上颌快速扩弓后牙根吸收变化的三维测量研究

熊再道　赵桂芝　柯杰　林清华　杨鑫铭　肖依寒

自Ketcham[1]于1927年首次报道了正畸治疗中的牙根吸收以来，许多研究都提示牙根吸收是正畸中常见的并发症之一。快速扩弓是正畸治疗中用以解决上颌宽度不足的有效手段，牙支持式扩弓器作为目前临床应用最广泛的扩弓装置，其机制为短时间内积蓄较大的力将腭中缝打开，从而增加牙弓横向宽度。矫治力使牙周支持组织发生功能性改建是正畸牙齿移动的基础，但不适当的矫治力却会引起牙根的病理性吸收，有研究显示[2]上颌扩弓时产生的最大力值接近49 N，而当牙齿受力越大时，牙根更易发生吸收[3-4]。由于扩弓时作用力直接加载于支抗牙，因此其牙根吸收的风险相对更高，既往关于牙根吸收的研究多利用根尖片上牙根长度为指标[5-6]，存在一定的局限性。本研究拟通过Mimics影像系统对扩弓前后牙根CBCT影像进行三维重建，比较扩弓前后牙根吸收的体积及长度的变化，以期为临床后续正畸扩弓治疗提供一定的参考依据。

1　资料与方法

1.1　研究对象

选取自2015-02～2016-06于北京解放军空军总医院口腔正畸科接受上颌快速扩弓治疗患者33 例， 其中男性17 例， 女性16 例， 年龄最小10 岁， 最大为14 岁， 平均年龄12.85 岁。 病例纳入排除标准如下：①处于替牙期或恒牙期，②上牙弓狭窄，横向发育不足； ③第一前磨牙、 第一磨牙已萌出； ④牙周组织健康，无唇腭裂畸形，未接受过正畸治疗。

1.2　治疗方法

所有患者扩弓装置均采用由德国非凡公司生产的Hyrax螺旋扩弓器(最大宽度10 mm)，由第一前磨牙与第一磨牙带环粘接固位，扩弓方式均为快扩，即每天早晚各加力1次，每次打开1/4圈(约0.2 mm)，每周复查，根据患者不同情况，由我科同一位主任医师评估，可在近期1～2 d内调整为1 次/d， 缓解后恢复2 次/d， 所有患者快速扩弓均在 6 周内完成，平均疗程1.3 个月。

1.3　测量分析

1.3.1三维模型建立所有患者于扩弓前及扩弓结束后即刻进行CBCT头颅扫描，所有摄片由我科同一位有经验的放射医生完成，采用同一台CBCT设备(Galileo, Sirona Dental Systems, German)，摄片参数设定为电压120 kV， 电流5 mA， 切片间距0.25 mm，曝光时间8.9 s， 扫描时要求患者头部固定，咬合处于正中位，面部中线与仪器的指示中线重合，平面与地面平行。所有扫描数据以DICOM格式保存并输出至图形工作站，采用Mimics 17.0软件(Materialise NV，Leuven，Belgium)，扩弓前后二次分割采用相同的Hounsfield(HU)值分割牙齿部分蒙版，经区域增长、蒙版编辑、布尔运算、3D计算等步骤分离获得上颌第一前磨牙，第二前磨牙，第一磨牙的三维模型(图 1)，每个牙齿依次以釉牙骨质界为截面，将牙冠与牙根分离，最终获得只包含牙根的三维模型(图 2)。

图 1牙齿及牙根的分割

Fig 1Segmentation of teeth and roots

1.3.2测量数据Mimics软件3D Properties中提供取已建模型的体积参数，分别获取上颌第一前磨牙(U4)、第二前磨牙(U5)、第一磨牙(U6)的牙根体积。将模型导入软件3-Matic模块中，以牙根尖最低点到对应牙尖点距离为牙根长度，应用三维定点方法测量(图 2)。由于第一，第二前磨牙融合根存在的可能，最终选用第一前磨牙颊根(U4B)、第二前磨牙颊根(U5B)及第一磨牙的近颊根(U6MB)、远颊根(U6DB)、腭根(U6P)根长为测量指标。所有测量工作由同一研究者完成，所有数据测量2次，每次测量间隔一周，测量结果采用Bland-Altman散点图进行可重复性分析。

图 2牙根长度的测量

Fig 2Measurements of root length

1.4　统计学分析

统计学分析采用SPSS 17.0统计学软件，治疗前后牙根体积、长度比较采用配对样本t检验，支抗牙(U4、U6)与非支抗牙(U5)体积变化差异比较采用单因素方差分析LSD检验。检验水准为：双侧α<0.05，以P<0.05为有显著统计学差异。

2　结　果

Bland-Altman散点图结果见图 3， 可见2 次测量均数差值点全部落在95%一致性界限以内，说明测量方法具有较高的可重复性及可信度。

图 3Bland-Altman散点图

Fig 3Bland-Altman Plots

扩弓结束后，所有牙齿体积均有所减少，差异具有统计学意义，且支抗牙体积变化大于非支抗牙。牙根长度变化方面，第一磨牙的近颊(P=0.008)、远颊(P=0.028)根长度明显减小，腭根及第一、第二前磨牙颊根长度变化无统计学差异，治疗前后体积变化见表 1， 各颗牙体积变化组间差异见表 2。

3　讨　论

3.1　牙根吸收的评估方法

以往用于评价牙根吸收的影像方法多采用根尖片或曲面断层片，但由于受到拍摄角度及牙根重叠等因素的影响较大，其测量结果准确性及可重复性一直存在争议[7-8]。CBCT作为新型检查方法，分辨率高，清晰度佳，不仅能够最大程度的减轻传统二维影像检查中存在的失真、变形等问题，同时较与传统CT，又有着照射范围小、辐射剂量低等优点[9]。国内外关于牙根吸收的评价方法多采用的根长为指标或形态学变化的定性分级[10-11]，但由于二维X线片投射形变率的存在，以此为基准的长度数值并不准确，并且牙根形态存在变异及颊、舌侧吸收并非完全对称，对于多根牙的形态学分级十分困难。本研究对基于重建后的三维模型对牙根体积及长度进行测量，具有较好的可重复性及稳定性。

3.2　牙根吸收发生的特点

牙根吸收是影响正畸治疗效果的重要因素之一，Lund[12]报道约有55%～91%的正畸患者存在不同程度的牙根吸收，并且有7%的患者存在牙根长度吸收超过4 mm。本研究中，扩弓结束后牙根吸收的形式以体积减少为主，且支抗牙较非支抗牙吸收更加明显，说明对于扩弓的患者，较大的外在矫形力主要引起的是牙根表面的牙体组织吸收，而非集中于根尖区，并且研究中我们发现，吸收的区域具有很大的个体差异，并无显著规律性，这与以往学者研究一致[13]。 Langford[14]认为正畸治疗中牙根吸收主要发生在颊侧，本研究中仅有第一磨牙的2 个颊根发生了长度显著改变，其余牙根未见明显变化，可能是由于第一磨牙颊根体积较小，且其根尖孔闭合较早，而闭合的根尖孔不如开放者血运丰富，抵抗外力的压迫的能力较差[15]，所以根尖区吸收更加明显。

3.3　牙根吸收的影响及可修复性

[1]Ketcham AH. A preliminary report of an investigation of apical root resorption of permanent teeth[J]. Int J Ortho Oral Surg Radiog, 1927, 13(2): 97-127.

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[4]Wu AT, Turk T, Colak C, et al. Physical properties of root cementum: Part 18. The extent of root resorption after the application of light and heavy controlled rotational orthodontic forces for 4 weeks: A microcomputed tomography study[J]. Am J Orthod Dentofacial Orthop, 2011, 139(5): e495-e503.

[5]Brezniak N, Wasserstein A. Orthodontically induced inflammatory root resorption. Part I: The basic science aspects[J]. Angle Orthod, 2002, 72(2): 175-179.

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[12]Lund H, Gröndahl K, Hansen K, et al. Apical root resorption during orthodontic treatment: A prospective study using cone beam CT[J]. Angle Orthod, 2012, 82(3): 480-487.

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