基于數(shù)字化排牙的改良可視化治療目標(biāo)

汪品盈, 石 勰

可視化治療目標(biāo)(visualized treatment objective，VTO)能幫助醫(yī)生確認(rèn)治療方案的合理性，還能便于醫(yī)患溝通[1]。對(duì)每位患者正畸前行VTO設(shè)計(jì)有助于提升臨床水平。目前國內(nèi)外研究多通過治療前后頭側(cè)片的二維研究比較兩種不同VTO方法的準(zhǔn)確性[2-3]，或比較手工測(cè)量與計(jì)算機(jī)測(cè)量的準(zhǔn)確性[4-5]。本研究結(jié)合Ricketts切牙定位法先定位下切牙[6-10]，再進(jìn)行數(shù)字化排牙[11-12]，將排牙數(shù)據(jù)錄入Dolphin imaging 11.95 Premium軟件，進(jìn)行VTO軟組織預(yù)測(cè)，探討創(chuàng)建可視化正畸治療目標(biāo)位的預(yù)測(cè)方法。

1 對(duì)象與方法

1.1對(duì)象

1.1.1對(duì)象 參考文獻(xiàn)[13]，采用成人患者進(jìn)行預(yù)測(cè)。選取15例面型需較大改善、診斷為安氏Ⅰ類或Ⅱ類、CO-CR位基本一致的成人患者。

1.1.2儀器 三維模型掃描儀(E2,丹麥3 Shape公司);3 Shape Ortho Analyzer軟件(丹麥3 Shape公司);Dolphin imaging軟件(美國產(chǎn), Dolphin Imaging & Management Solutions, 11.95 Premium)。

1.2方法 本研究以一病例解說此方法：

1.2.2在頭顱側(cè)位片上確定前牙目標(biāo)位 當(dāng)上齒槽座點(diǎn)-鼻根點(diǎn)-下齒槽座點(diǎn)角(ANB角)為1°～5°，設(shè)定下切牙切端目標(biāo)位置在下中切牙凸距(L1-AP)=2 mm；當(dāng)ANB角為>5°，下頜平面角/前顱底平面(MP/SN)>37.7°時(shí)，設(shè)定下切牙切端目標(biāo)位置在L1-AP前2 mm以上，但不超過(1±2)°的范圍。根據(jù)患者休息位時(shí)確認(rèn)上前牙切緣升高或壓低及上下中線位置，確保上下切牙位于牙槽骨中間的前提下，設(shè)定上下前牙的覆覆蓋設(shè)定為 2 mm且滿足上下中切牙角(U1-L1)=(130±6)°。此病例ANB角為1.2°，因此將下切牙切緣目標(biāo)位定在AP線前2 mm，而治療前L1-AP=6.1 mm，故此病例下切牙切緣須內(nèi)收4.1 mm以達(dá)到協(xié)調(diào)的側(cè)貌。根據(jù)患者初診休息位與微笑位上唇緣與上切牙關(guān)系定出上切牙與目標(biāo)位應(yīng)壓低1 mm。得出VTO目標(biāo)位：上中線向左1 mm，下切牙內(nèi)收4 mm，上切牙壓低 1 mm。依據(jù)3D VTO的方法[12]，為后期轉(zhuǎn)移磨牙需要，先將患者治療前頭顱側(cè)位片繪出上下切牙及上下磨牙，再將側(cè)位片旋轉(zhuǎn)至平面(此處平面為上切牙切端與上磨牙近中頰尖連線)與操作水平面平行，并將下切牙內(nèi)收4 mm并旋轉(zhuǎn)下切牙位于基骨中央，上切牙壓低1 mm并旋轉(zhuǎn)上切牙位于基骨中央，建立前牙覆覆蓋為2 mm。

1.2.3計(jì)算前牙轉(zhuǎn)矩值 (1)治療前與VTO目標(biāo)位上前牙的夾角(即所需轉(zhuǎn)矩值)，下前牙同上計(jì)算。(2)治療前與VTO目標(biāo)位上切牙內(nèi)收量，下切牙同之。

經(jīng)計(jì)算得出前牙轉(zhuǎn)矩值為：(1)下切牙根唇向轉(zhuǎn)矩13.6;(2)上切牙根唇向轉(zhuǎn)矩3.3(此處轉(zhuǎn)矩指治療前牙牙長軸與VTO前牙牙長軸的交角)。

由于3 Shape軟件初始設(shè)定牙長軸角度為90°，因此減去上述目標(biāo)位轉(zhuǎn)矩得出最終前牙轉(zhuǎn)矩值為：(1)下切牙根唇向轉(zhuǎn)矩76.4 (90-13.6=76.4);(2)上切牙根唇向轉(zhuǎn)矩86.7 (90-3.3=86.7)。

1.2.4確認(rèn)排牙目標(biāo)位 根據(jù)患者中線、上下切牙內(nèi)收量、轉(zhuǎn)矩值及上切牙切緣壓低或伸長距離確定排牙目標(biāo)位。此病例最終排牙目標(biāo)位為：(1)上中線向左1 mm。(2)下切牙內(nèi)收4 mm，根唇向轉(zhuǎn)矩76.4。(3)上切牙壓低1 mm，根唇向轉(zhuǎn)矩86.7。

1.2.5建模 通過三維模型掃描儀使用石膏模型進(jìn)行掃描建模，建立咬合，再使用3shape Ortho Analyzer軟件根據(jù)上述前牙目標(biāo)位及治療設(shè)計(jì)進(jìn)行排牙。

A：排牙后右側(cè)口內(nèi)相；B：排牙后正面口內(nèi)相；C：排牙后左側(cè)口內(nèi)相；D：排牙后上牙弓面相；E：排牙后下牙弓面相.圖1 排牙結(jié)果圖Fig 1 Arrangement tooth picture

1.2.6重疊圖轉(zhuǎn)移至側(cè)位片 使用3D VTO方法將排牙數(shù)據(jù)與側(cè)位片進(jìn)行重疊，排牙結(jié)果轉(zhuǎn)移至側(cè)位片進(jìn)行計(jì)算，確認(rèn)所需后牙支抗前移量[12]。形成治療前與排牙牙列重疊圖及形象化牙列移動(dòng)表[15]，重疊圖由系統(tǒng)自動(dòng)生成，由于排牙來自治療前模型，因此此處腭皺襞未發(fā)生改變。再根據(jù)3D VTO方法進(jìn)行重疊確認(rèn)支抗磨牙近移量(圖2)[12]。

1.2.7形成側(cè)貌預(yù)測(cè) 運(yùn)用Dolphin imaging 11.95 Premium軟件進(jìn)行側(cè)位片頭影測(cè)量定點(diǎn)，測(cè)量方法選擇：Ricketts方法將面照與頭影測(cè)量進(jìn)行重疊，根據(jù)患者VTO數(shù)值錄入數(shù)據(jù)，形成側(cè)貌預(yù)測(cè)與側(cè)位片(圖3)。

2 結(jié) 果

2.1治療結(jié)果 治療后面型獲得改善。前牙覆覆蓋正常，雙側(cè)尖牙磨牙Ⅰ類關(guān)系，拔牙間隙關(guān)閉，患者滿意(圖4～9，表1)。

由圖8可以看出上頜前牙主要是進(jìn)行整體內(nèi)收，下前牙轉(zhuǎn)矩控制不足，牙根靠近舌側(cè)骨皮質(zhì)。

2.2治療后與VTO預(yù)測(cè)圖重疊 由治療后與VTO的重疊可以驗(yàn)證上述結(jié)論(圖8～9)，下前牙轉(zhuǎn)矩的控制不足，因此術(shù)后下頜磨牙略向近中前移；而上前牙VTO預(yù)測(cè)時(shí)期望實(shí)現(xiàn)整體移動(dòng)，實(shí)際矯治時(shí)形成整體移動(dòng)(有文獻(xiàn)指出，正畸治療過程中第三腭皺襞未發(fā)生改變[16]，此處模型重疊上頜根據(jù)第三腭皺襞、下頜根據(jù)上頜咬合進(jìn)行重疊)。

3 討 論

本研究基于Ricketts VTO 將下切牙切端定位于L1-AP=1 mm的基礎(chǔ)上進(jìn)行改良，當(dāng)ANB角為1°～5°，設(shè)定下切牙切端目標(biāo)位在L1-AP=2 mm，并通過排牙確定目標(biāo)位。本法另一處改良在于直接利用數(shù)字化排牙模擬最終牙齒排列情況，不同于以往的VTO僅在石膏模型上進(jìn)行測(cè)量擁擠度及整平Spee曲線所需間隙等，存在一定手工計(jì)算誤差。

VTO:可視化治療目標(biāo).圖2 根據(jù)3D VTO方法進(jìn)行模型轉(zhuǎn)移側(cè)位片F(xiàn)ig 2 Model transfer later cephalometric based on 3D VTO method

A：術(shù)前側(cè)貌；B：Dolphin側(cè)貌預(yù)測(cè)圖.圖3 術(shù)前側(cè)貌及Dolphin側(cè)貌預(yù)測(cè)圖比較Fig 3 Pre-treatment profile and dolphin profile prediction

表1 治療前后頭影測(cè)量均值和結(jié)果

Ricketts提出理想的下切牙切緣應(yīng)在AP線前1 mm[7]，并根據(jù)此數(shù)值進(jìn)行VTO設(shè)定。但是根據(jù)患者實(shí)際情況，未必能達(dá)到L1-AP=1 mm，因此，Ricketts設(shè)定L1-AP=(1±2.3)mm。而許多學(xué)者對(duì)L1-AP值的理想位置提出了不同的意見，但下前牙越靠近AP線越能達(dá)到和諧健康的面貌是較統(tǒng)一的觀點(diǎn)[17-18]。不同地區(qū)的民族之間顱面及牙頜結(jié)構(gòu)不盡相同，應(yīng)根據(jù)其種族顱頜面特征為參考依據(jù)[19]，如白種人L1-AP正常值為(-2～3)mm[20]，漢族正常患者男性為(5.27±2.21) mm、女性為(5.28±2.68) mm[21]，上海地區(qū)正常患者男性為(4.16±2.13) mm、女性為(4.02±1.92) mm[22]，

A，B，C，D：治療前正面相、微笑相、45°面相、側(cè)面相； E，F(xiàn)，G，H：治療后正面相、微笑相、45°面相、側(cè)面相.圖4 治療前后面相Fig 4 Pre- and post-treatment facial photos

A，B，C，D，E：治療前右側(cè)口內(nèi)相、正面口內(nèi)相、左側(cè)口內(nèi)相、上牙弓面相、下牙弓面相；F，G，H，I，J：治療后右側(cè)口內(nèi)相、正面口內(nèi)相、左側(cè)口內(nèi)相、上牙弓面相、下牙弓面相.圖5 治療前后口內(nèi)相Fig 5 Pre- and post treatment intraoral photos

A：治療前；B；治療后頭顱側(cè)位片.圖6 治療前后頭顱側(cè)位片F(xiàn)ig 6 Pre- and post-treatment lateral cephalometric

黑色為治療前;紅色為治療后.圖7 治療前后頭顱側(cè)位片重疊描跡圖Fig 7 Superimposition Pre & Post-treatment

VTO:可視化治療目標(biāo). 藍(lán)色為預(yù)測(cè); 紅色為治療后.圖8 治療后與VTO預(yù)測(cè)描跡圖重疊Fig 8 Superimposition post-treatment & VTO

國內(nèi)不同地區(qū)的數(shù)值不盡相同。但是中國人L1-AP值較西方人高、但不超過2.3 mm是共同的結(jié)果。中國人由于面型較凸，L1-AP值允許向前放寬;又因?yàn)長1距越近AP線越美觀，下切牙切緣可在AP線前方2 mm[23]。

以往的VTO是通過模型測(cè)量確認(rèn)前后牙目標(biāo)位[1,24-25]，無法實(shí)現(xiàn)牙齒移動(dòng)和側(cè)貌改變的聯(lián)動(dòng)。有部分研究通過二維頭顱側(cè)位片上定位治療前后磨牙和切牙的位置，在二維的頭側(cè)片上磨牙是雙側(cè)重疊影像，大大增加了測(cè)量誤差。而本方法通過排牙實(shí)現(xiàn)可視性雙側(cè)磨牙移動(dòng)，能更精確設(shè)計(jì)和測(cè)量牙移動(dòng)量，減少誤差。同時(shí),本研究將上下頜模型旋轉(zhuǎn)至平面與頭顱側(cè)位片的平面平行，將三維的排牙結(jié)果與二維的頭側(cè)分析精確的聯(lián)系，從而實(shí)現(xiàn)三維和二維數(shù)據(jù)的相互聯(lián)動(dòng)，增加了VTO的精準(zhǔn)性。

VTO:可視化治療目標(biāo). A:上牙弓面；B：下牙弓面；C：上牙弓正面；D：下牙弓正面.圖9 治療后與VTO模型進(jìn)行重疊Fig 9 Overlay model post-treatment & VTO