無托槽隱形矯治器對成人拔牙患者上中切牙壓低效率的影響*

周勇全，侯萬邦，余 俠，袁洪燕，劉 銳，溫秀杰,△

(1.陸軍特色醫學中心口腔科，重慶 400042；2.西南醫科大學附屬口腔醫院正畸科，四川瀘州 646000)

無托槽隱形矯治技術于1998年問世并應用于臨床，經過不斷改進與革新，特別是數字化口掃與三維(3D)打印技術的出現，進一步催生該技術的成熟，越來越多的醫生將其運用于拔牙矯治病例中[1-2]。作為一種全新的矯治技術，無托槽隱形矯治器的矯治原理與生物力學均與傳統的正畸技術有很大的區別。在拔牙矯治上前牙的內收過程中，無托槽隱形矯治器需要在前牙段的多個方向上同時施力，作用力系較為復雜，同時由于拔牙間隙的存在，拔牙空泡所在位置的矯治力傳遞最為薄弱，臨床上常出現前牙覆加深，前磨牙區開的“過山車”現象[3-4]。相關研究也指出，無托槽隱形矯治在拔牙病例關閉間隙時的前牙覆加深與其垂直向控制上的不足密切相關[5]。本研究通過明確無托槽隱形矯治器在成人拔牙病例中上中切牙壓低的實現效率及與默認方案壓低值之間的相關聯系，旨在為正畸醫生在臨床上設計矯治方案時提供更精確的指導。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2018年6月至2021年1月陸軍特色醫學中心口腔科行invisalign矯治器治療拔牙正畸患者35例。納入標準：(1)患者年齡均大于18歲且小于30歲，經側位片檢查顯示患者生長發育穩定；(2)患者均采用invisalign矯治器進行矯治，設計方案均需拔除雙側上頜第一前磨牙或第二前磨牙進行上前牙內收；(3)患者治療方案中上中切牙均不額外設計壓低；(4)患者上中切牙均為天然牙，無修復體及大面積牙體缺損；(5)患者均存在上頜磨牙，且治療方案中上頜磨牙在垂直方向無較多移動且無較大角度的唇(頰)舌向扭轉；(6)所有患者均佩戴完成第一階段的治療步驟，矯治過程中未更改治療方案及中途重啟；(7)患者均具有良好的依從性，遵醫囑每天佩戴矯治器不少于22 h，使用咬膠，每2周更換一副矯治器且能按時復診；(8)患者口腔其他狀況良好，牙體、牙列、牙周未見異常及全身健康，無正畸、正頜既往史。排除標準：(1)頜面部生長發育處于不穩定期的患者；(2)第一階段治療未完成的患者；(3)治療方案中上中切牙設計額外壓低的患者；(4)上中切牙存在修復體或大面積牙體缺損的患者；(5)依從性差，未能遵醫囑佩戴矯治器，導致牙齒移動不到位的患者；(6)設計中上頜磨牙在垂直方向存在較多移動或有較大角度的近遠中扭轉矯正的患者；(7)口內上頜磨牙有缺失的患者；(8)既往進行過正畸、正頜治療的患者。

囑患者每副矯治器佩戴2周，每佩戴4副矯治器后復診1次，檢查患者矯治器佩戴情況及牙周狀況等。每佩戴10副對患者口內掃描及頭顱側位片檢查進行進展評估，檢查患者牙齒的移動狀況。最終選取符合納入標準的成年患者7例，此樣本中患者均拔除雙側上頜第一前磨牙或第二前磨牙，并內收上前牙改善錯畸形。其中男性2名，女性5名，年齡18～30歲，納入觀測牙齒均為上頜中切牙，共14顆。以上患者遵照醫囑及治療計劃佩戴完第一階段的治療步驟，進入調整的重啟第二階段。本研究經陸軍特色醫學中心倫理委員會審核通過，所有受試者均知情同意。

1.2 方法

1.2.1實驗設備

計算機配置為Surface Pro5(Microsoft，美國)，windows10(Microsoft，美國)。掃描設備為Itero口內掃描儀(愛奇科技，美國)。測量軟件為Geomagic Control X(3D Systems，美國)，Materialise Magics22.0(Materialise，比利時)，Adobe Photoshop 2020(Adobe Systems，美國)。

1.2.2獲取3D數字化模型

根據患者的臨床檢查指標，制訂矯治計劃，獲得Clincheck治療方案，即可導出治療前及預期治療結束時的患者3D數字化模型(格式為.STL)。待患者完成第一階段重啟時再次對患者進行口內掃描后提交，獲得第二階段的Clincheck治療方案。此時第二階段初始的3D數字化模型即為患者第一階段治療結束后牙齒實際移動的3D數字化模型。

1.2.3測量方法

根據默認治療方案，Clincheck生成牙齒移動量表，該表中的上中切牙壓低值記為A壓低值；將Clincheck動畫方案中初始與預期結束時的冠狀面二維重疊圖像截圖后導入到PS(Adobe Photoshop 2020)軟件中，以其重疊圖像所提供的網格比例的1 mm距離為標尺，分別測量上中切牙近中切角點、切緣點及遠中切角點垂直高度的距離差值，取其平均值，即為B壓低值(圖1A)。

導出的數字化模型導入到Materialise Magics22.0中，根據Clincheck所提供的牙齒移動量表，對患者初始模型中未設計移動或移動較少的磨牙進行切割[6](圖1B)，獲得切割后初始圖形(格式為.STL)。將切割后初始圖形與預期治療效果圖形導入到Geomagic Control X中進行重疊，重疊時以切割后初始圖形為參考數據，預期治療效果圖形為測試數據。重疊時需選取較為明顯的牙尖、中央窩、頰面溝等解剖標志作為標志點進行重疊。重疊后進行3D比較，設置比較標準為0.5 mm[7]，若顯示均為綠色，則表示重疊良好(圖1C)。導出重疊好的測試數據圖形(格式為.STL)，隨后導入Materialise Magics22.0中，可見已與初始圖形重合，在初始模型中建立三維坐標系，確定初始數字模型平面，并使平面與底平面(即三維坐標系中XY平面)重合，Z軸代表垂直方向。每個上頜中切牙選取3個測量點，分別為近中切角點、切緣點及遠中切角點，測量每個點至平面的垂直距離，預期與初始數字圖形垂直距離的差值即為C壓低值，正值代表壓低，負值代表伸長，D壓低值的測量方法同上(圖1D)。4種測量指標具體含義：(1)A壓低值(方案移動量表壓低值)，默認方案，即醫生沒有特殊要求和額外設計壓低的前提下，Clincheck動畫方案中牙齒移動量表提供的上中切牙壓低值；(2)B壓低值(方案冠狀面二維壓低值)，Clincheck動畫方案初始與預期結束的冠狀面二維重疊圖像截圖后導入PS軟件中測量所得的上中切牙預期壓低值；(3)C壓低值(方案3D壓低值)，患者初始與預期結束時的3D數字圖像重疊后導入測量軟件中所得的上中切牙預期壓低值；(4)D壓低值(實際3D壓低值)，患者初始與實際結束時的3D數字圖像重疊后導入測量軟件中所得的上中切牙實際壓低值。

A：測量B壓低值；B：切割初始圖形中不移動或移動較少的磨牙；C：切割磨牙與預期治療效果圖形重疊并3D比較；D：測量C壓低值與D壓低值。

1.3 統計學處理

2 結 果

14顆受試上中切牙A壓低值的平均值為(3.81±1.07)mm，其中最大壓低值為5.5 mm，最小壓低值為2.4 mm。在對上中切牙預期壓低結果的測量時，首先運用PS軟件初步測量得到B壓低值的平均值為(0.51±0.48)mm，與A壓低值比較，差異有統計學意義(P<0.05)。其次，運用3D重疊測量得到C壓低值的平均值為(-0.23±0.77)mm，與A壓低值之間同樣存在明顯差異(P<0.05)。為了驗證兩種測量方法結果的科學性，將B壓低值與C壓低值比較發現，在進行相同牙位比較時無明顯差異(P>0.05)，說明兩種結果的一致性，見表1。

表1 A壓低值、B壓低值及C壓低值相互比較

在對治療結束后上中切牙實際的壓低量(D壓低值)進行3D重疊測量后發現均為負值，平均值為(-3.70±1.45)mm。將C壓低值與D壓低值進行比較后發現存在明顯差異(P<0.05)，見表2。

表2 C壓低值與D壓低值比較

將A壓低值與D壓低值兩組數據繪制散點圖，由于其中一個樣本的兩顆上中切牙存在嚴重的牙冠唇側傾斜，故予以剔除，樣本量為12顆上中切牙，根據散點圖可以看出二者之間存在直線相關。通過直線回歸分析對A壓低值與D壓低值的相關性進行進一步檢驗，結果顯示二者之間存在明顯的直線相關關系(r=0.805，P<0.05)，決定系數R2=0.646，直線回歸方程為Y=0.190-0.895X，Y值為D壓低值，X為A壓低值，見圖2。

圖2 A壓低值與D壓低值線性相關分析

3 討 論

無托槽隱形矯治經過20余年的發展，牙齒移動效率一直是關注的焦點，其中上前牙的垂直向控制在改善患者面容及深覆方面具有重要的作用。在本研究中，對于每一例需要拔牙內收的患者，Clincheck默認方案中上中切牙均設計了明顯的壓低，即A壓低值，均值為(3.81±1.07)mm。但根據Clincheck方案中初始與結束模型冠狀面二維重疊對比后測量，在垂直高度上的B壓低值均值為(0.51±0.48)mm，而通過導出后的3D數字模型重疊后測量得出的C壓低值均值為(-0.23±0.77)mm，兩種測量結果均接近于零，并且與A壓低值之間均存在明顯差異(P<0.05)。研究結果表明，Clinceck方案通過大數據設計的默認壓低量在患者實際治療中上中切牙垂直方向上的距離變化并不明顯，基本上均維持原有的高度不變。同時國內外多項研究發現無托槽隱形矯治整體內收上前牙時，上前牙表現為傾斜移動伴有伸長趨勢，并且均受到齦方向方的伸長力[8-10]。因此結合試驗結果，本研究推測默認方案設計的壓低量主要是為了在上前牙內收時對抗其伸長趨勢，在垂直方向上維持不變，并不是臨床上所認為的實際壓低。

本研究通過患者上頜3D數字模型重建后測量得出D壓低值為(-3.70±1.45)mm，與C壓低值比較后發現存在明顯差異(P<0.05)，即無托槽隱形矯治器在拔牙矯治中，默認方案中設計的上中切牙壓低均未實現，反而存在不同程度的伸長。KRIEGER等[11]和KASSAS等[12]研究也指出，無托槽隱形矯治器在牙齒垂直方向的實際移動數值與方案設計移動數值之間存在明顯差異。CHARALAMPAKIS等[13]同樣通過3D重疊測量無托槽隱形矯治器在垂直、水平、旋轉3個方向上的牙齒移動效率，指出切牙壓低的實現效率最低。相關研究也表明，無托槽隱形矯治器在上前牙內收時，每一步所設計的內收移動量越大，無托槽隱形矯治器越可能脫套，從而導致切牙伸長，牙齒的預期壓低不能實現[14]，這均與本試驗的研究結果相符。但KRAVITZ等[15]和ROSSINI等[16]研究發現，前牙壓低的有效率均在40%左右，與之前研究相比，試驗結果存在差異的原因可能為納入的試驗病例中拔牙病例較少，未考慮拔牙病例上前牙內收過程中存在多個方向的受力及移動，從而影響牙齒在臨床上的實際移動效率。

盡管多項研究已經證實了牙頜數字模型測量和3D重疊的精確性、可重復性[17-18]，但研究中進行上頜對比時多采用重疊腭中縫和腭皺襞等穩定的組織。鑒于Clincheck方案僅提供患者牙列的數字模型，國內外學者通過磨牙的重疊對牙齒移動效率進行了相關研究，但磨牙重疊存在不確定性，如支抗丟失時的磨牙移動[19-20]。因此本試驗在使用磨牙重疊的同時，采用兩種方法對預期壓低值進行測量并且按牙位分別進行統計學比較，旨在通過對比，驗證測量結果的準確性及科學性。在試驗中比較預期壓低值B與預期壓低值C時發現，二者在進行相同牙位比較時無明顯差異，說明兩種測量方法結果的一致性，牙頜數字模型測量和3D重疊的準確性得到進一步驗證。而將所有中切牙進行比較時存在明顯差異，可能是由牙齒形態或錯畸形程度不同所導致。因此，正畸醫生在臨床中可以通過Clinceck動畫方案預期治療前后的圖形進行二維對比，判斷牙齒移動量表中的壓低值在臨床中的實際意義，從而制訂合適的治療計劃。

無托槽隱形矯治器為了對抗上中切牙的伸長趨勢而設計相應的壓低量，通過繪制散點圖，探討默認方案設計的壓低值(即A壓低值)與實際治療效果的壓低值(即D壓低值)的相關性，結果發現二者之間存在線性相關性，統計學分析后驗證了二者之間呈直線相關，直線回歸方程為Y=0.190-0.895X，其中Y值為D壓低值，X值為A壓低值，相關系數r=0.805，決定系數R2=0.646，表示A壓低值對D壓低值變化的影響力為64.6%，35.4%的變化原因不能用A壓低值解釋，可能是上中切牙內收量差異及其他移動方式對實際壓低影響的結果[21]。

盡管從方程Y=0.190-0.895X中可以得出上中切牙方案設計的壓低越少，其實際伸長的距離越短這一結果，但需要注意的是，這并不能理解為不設計壓低，則上中切牙就不會伸長。從之前的試驗結果可以得出，無托槽隱形矯治器為了對抗上中切牙的伸長趨勢而設計相應的壓低量，一定程度上也體現了無托槽隱形矯治器在對抗內收過程中上中切牙伸長時的難易程度。同時結合方程發現，隨著對抗難度的提升即默認方案設計壓低量的增大，上中切牙伸長的越多。因此可以得出結論，無托槽隱形矯治器在矯治過程中并不能有效對抗上中切牙內收時的伸長趨勢。根據方程Y=0.190-0.895X，臨床醫生在獲得Clincheck默認方案中設計的壓低量后，可以判斷上中切牙垂直方向上控制的難易程度，預估上中切牙在治療過程可能伸長的距離。

本研究也存在一些不足之處。由于拔牙病例矯治完成時間較長，收集的樣本量較少，結果可能不具有普遍性。這需要在以后的臨床工作中，收集更多的病例，做進一步分析。

綜上所述，無托槽隱形矯治器在拔牙矯治的默認方案中，無論A壓低值設計大小，B、C壓低值都趨向零，可以推測默認方案中移動量表的壓低設計旨在前牙在內收過程中不出現伸長，即對抗中切牙的伸長趨勢。然而，在臨床工作中，默認方案的壓低設計還不足以對抗中切牙的伸長趨勢，均表現出不同程度的牙齒伸長，而且移動量表的壓低值越大，臨床出現的牙齒伸長越多。因此，默認方案中移動量表上的壓低值在臨床上可幫助醫生預測該患者在未來的治療中切牙可能的伸長量。本研究中還提供了計算方程Y=0.190-0.895X，方便臨床醫生在方案修改時，快速準確地計算出該患者應該設計多少切牙壓低的過矯治量，從而達到理想的矯治效果，減少重啟次數，提升矯治效率。