單側完全性唇腭裂患者上頜前牽引及擴弓治療協同效應的有限元分析

吳珊珊，高朵朵，趙子昂，周建華，馬志博，孫世璋 ，黃 威

(1.石家莊和協口腔醫院正畸科 河北 石家莊 050051；2.延安大學附屬醫院口腔科 陜西 延安 716000；3.河北醫科大學臨床學院 河北 石家莊 050017；4.河北醫科大學口腔醫學院·口腔醫院 河北省口腔醫學重點實驗室 河北省口腔疾病臨床醫學研究中心 河北 石家莊 050017)

唇腭裂為口腔頜面部最常見的一種先天發育異常性疾病，其中單側完全性唇腭裂患者約占30%[1]。由于先天發育缺陷及術后瘢痕攣縮等原因，該類患者常伴有上頜發育不足等癥狀[2-3]，上頜前牽引及擴弓治療能對其起到明顯改善作用[4-5]。兩種治療方式的聯合作用效果與單一效果的比較，既往主要通過伴有骨性Ⅲ類錯牙合畸形的非裂隙患兒進行觀察[6-8]，而對單側完全性唇腭裂患者研究較少，且關注點主要為擴弓能否提高前牽引效果，而前牽引對擴弓的影響以及聯合治療是否對單獨矯治的不對稱性產生影響尚未見報道。本研究通過三維有限元技術，在同一模型上分組添加上頜前牽引力、擴弓力及聯合作用力，分析比較其上頜移動情況，以期從生物力學角度為臨床治療提供一定理論參考。

1 材料和方法

1.1 分組添加作用力：在已建立的單側完全性唇腭裂上頜骨三維有限元模型上[9]（見圖1）分組添加作用力：第一組前牽引力，第二組擴弓力，第三組前牽引聯合擴弓力，其中力值大小、方向及作用部位見表1[10]，設定上頜骨后端的翼頜連接區為限制面進行運算[9]。

圖1 單側完全性唇腭裂上頜骨有限元模型

表1 作用力的設定[10]

1.2 觀測點的選取：在健患側上頜骨牙槽突上由前向后分別對稱性選取6個節點作為觀測點（見圖2），記錄其矢狀向及橫向位移量。

圖2 觀測點的選取

1.3 統計學分析：選用SPSS 26.0軟件包進行統計學分析，采用配對t檢驗對各組位移進行組內及組間比較，P＜0.05為差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 位移云圖的解讀：第一組Z軸方向位移云圖與第三組Z軸方向位移云圖，見圖3。Z軸方向代表了矢狀向，正值代表向前移動，負值代表向后移動，數值的絕對值代表了位移量，以上兩圖位移趨勢相近，均以向前移動為主且牙槽突前端位移量最大，由前內向后外位移量逐漸變小。

圖3 Z軸方向位移云圖

第二組X軸方向位移云圖與第三組X軸方向位移云圖，見圖4。X軸方向代表了橫向，正負值代表了水平移動的方向，數值的絕對值代表了位移量，以上兩圖位移趨勢相近，均由中央裂隙區向兩側水平移動（橫向寬度增加）且牙槽突前端位移量最大，由前向后位移量逐漸變小。

圖4 X軸方向位移云圖

2.2 位移比較：各組觀測點位移量及健患側差值見表2，各組觀測點位移比較的統計學分析見表3。

表2 各組觀測點位移量及健患側差值的絕對值 （mm，×10-2）

表3 統計學比較分析

2.3 小結：由圖3可知，上頜前牽引及上頜前牽引聯合擴弓治療均會導致上頜骨前移，由表2～3可知單獨上頜前牽引健患側上頜骨前移程度差異明顯，出現前牽不對稱現象；聯合擴弓治療后，健側上頜骨前移程度降低，患側上頜骨前移程度增加，但健患側上頜前移差異仍明顯；結合健患側位移差值比較可知，前牽引組差值明顯大于聯合組即聯合擴弓治療后，前牽不對稱現象將有所改善。

由圖4可知，上頜擴弓及上頜擴弓聯合前牽引治療均會導致上頜骨橫向寬度增加，由表2～3可知單獨上頜擴弓健患側上頜骨擴弓程度差異明顯，出現擴弓不對稱現象；聯合前牽引治療后，健患側上頜骨橫向寬度均有明顯增加，但健患側上頜骨擴弓差異仍明顯；結合健患側位移差值比較可知，擴弓組與聯合組無明顯差異，即聯合前牽引治療后，擴弓不對稱現象無明顯改善。

3 討論

由于矯治方式的區別，前牽引主要針對上頜矢狀向發育不足，擴弓則主要改善橫向發育缺陷，曾有學者報道兩種矯治作用可能會產生協同效應[11]。本研究通過聯合力與單一矯治力進行比較，觀察其矢狀向及橫向位移差異，以其對協同效應問題進行探究。根據位移云圖可以發現各組移動趨勢相近，均為由前向后逐漸降低，故觀測點由前向后選取可代表上頜骨整體移動情況，而在對應牙齒的牙槽骨上選取，是由于該投影點相對穩定容易尋找，同時健患側觀測點均為對稱性選取，方便比較及統計學分析。

曾有學者提出擴弓可有效松解上頜骨縫，起到促進前牽效果的目的[12]。學者們對伴有骨性Ⅲ類錯牙合畸形的非裂隙患者進行了大量臨床觀察[13-17]，從而比較聯合擴弓治療與單純前牽引治療在促進上頜前移方面有無差異。部分學者認為擴弓能有效提高前牽引效果[13-16]，包括骨性前移量增加，療效縮短等。但仍有相當一部分學者認為兩種治療方式在促進上頜前移方面無明顯差異[8,17-18]。由于非裂隙患者與唇腭裂患兒相比存在解剖結構差異，同時后者受到瘢痕攣縮等因素影響，其結論尚不能完全代替唇腭裂患者。既往針對唇腭裂患兒在該領域的研究較少，Elabbassy等[19]曾將28例平均年齡10.8歲的單側唇腭裂患者分為兩組，第一組僅行鈦板鈦釘支抗的前牽引治療，第二組先行上頜擴弓治療，再采取相同方式的前牽治療，發現兩組在上頜前移量上無明顯差別。但也有學者持不同觀點，Dogan等[20]對30例伴有骨性Ⅲ類錯牙合畸形的單側完全性唇腭裂患者進行分組觀察發現，上頜前牽引聯合交替擴縮弓治療較單純前牽引治療而言，有更加明顯的骨性上頜前移效果。兩者結果差異可能是由于擴弓方式不同造成，但也有研究認為對于非裂隙患者交替擴縮弓較單純快速擴弓而言，并未顯著增強前牽引效果[21]。本研究認為上頜前牽引可有效提高擴弓量，從生物力學角度分析前牽引提高了上頜突度進而力臂得到了延長，在相同橫向擴弓力作用下，力矩更大故橫向寬度增加。

單側完全性唇腭裂患者由于解剖結構缺陷存在發育不對稱性，即便完善牙槽突裂植骨，硬腭區骨缺損仍無法恢復。曾有學者報道在對單側唇腭裂患者施加對稱性矯治力時，健患側上頜會出現不對稱移動[11]，牙槽突裂植骨可改善其不對稱性[22]，但聯合治療是否能對該不對稱性產生影響尚未見報道。本研究發現在施加對稱性矯治力時，上頜前牽引聯合擴弓治療、單獨前牽引或擴弓治療均會產生健患側上頜位移不對稱現象。但聯合擴弓治療后，前牽不對稱現象將有所改善，而聯合前牽引治療后，擴弓不對稱現象無明顯變化。

三維有限元為一種理論模擬技術，其結果與臨床實際尚存在一定差距，但其結果趨勢可從理論上對臨床情況進行反映。本研究認為對于單側完全性唇腭裂患者，聯合前牽引治療可對上頜擴弓產生促進作用，聯合擴弓治療可對上頜前牽引不對稱現象起到改善作用。