下點和耳道最下點的連線，位于關節窩內的連線長度即為關節窩的寬度，關節窩頂點到此連線的垂直距離即為關節窩的深度；4）關節結節后斜面斜度：關節結節后斜面的切線與眶耳平面相交的銳角（圖1）。

圖 1 顳下頜關節各測量項目Fig 1 The measurements of temporomandibular joint

1.4 統計學方法

采用SPSS 17.0軟件對數據進行配對t檢驗。

2 結果

2.1 CBCT檢查

圖 2 髁突后上區外側邊緣高密度、內部區域低密度類似“新月形”的增生影像（箭頭示）Fig 2 Hyperplasia imaging similar to "crescent" that the outer edge was high density and inner region was low density at the pos- terior-superior border (arrow showing)

2.2 測量結果

不同時期顳下頜關節的測量值及比較見表1、2。T3-T1期、T4-T1期、T3-T2期、T4-T2期髁突前后徑、髁突頭高度的變化有統計學差異（P＜0.05）。

表 1 不同時期顳下頜關節的測量值Tab 1 TMJ measurements in different periods

不同時期的測量值T1　T2　T3　T4髁突長軸徑/mm　18.60±1.12　18.63±1.13　18.80±0.91　18.89±1.05髁突前后徑/mm　6.64±1.15　6.73±0.96　7.35±0.87　7.29±1.22髁突高度/mm　22.30±2.61　22.33±2.50　22.44±2.56　22.57±2.58髁突頭高度/mm　3.03±0.42　3.01±0.38　3.56±0.45　3.55±0.41關節窩寬度/mm　19.18±1.73　19.28±2.02　19.55±1.79　19.55±2.11關節窩深度/mm　8.50±0.74　8.46±0.79　8.26±1.20　8.23±0.94關節結節后斜面斜度/°　55.50±5.43　55.70±5.04　54.16±4.27　54.65±5.01測量項目

表 2 不同時期顳下頜關節測量值的比較Tab 2 Comparison of TMJ measurements in different periods

表 2 不同時期顳下頜關節測量值的比較Tab 2 Comparison of TMJ measurements in different periods　

注：*P<0.05，**P<0.01。

不同時期測量值比較T2-T1　T3-T1　T4-T1　T3-T2　T4-T2　T4-T3髁突長軸徑/mm　0.03±0.10　0.20±0.41　0.30±0.41　0.17±0.38　0.27±0.37　0.10±0.21髁突前后徑/mm　0.09±0.28　0.71±0.60*　0.66±0.37**　0.62±0.47**　0.56±0.46**　-0.06±0.69髁突高度/mm　0.03±0.39　0.13±0.51　0.27±0.51　0.10±0.42　0.24±0.47　0.14±0.63髁突頭高度/mm　-0.02±0.15　0.53±0.19*　0.53±0.24**　0.54±0.21**　-0.55±0.23**　0.00±0.18關節窩寬度/mm　0.11±0.51　0.37±0.96　0.38±0.92　0.26±0.73　0.27±0.68　0.01±1.03關節窩深度/mm　-0.04±0.16　-0.24±0.63　-0.27±0.40　-0.19±0.54　-0.23±0.36　-0.04±0.32關節結節后斜面斜度/°　0.20±0.77　-1.35±2.39　-0.85±1.75　-1.54±1.94　-1.05±1.35　0.49±1.15測量項目

3 討論

3.1 髁突的改建

髁突作為下頜骨重要的組成部分及生長發育中心，其髁突軟骨的形成和生長易受環境因素、功能因素和生長因子等影響而使髁突發生適應性的生長改建。Paulsen[5]通過二維的經咽側位片研究了Herbst功能矯治后顳下頜關節改建情況，發現髁突遠中嵴出現大量的“雙輪廓” 影像，這些“雙輪廓”影像在Herbst矯治器戴入2～6個月后最明顯。本研究采用CBCT成像技術，觀察到Herbst矯治器拆除時（T3期），其中14例患者共28側顳下頜關節髁突后上部出現外側邊緣高密度、中間部分低密度類似“新月形”的增生影像。這些類似于“雙輪廓”或“新月形”的影像，或許是顳下頜關節髁突適應性改建的部分，還有1例患者未觀察到此類影像，可能是髁突還未發生改建或改建的部分已經成骨。Ruf等[6]應用磁共振研究Herbst矯治器對髁突改建的情況，發現矯治后30側顳下頜關節中，有29側髁突后上部有信號增強的清晰帶，進一步說明了功能矯治器促進了髁突的改建。Rabie等[7]在SD大鼠口內戴用下頜前伸裝置后對顳下頜關節進行觀察，發現髁突表面，特別是髁突的中后部分有新的軟骨形成，認為其主要機制是下頜前移后髁突位置發生改變引起間質細胞增殖，增殖的間質細胞后又分化成為成軟骨細胞和軟骨細胞，軟骨細胞促使了成骨細胞的數量增加，進一步刺激了髁突的生長改建，這在組織學上也證實了功能矯治后對髁突改建的影響。

Ruf等[8]通過頭顱側位片研究安氏Ⅱ類1分類錯患者經Activator矯治器治療后髁突相對于顱底的生長變化情況，并與正常人群作對比，發現治療組與對照組生長方向雖基本一致（主要是向上且稍向后的生長），但是垂直向上的生長變化是水平向上的5倍，且垂直向上的生長變化較對照組大了1.5倍，而水平向后的生長略微小于對照組。Pancherz 等[9]應用頭顱側位片對Herbst矯治與未經治療的下頜后縮患者顳下頜關節進行對比研究后發現，下頜后縮患者在Herbst矯治7.5個月后髁突既有矢狀向的生長也有垂直向的生長，其向后生長平均為1.8 mm，向上生長平均為2.9 mm，而未經治療患者在7.5個月后主要是垂直方向上的生長，且其垂直方向上的生長也明顯低于Herbst矯治器矯治的患者。Ruf等[8]及Pancherz等[9]都只是在二維方向上研究髁突的生長改建。本研究通過CBCT三維影像技術，定量測量髁突長軸徑、髁突前后徑、髁突高度及髁突頭高度來研究髁突生長改建的變化，結果表明在Herbst矯治器初戴階段（T2-T1）及二期固定矯治器矯治階段（T4-T3），髁突長軸徑、髁突前后徑、髁突高度及髁突頭高度并無明顯變化；而在一期Herbst矯治器矯治階段（T3-T2），髁突長軸徑、髁突高度平均增加了0.17 mm、0.10 mm，雖不具有統計學意義，但是髁突前后徑、髁突頭高度增加了0.62 mm、0.54 mm，具有統計學意義。同時，總的雙期矯治階段（T4-T1）髁突長軸徑、髁突高度平均增加了0.30 mm、0.27 mm，雖不具有統計學意義，但髁突前后徑、髁突頭高度增加了0.66 mm、0.53 mm，具有統計學意義，說明Herbst雙期拔牙矯治后下頜后縮患者的髁突發生了一定的適應性生長改建的變化。

3.2 關節窩的改建

正常生長發育的個體，其關節窩生理性的生長主要是向后下方向。功能性前移下頜后，關節窩會發生與正常生長發育模式相反的生長改建，其原因可能是功能矯形前移下頜后，關節窩的前緣發生了骨質吸收，頂部及后緣發生骨沉積，關節窩局部向前下方向得到了改建。Ruf等[10]對Herbst矯治器治療50例青少年和28例年輕成人的MRI研究后，發現分別有36例青少年和22例年輕成人都發生了關節窩的改建跡象，且大多數都處于關節窩后部及關節窩頂部區域，但關節窩發生改建的時間滯后于髁突的改建。Katsavrias[11]應用Activator矯治器矯治35例下頜后縮患者后對顳下頜關節進行了定量測量分析，發現治療后關節窩的形態并未發生改變，認為功能矯治器對關節窩的改建能力有限。本研究并未觀察到關節窩有類似于增生或部分吸收的影像，且定量測量發現Herbst矯治器拆除時（T3期）及固定矯治器拆除時（T4期）與Herbst矯治器初戴時（T2期）相比，反映關節窩改建的關節窩深度、寬度及關節結節后斜面斜度均無明顯差異。提示本研究中Herbst矯治器可能對下頜后縮患者關節窩的改建能力有限。產生此結果的原因或許與以下幾點相關：1）功能矯治前移下頜后如果使關節窩向前下方改建，可能與關節窩隨顱底生長發育而向后下方的生長模式產生了抵消或部分抵消作用；2）關節窩顳骨部的骨膜成骨方式與髁突的軟骨內成骨方式不一樣，骨膜成骨可能有時在影像學檢查中不易成像；3）功能性前移下頜后，髁突的前移可能掩蓋了關節窩前下移位的生長改建變化[10-11]；4）雖然CBCT是較理想的顳下頜關節骨性結構測量技術，但實驗結果也可能受關節窩區域顯像不佳或測量方法不敏感等因素的影響。

[1] Franchi L, Alvetro L, Giuntini V, et al. Effectiveness of comprehensive fixed appliance treatment used with the Forsus Fatigue Resistant Device in ClassⅡpatients[J]. Angle Orthod, 2011, 81(4):678-683.

[2] Proffit WR, Fields HW, Sarver DM. Contemporary orthodontics[M]. 4th ed. Canada: Mosby Inc, 2007:268-274.

[3] Aidar LA, Dominguez GC, Yamashita HK, et al. Changes in temporomandibular joint disc position and form following Herbst and fixed orthodontic treatment[J]. Angle Orthod, 2010, 80(5):843-852.

[4] Ruf S, Pancherz H. Does bite-jumping damage the TMJ? A prospective longitudinal clinical and MRI study of Herbst patients[J]. Angle Orthod, 2000, 70(3):183-199.

[5] Paulsen HU. Morphological changes of the TMJ condyles of 100 patients treated with the Herbst appliance in the period of puberty to adulthood: a long-term radiographic study[J]. Eur J Orthod, 1997, 19(6):657-668.

[6] Ruf S, Pancherz H. Temporomandibular joint growth adaptation in Herbst treatment: a prospective magnetic resonance imaging and cephalometric roentgenographic study[J]. Eur J Orthod, 1998, 20(4):375-388.

[7] Rabie AB, Shum L, Chayanupatkul A. VEGF and bone formation in the glenoid fossa during forward mandibular positioning[J]. Am J Orthod Dentofacial Orthop, 2002, 122(2): 202-209.

[8] Ruf S, Baltromejus S, Pancherz H. Effective condylar growth and chin position changes in activator treatment: a cephalometric roentgenographic study[J]. Angle Orthod, 2001, 71 (1):4-11.

[9] Pancherz H, Fischer S. Amount and direction of temporomandibular joint growth changes in Herbst treatment: a cephalometric long-term investigation[J]. Angle Orthod, 2003, 73(5):493-501.

[10] Ruf S, Pancherz H. Temporomandibular joint remodeling in adolescents and young adults during Herbst treatment: a prospective longitudinal magnetic resonance imaging and cephalometric radiographic investigation[J]. Am J Orthod Dentofacial Orthop, 1999, 115(6):607-618.

[11] Katsavrias EG. The effect of mandibular protrusive (activator) appliances on articular eminence morphology[J]. Angle Orthod, 2003, 73(6):647-653.

（本文編輯 李彩）

Cone beam computed tomography analysis of the bony structure of the temporomandibular joint during two phase treatment with Herbst appliance

Chen Weiwei1, Sang Ting2, Huang Zhen2, Wu Jun2.
(1. Dept. of Stomatology, Traditional Chinese Medicine and Western Medicine Combination Hospital of Nanchang City, Nanchang 330006, China; 2. Dept. of Orthodontics, The Affiliated Stomatological Hospital of Nanchang University, Nanchang 330006, China)

Correspondence: Wu Jun, E-mail: wujundent@163.com.

Objective This study assessed the effects of two-phase treatment with Herbst appliance on the bony structure of the temporomandibular joint via cone beam computed tomography (CBCT) analysis. Methods This study selected 15 patients exhibiting early permanent dentition and classⅡmalocclusion combined with mandibular retrusion treated by a two phase treatment (Herbst and fixed appliance). The CBCT scans of the patients were obtained at the following stages: 2 weeks before Herbst treatment (T1), at the start of treatment when the Herbst appliance was set in place (T2), immediately after removal of the Herbst appliance (T3), and immediately after removal of the edgewise appliance (T4). Three-dimensional reconstruction and related measurements were performed using InvivoDental software, and the acquired data were statistically analyzed. Results 1) CBCT showed a crescent-shaped hyperplasia at the posterior-superior border of the condyles that the outer edge was highly dense and the inner region was lowly dense in T3 in 14 patients (28 condyles). 2) In T3–T2 and T4–T1, the diameters of the anteroposterior condyles increased by 0.62 and 0.66 mm, respectively (P＜0.01), and the condylar head height correspondingly increased by 0.54 and 0.53 mm (P＜0.01). Conclusion Condylar growth remodeling occurs during Herbst treatment.

two phase treatment; Herbst appliance; temporomandibular joint; cone beam computed tomography

R 783.5

A [doi] 10.7518/hxkq.2016.05.013

2016-03-16；

2016-06-18

陳維維，住院醫師，碩士，E-mail：succkuy@163.com

伍軍，主任醫師，碩士，E-mail：wujundent@163.com