微种植支抗分步远移上颌全牙列牙齿的三维研究

张 亮，徐 娟，蔡 川，王思拓，霍 娜，刘紫微

1 解放军医学院，北京 100853；2 解放军总医院第一医学中心 口腔正畸科，北京 100853

临床上对于侧貌较好的安氏Ⅱ类Ⅰ分类、安氏Ⅰ类轻度牙列拥挤患者的治疗方案通常为拔牙或非拔牙掩饰性治疗[1-3]，有一定的局限性。拔牙矫治可能导致过度内收，从而使面部塌陷，影响侧貌美观以及面下高度[4-6]。非拔牙治疗通常采取扩弓、邻面去釉、推磨牙向后的方法[7]。邻面去釉破坏牙釉质的厚度和完整性，增加患者患龋风险[8-9]；传统推磨牙向后(头帽口外弓)的方法舒适度较差，需要患者高度配合，且或多或少存在支抗丢失的情况，矫治效果难以保证[10-12]；扩弓可获得部分间隙，其缺点是咬合关系不稳定，容易复发。微种植支抗的出现给这类患者的治疗提供了新的思路，通过使用微种植钉远移上颌全牙列可以很好地解决这类患者的问题并且不破坏牙列的完整性。微种植支抗系统是近些年发展起来的舒适、简捷且高效的支抗系统，其植入方式简单，植入位置灵活，与传统支抗相比种植体支抗的优势在于不依赖患者配合，能够24 h持续产生矫治力，而且舒适性也明显优于传统支抗[13-16]。微种植支抗不仅在固定矫治中得到应用，配合无托槽隐形矫治技术推磨牙向后的应用也比较广泛[17]。本研究纳入临床上侧貌较好的安氏Ⅱ类Ⅰ分类、安氏Ⅰ类轻度牙列拥挤患者为观察对象，使用微种植支抗分步远移上颌全牙列的治疗方法，分析其治疗前后上颌牙列三维模型，观察上颌牙齿在三维方向的移动变化，为微种植支抗全牙列远移的应用提供指导。

对象与方法

1 对象 选择2017年6月 - 2020年11月在解放军总医院第一医学中心口腔正畸科治疗结束的17例侧貌较好的安氏Ⅱ类Ⅰ分类、安氏Ⅰ类轻度牙列拥挤患者。纳入标准：1) ≥ 18岁的成年人患者；2)安氏Ⅱ类Ⅰ分类或安氏Ⅰ类错颌畸形；3)采用微种植支抗分步远移上颌牙列；4)已结束治疗；5)术前术后影像资料齐全；6)牙列轻度拥挤或无拥挤(拥挤度 ≤ 4 mm)；7)患者有自主意识，无传染病史、外伤史和其他系统性疾病，牙周组织健康；8)患者签署知情同意书，自愿接受微种植体支抗。排除标准：1)其他类型错颌畸形；2)曾接受正畸治疗，需求二次治疗；3)牙齿外伤、根管治疗术后牙周膜腔变窄存在根骨黏连；4)存在多生牙或者畸形融合牙；5)影像资料不全；6)远移阶段种植钉脱落后未再植；7)患有颞下颌关节紊乱病。

2 矫治过程 均采用直丝弓矫治技术，采用微种植支抗分步远移上颌全牙列的治疗方法。所有患者使用Ormco Damon Q金属自锁托槽，Vector TAS自攻型种植钉(规格为8 mm×1.4 mm)。初期排齐整平弓丝序列更换为0.018-in C丝或0.014×0.025-in CuNiTi丝后，在第二前磨牙与第一磨牙之间，距离牙槽嵴顶5～7 mm处植入自攻型种植钉，种植钉植入之后即刻使用拉簧或弹力牵引与双侧尖牙托槽相连加力(每侧约120 g)，复诊时间间隔为4周，至前牙有足够间隙排齐，尖牙磨牙调整为中性关系。改用0.018×0.025-in不锈钢丝作为主弓丝，于侧切牙与尖牙之间加牵引钩(杭州Shinya)内收前牙，直至治疗结束。

3 三维模型的获取 将患者术前、术后上颌模型使用3Shape TRIOS® 口腔扫描仪进行扫描，形成数字化三维影像，导出为stl格式文件[18]。

4 模型坐标系的建立 将获得的stl格式文件导入Geomagic Studio 2014(64bit 3D system)软件，对术前模型三维数字化影像建立坐标系。XY平面：取双侧第二磨牙颊面沟的颌端与中切牙近中切角为XY平面(图1A)；XZ平面：通过第二磨牙颊面沟的颌端与XY平面垂直的平面(图1B)；YZ平面：通过腭中缝与XY平面、XZ平面垂直的平面(图1C)，三个面相交于原点，三面交界的直线分别为X轴Y轴Z轴(图1D)。然后保存为新坐标系的术前三维数字化影像。

图1 三维平面的确立 A：XY平面；B：XZ平面；C：YZ平面；D：XYZ三轴相交于原点Fig.1 Establishment of the three-dimensional plane A: XY plane; B: XZ plane; C: YZ plane; D: X, Y, Z axis intersects at the origin

5 治疗前后模型重叠 使用Geomagic Studio 2014(3D system)软件的对齐功能，将治疗前后模型的三维数字化影像与建立新坐标系的术前三维数字化影像进行重叠，选取腭皱襞、腭中缝位置为参考点进行重叠[19-21](图2)。

图2 模型重叠 A：术前三维模型；B：术后三维模型；C：三维模型重叠Fig.2 Model overlap A : pretreatment 3D model; B: post-treatment 3D model; C: 3D model overlap

6 牙齿参考点的建立及数据测量 牙位的表示方法参考GB/T 9 938-2013《牙科学·牙位和口腔区域的标示法》，具体如下：用编码两位数字表示牙齿的具体牙位，编码的十位数表示牙齿所在象限，即1、2、3、4分别表示右上、左上、左下、右下象限的恒牙。编码的个位数字表示牙位本身，即1、2、3、4、5、6、7分别表示中切牙、侧切牙、尖牙、第一前磨牙、第二前磨牙、第一磨牙、第二磨牙。在建立坐标系的术前三维数字化影像模型中，取每个牙齿的临床冠中心(FA点)为参考点(图3A)，FA点为临床冠长轴的中心点。定点方法：磨牙取颊面主垂直沟的中心，其余牙齿则取中发育嵴中心[22](图3B)。观察FA点在三维方向坐标值，并记录。术后三维模型与术前三维模型重叠后，以术前坐标系为参考，观察术后牙齿FA点在三维方向坐标值。其坐标差值△X代表牙齿在颊舌向移动变化，△Y轴代表牙齿近远中向移动变化，△Z轴代表牙齿垂直向移动变化。所有模型扫描以及软件重叠的操作均由一名主治医师完成，数据结果的采集分析由两名医师完成，2周后随机抽取全部患者的5组数据重新测量数据，进行Alpha可靠性统计。

图3 临床冠中心的定点 A：牙齿FA点；B：FA点定位方法Fig.3 Establishment of dental clinical crown center A: FA point; B: method of locating FA point

7 模型重叠可靠性检验 重叠后的三维模型数据导入Geomagic Studio 2014(3D system)软件中，使用软件的色差分析功能进行重叠检验(图4)。腭皱襞及腭中缝区域绿色面积大代表术前术后该区域重叠度好。

图4 三维模型重叠检验：绿色区域代表腭皱襞区域高度重叠，偏差小于0.03 mmFig.4 Three-dimensional model overlap test: the green area represents the high overlap of the palatal fold region, and the deviation is less than 0.03 mm

8 统计学方法 运用IBM SPSS Statistics24.0软件进行统计学分析，术前术后牙齿FA点在颊舌向、近远中向、垂直向坐标数据进行正态性检验，以表示，采用配对t检验对术前术后坐标差值进行统计学分析，患者年龄与微种植支抗使用时间的关系采用直线回归分析，检验标准α=0.05。

结 果

1 患者一般情况及矫治效果 17例患者中男2例，女15例，年龄18～33岁，平均年龄24.4岁。所有患者治疗结束后尖牙磨牙为中性关系，覆覆盖正常，中线对齐，鼻唇颏关系协调，侧貌美观。

2 患者年龄与微种植支抗使用时间观察 患者平均年龄24.4±5.0岁，微种植钉使用时间7.7±1.9个月。患者年龄与微种植支抗使用时间呈直线相关，相关系数r=0.694，回归系数β=0.271 (95% CI:0.342～0.204)(t=3.732，P=0.002)。说明总体而言患者年龄与使用微种植体支抗时间呈直线相关。使用微种植支抗时间随着年龄增大而延长，年龄每增加1岁使用微种植支抗的时间增加0.271个月。见图5。

图5 年龄与微种植钉使用时间散点图Fig.5 Scatter chart of age and time of micro-implant nails use

3 三维模型测量可靠性检验 随机抽取的5组数据Alpha值均较高(0.917～0.999)(表1)，说明两侧三维模型测量复测度高，结果准确可靠。

表1 5组数据Alpha可靠性检验结果Tab.1 Alpha reliability test results of data in the 5 groups

4 术后牙齿近远中向移动的变化 术后牙齿FA点近远中向移动结果显示△Y均为负值，说明牙齿发生了远中移动(P＜0.05)，其中13牙FA点远中移动量最大[(2.174±1.235) mm，P＜0.05]，21牙齿FA点腭向移动量最小[(1.035±0.729) mm，P＜0.05](表2)。说明使用微种植支抗远移上颌牙列使上颌所有牙齿均产生远中移动。

表2 牙齿FA点在近远中向移动变化(mm)Tab.2 Changes of tooth FA point movement in proximal and distal direction (mm)

5 术后后牙颊舌向移动的变化 第二磨牙FA点颊舌向移动变化无统计学差异(P＞0.05)，第一磨牙FA点颊向移动量较低，16牙FA点颊向移动(0.667±0.462) mm (P＜0.05)，26牙FA点颊向移动(0.642±0.504) mm (P＜0.05)；第一前磨牙FA点颊向移动量最大，14牙FA点颊向移动(1.211±0.641) mm (P＜0.05)，24牙FA点颊向移动(1.240±1.078) mm (P＜0.05)(表3)。说明除第二磨牙外后牙均有明显的颊向移动，并且越靠近牵引的位置，牙齿颊向移动量越大。

表3 牙齿FA点在颊舌向移动变化(mm)Tab.3 Changes of tooth FA point movement in buccal and lingual direction (mm)

6 术后牙齿垂直向移动的变化 术后牙齿在垂直向变化结果显示，后牙段FA点垂直距离有所减少，第二磨牙FA点垂直向距离变化较小，无统计学差异(P＞0.05)，第一磨牙垂直向距离变化较大，16牙FA点垂直向距离减少(0.433±0.369) mm(P＜0.05)，26牙FA点垂直向距离减少(0.544±0.510) mm (P＜0.05)，说明第一磨牙伸长。14牙FA点垂直向距离增加(0.376±0.735) mm，但无统计学差异 (P＞0.05)；24牙FA点垂直向距离增加(0.295±0.219) mm (P＜0.05)。切牙段垂直向距离增加较多，11牙FA点垂直向距离增加最多[(1.051±0.490) mm，P＜0.05]，说明术后前牙被压低。见表4。

表4 牙齿FA点在垂直向移动变化(mm)Tab.4 Changes of tooth FA point vertical moving (mm)

讨 论

安氏Ⅱ类Ⅰ分类、安氏Ⅰ类轻度牙列拥挤患者临床较为常见，随着社会的进步。人民生活水平的提高，这类患者就诊比例逐渐增大，常规的治疗方法已经无法满足医生及患者对于美观、舒适的需求[23]。微种植支抗远移上颌全牙列的方法对于这类患者的治疗提供了新的思路。微种植支抗不需要患者的依赖性，其植入方式简单，植入位置灵活，微种植支抗可为全牙列远移提供绝对支抗[16,24-27]。

本课题组以成年人为观察对象主要是为了排除生长发育对本研究的影响。以往的研究通常采用术前术后影像学资料对比观察矫治效果，准确性低，误差大[12,24,28-29]。本课题组扫描患者术前术后上颌牙列模型，所得数字化三维模型解剖结构清晰，精确误差小，精确度高。通过术前术后口腔模型的三维扫描对比，对于观察微种植支抗全牙列远移后的变化更加直观、准确[30-31]。腭中缝和腭皱襞的重叠方法是目前国际上通用的上颌重叠方法。

年龄与时间的直线回归结果显示，患者年龄与使用微种植体支抗时间具有直线关系，回归系数为正值意味着使用微种植支抗时间随着年龄的增大而增大。

牙齿FA点在三维方向移动变化结果显示，微种植支抗分步远移上颌全牙列治疗侧貌较好的安氏Ⅱ类及安氏Ⅰ类轻度拥挤患者，使上颌牙列均有远中移动，其中16牙平均远中移动2.070 mm，17牙平均远中移动1.542 mm，26牙平均远中移动2.046 mm，27牙平均远中移动1.804 mm。课题组发现13牙远中移动量最大(平均为2.174 mm)，21牙齿舌向移动量最小(平均为1.035 mm)。远中移动的间隙主要用来解决牙齿的拥挤前突，调整尖牙磨牙关系。前牙腭向移动量较低，对于患者侧貌影响较小，能较好维持患者的美观侧貌。Park等[32]报道使用微种植支抗远移牙列可以使双侧中切牙、第一前磨牙、第一磨牙和第二磨牙分别远移0.85 mm、1.2 mm、1.64 mm和1.5 mm，使用微种植支抗的时间为(12.3±5.7)个月。Oh等[14]研究使用微种植支抗滑动装置远移上颌全牙列矫治安氏Ⅱ类错颌畸形可以使后牙远移1.4～2.0 mm。各研究之所以远移量不同是因为纳入的错颌种类不同，需要的磨牙远移量不同。磨牙远中移动关键是对支抗的控制。本课题研究发现微种植支抗分步远移上颌全牙列治疗侧貌较好的安氏Ⅱ类及安氏Ⅰ类轻度牙列拥挤患者，使磨牙产生了远中移动的效果，并且无支抗丢失的现象。

后牙FA点颊舌向移动结果显示，第二磨牙术后颊舌向移动变化量为17牙颊向移动0.331 mm(P=0.07)，27牙颊向移动0.172 mm (P=0.437)，无统计学差异。第一磨牙颊向移动量为16牙颊向移动0.667 mm (P＜0.01)，26牙颊向移动0.642 mm(P＜0.01)，第一磨牙产生轻微的颊向运动；第一前磨牙颊向移动量最大，14牙颊向移动1.211 mm(P＜0.01)，24牙颊向移动1.240 mm (P＜0.01)。原因是种植支抗的位置位于牙弓的颊侧，与尖牙弹性相连拉上颌牙列远移时对牙弓有水平扩弓的分力，故越靠近牵引钩的位置，牙齿颊向移动越明显，第二磨牙离牵引钩位置最远，故颊向移动不明显。其对一些上颌牙列牙弓狭窄的安氏Ⅰ类、Ⅱ类患者的矫治效果较好，可以缓解这类患者中段牙齿弓形欠丰满的问题。

牙齿FA点垂直向的变化结果显示牙弓前中段牙齿垂直向距离有所增加，尖牙与切牙段垂直向距离增加较多，11牙临床冠中心垂直向距离增加最多，为1.051 mm (P＜0.01)，21牙临床冠中心垂直向距离增加0.986 mm (P＜0.01)。说明前牙段牙齿被压低，而中段牙齿垂直向距离增加较少。后牙段牙齿临床冠中心FA点垂直距离有所减少，第一磨牙垂直向距离变化较大，16牙临床冠中心垂直向距离减少0.433 mm (P＜0.01)，26牙临床冠中心垂直向距离减少0.544 mm (P ＜ 0.01)，说明双侧后牙均有伸长的趋势，而第一磨牙伸长最明显。Yamada等[33]使用微种植支抗远移上颌全牙列，使前牙伸长0.2 mm，后牙压低0.6 mm，与本课题研究结果不一致。原因是Yamada使用整体远移上颌全牙列的方法，在主弓丝阶段种植支抗配合前牙处的牵引钩对上颌颌平面产生顺时针影响使前牙伸长后牙压低；而本课题组使用分步远移上颌全牙列，初期圆丝排齐阶段即使用种植支抗远移尖牙，配合金属自锁托槽传动机制，使后牙发生远中倾斜，后期序列更换硬丝之后后牙控根直立。初期圆丝阶段对尖牙有垂直向与远中的双重作用，使得尖牙与前牙在垂直向有所压低，而对后牙无垂直向作用，故后牙垂直向位移较小。Bechtold等[34]使用微种植支抗配合前牙区长牵引钩远移上颌全牙列治疗安氏Ⅱ类患者，通过对比术前术后以及3～4年后的头影测量结果发现，种植支抗的远移效果比较稳定，U6可以远移4.2 mm并且没有任何垂直向及倾斜的变化。说明种植支抗配合前牙处长牵引钩使上颌牙列产生平移对上颌颌平面影响较小。尹燕飞[35]应用颧牙槽嵴种植体支抗进行上颌全牙列远移的三维有限元分析观察时发现，牵引钩的高度在0 mm、2 mm时，整个颌平面均有顺时针旋转，而牵引钩的高度在4 mm、6 mm、8 mm、10 mm时颌平面发生逆时针旋转，也进一步验证了种植支抗配合不同方法的远移，力学原理及产生的效果不同。

综上所述，本课题组使用微种植支抗分步远移上颌全牙列矫正侧貌较好的安氏Ⅱ类Ⅰ分类、安氏Ⅰ类轻度牙列拥挤患者，对比术前术后三维模型发现，上颌牙齿均有远中移动的现象，除第二磨牙外，后牙均有颊向移动，并且越靠近牵引钩的位置，颊向移动范围越大，微种植支抗分步远移上颌全牙列使前牙垂直向压低而后牙垂直向变化较小。本课题组还发现随着年龄的增大，使用微种植支抗的时间也会延长。由于本课题组对微种植支抗分步远移上颌全牙列的研究追踪时间较短，故缺少远期稳定性相关研究。