数字化正畸中前牙转矩设计的比较

赵志河

口腔疾病研究国家重点实验室 国家口腔疾病临床医学研究中心

四川大学华西口腔医院正畸科 成都610041

良好的前牙转矩，不仅对微笑美观有显著影响，还有利于前牙覆覆盖关系的建立、力的传导、牙周健康、颞下颌关节健康、后牙尖窝咬合关系的建立以及正畸治疗的稳定。当前牙牙冠唇舌向倾斜度不正常时，可导致上下切牙接触不良，牙齿继续萌出，形成深覆。此外，上颌切牙过分直立，可能导致拔牙间隙不能完全关闭，若强行关闭拔牙间隙会造成后牙前移，使后牙呈远中关系。有学者[3]采集锥形束CT（cone beam com‑puted tomography，CBCT）图像进行研究，发现多数切牙的牙根并非位于牙槽骨中心，而是位于牙槽骨偏唇侧位置。在关闭间隙和压低前牙的过程中，牙根转矩失控易造成前牙骨开窗、骨开裂。如果切牙已经发生内倾，此时再通过控根移动使牙齿恢复正常转矩，切牙牙根又易发生牙根吸收等问题[4]。因此，正畸医生应当提前意识到转矩控制失败的风险，应对此予以足够的重视，治疗中应以预防转矩失控为主。

数字化技术已在口腔正畸领域中得以广泛应用，为转矩控制提供了保障。数字化诊断技术，尤其是CBCT 和口内扫描技术或牙颌模型三维数字化技术的结合可以辅助正畸医生进行精准的目标位转矩设计，从而实现更好的转矩控制[5]。而在计算机辅助设计与制造（computer aided design/computer aided manufacturing，CAD/CAM） 技术下应运而生的个性化矫治器，包括个性化唇侧矫治器、个性化舌侧矫治器和透明矫治器（无托槽隐形矫治器），都属于以目标为导向的数字化正畸技术，即首先确定矫治目标，通过分析预测选定矫治路线，最后按照预定安排进行治疗。这种以结果来倒推过程的矫治方式是一种逆向及全局化的思维方式，其特点是“以终为始”，既有统筹性规划，又要对细节和过程进行精准掌控。在设计矫治目标位时，可参考正常的6 个关键（six keys）及口颌面协调六要素（six elements）等进行设计[1,6]。此外，矫治器的有效率各不相同。据文献[7‑8]报道，透明矫治器转矩控制的有效率小于50%，而对于属于固定矫治器的个性化唇、舌侧矫治器而言，由于转矩余隙、托槽形态和粘接位置差异等问题的存在，转矩控制的有效率也没有达到100%。因此，在设计矫治目标位时，可以预先添加前牙转矩补偿，通过过矫治设计来达到预防转矩失控的目的。

本文重点论述个性化唇侧矫治器、个性化舌侧矫治器和透明矫治器的前牙转矩控制特点、要点和设计技巧。

1 个性化唇侧矫治器

个性化唇侧矫治技术是传统唇侧矫治器与数字化技术相结合的新型个性化矫治器。1987 年由Dr. Craig Andreiko 发明，经过几十年的发展，目前已广泛应用于国内外市场。个性化唇侧矫治以患者目标位为主，通过口腔三维扫描和CBCT 数据，结合CAD/CAM 技术，完成矫治方案，进行生产[9]。

1.1 个性化唇侧矫治器的特点

以个性化唇侧矫治器Insignia 为例，个性化唇侧矫治器具有以下特点。1）根据患者的目标位设计生产个性化的托槽转矩，防止正畸矫治过程中转矩丢失造成的骨开窗等情况[10]。对于存在牙周状况较差或者骨皮质较薄等情况的正畸患者，该矫治器可以更精准地控制牙齿的三维移动。2）可以根据患者的目标位设计个性化的托槽角度和托槽底板厚度，实现正畸矫治三维方向的控制，达到精准正畸的目的[11]。3）个性化唇侧托槽的弓丝也可实现个性化定制，定制的弓丝具有极高的精准性，并且在系统内可选择镍钛（nickel‑titanium，NiTi）丝、超弹性镍钛（nickeltitanium copperchro‑mium，CuNiTi）丝、不锈钢（stainless steel，SS）丝、β‑钛合金（titanium molybdenum alloy，TMA）丝等不同材质的弓丝，从而使转矩得到更有效的表达，无需在弓丝上弯制曲，也无需进行转矩和轴倾角的调整，做到托槽和弓丝精准一致的表达[12]。4）个性化唇侧托槽可以根据需要设计或不设计转矩补偿，从而达到精准的转矩控制，防止前牙转矩失控，覆加深，导致“过山车效应”的发生。5）使用间接粘接，定位准确，使托槽各项数据完美表达[13]，牙面残余粘接剂少，椅旁操作时间短。6）可以提高牙齿的移动速率，缩短矫治时长。有研究[14]表明，与传统唇侧矫治器相比，个性化唇侧矫治器的矫治时长缩短了约30%。

个性化唇侧矫治器有诸多优点，但是也存在一些不足之处。1）若患者托槽脱落后遗失，则需要等待新的个性化托槽重新制作后才能继续矫治，等待时间较久。2）唇侧矫治器因矫治器在唇侧牙面，在颜面美观上会有一定影响。

1.2 加强个性化唇侧矫治器前牙转矩控制的方法

在应用个性化唇侧矫治器矫治的病例中，最终目标位的前牙转矩一般按照正常值+7°进行设计，但前牙非常唇倾的非拔牙矫治患者除外，因为这类患者如果按照正常值设置转矩可能会导致牙根穿出牙槽骨。唇侧矫治器前牙转矩的过矫治是因为在主弓丝和托槽槽沟之间存在转矩余隙角[15‑16]。在0.558 8 mm×0.711 2 mm 托 槽系 统中，弓丝直径每减少0.025 4 mm，约产生4°的余隙角，0.457 2 mm×0.635 0 mm 弓丝可产生16°的余隙角，0.482 6 mm×0.635 0 mm 弓丝可产生11.4°的余隙角，0.533 4 mm×0.635 0 mm 弓丝的余隙角为4.7°。个性化唇侧矫治器的转矩补偿值取决于治疗过程中使用的最粗的弓丝。以Insignia 为例，若出现以下情况：1）牙齿唇倾度变化超过4°；2）水平向扩弓超过1 mm；3）矢状向整体移动超过1.5 mm；此时需要打开前牙及后牙的转矩补偿。转矩补偿值一般都为正值，除非是前牙非常唇倾的拔牙矫治，内收前牙转矩全部丧失都不能达到正常转矩值+7°时。在正畸治疗过程中，也可以通过门型辅弓[17]、转矩簧、摇椅弓、主弓丝前牙段加转矩等手段进一步加强前牙转矩控制。

2 个性化舌侧矫治器

舌侧矫治技术是在20 世纪70—80 年代由美国Kurz 等[18]和日本Fujita[19]提出的。经过几十年的发展，舌侧矫治器主要可分为3 种类型：传统通用型舌侧矫治器、个性化舌侧矫治器和直丝弓舌侧矫治器。佩戴舌侧矫治器具有较好的美观性，不影响患者的面容美观[20]。此外，舌侧矫治技术能应用于大多数的正畸及正畸‑正颌联合治疗病例[21]。因此，舌侧矫治器可以兼顾患者的美观要求和治疗效果，近年来越来越多地应用于临床中。由于托槽位置、弓丝长度、解剖形态等差异，舌侧矫治技术与唇侧矫治技术在生物力学和临床应用方面具有明显差异，相对来说，舌侧矫治技术的费用更高。

2.1 个性化舌侧矫治器的特点

以国产个性化舌侧矫治器eBrace为例，个性化舌侧矫治器具有以下特点[22]：1）采用0.457 2 mm×0.635 0 mm 槽沟；2）个性化底板设计；3）使用间接粘接技术，定位准确，牙面残余粘接剂少，椅旁操作时间短；4）使用蘑菇状弓丝；5）按牙齿表面的形态制取托槽的底面，面积大且贴合固位更牢，托槽更薄，舒适性更高；6）对于深覆患者，可设计前牙平面导板；7）后牙区水平槽沟，开口方向为舌向，便于托槽和钢丝之间的滑动，可以更好地实现轴倾度控制和扩弓；8）前牙区垂直槽沟，开口方向为向，弓丝垂直置入前牙区，可以达到更好的内收、压低、旋转和转矩控制效果。

2.2 生物力学特点

在生物力学上，个性化舌侧矫治器亦具有不同于唇侧矫治器的特征。舌侧矫治器托槽间的间距更小，弓丝的硬度增加，且距牙体长轴更近，对扭转牙的矫治难度增加[23]，因此宜使用高弹性弓丝，如CuNiTi丝、热激活弓丝、TMA丝。一方面，与托槽位于唇侧时相比，托槽位于舌侧时内收前牙及压低前牙的合力距离牙体阻抗中心更远，相同大小的内收力产生的力矩更大，内收过程中前牙更容易丢失转矩而发生舌倾[21]。另一方面，压低前牙的压低力力线距阻抗中心的位置更近，舌侧矫治压低前牙的效果更加明显。有研究[24]表明，以上颌第二磨牙作为支抗牙关闭拔牙间隙时，随着矫治力的增大，尖牙会出现外翻旋转移动，第二前磨牙和第一磨牙间宽度增加，第二磨牙则内翻旋转，出现水平向的“拱形效应”趋势。另外，在舌侧矫治器关闭间隙过程中，上下颌磨牙支抗强度存在差异，下颌支抗较强，而上颌支抗较弱。

2.3 加强个性化舌侧矫治器前牙转矩控制的方法

由于舌侧矫治技术在关闭间隙过程中容易发生前牙转矩丧失，并且一旦发生转矩丧失，相比唇侧矫治更难纠正，因此治疗时采取措施加强前牙转矩显得格外重要。具体的方法包括以下几种：1）在个性化排牙过程中增加前牙转矩，上颌前牙可过矫治+10°～+15°，下颌前牙可过矫治+5°～+7°，过矫治可设计在目标位牙齿上或者托槽中；2）前牙使用垂直槽沟设计，更有利于转矩控制；3）用全尺寸的TMA 丝做好转矩预备后再进行内收；4）使用前牙对折结扎；5）使用轻力内收；6）使用长牵引钩关闭间隙，使作用力更接近前牙阻抗中心，进一步加强前牙转矩控制。

另外，舌侧矫治系统易发生尖牙转矩丢失，因此有必要同时控制尖牙转矩。在设计时应根据初始CBCT 中尖牙牙根和牙槽骨的位置，设计相应的转矩及补偿值（拔牙内收的患者默认在前牙2—2托槽上加7°的额外正转矩）。矫治过程中，NiTi丝或者TMA 方丝的前牙段需要扎紧，并使用足够的时间来表达尖牙的转矩。设计尖牙托槽长牵引钩，使用上颌左右侧尖牙牵引，在尖牙上增加转矩。如果出现尖牙转矩丧失，应及时换回较大尺寸的NiTi 丝或者TMA 丝，调整好后再继续关闭间隙。

3 透明矫治器

透明矫治器是近年来兴起的一种新型矫治器，通过先进的三维技术将口内情况变成数字化模型，并且进行三维立体模型的重建，在此基础上，通过对牙齿位置和牙齿移动的设计来模拟矫治过程，同时联合三维激光快速成形技术对矫治过程各个步骤的牙颌模型进行快速的三维成形，然后用矫治器的膜片材料压模形成矫治器[25]。

3.1 透明矫治器的特点

透明矫治器具有美观度高、舒适程度好、取摘方便和数字化等特点，但牙齿移动的效率比较低，存在矫治器设计的矫治效果和实际的矫治效果之间存在差异的问题[26‑27]。Kravitz等[28]对37例患者的401 颗前牙进行分析，比较隐形矫治结束后实际的牙移动量与Clincheck 虚拟预测值之间的差异，结果发现，前牙牙冠舌向倾斜的有效率较牙冠唇向倾斜更高，分别为53.1%和37.6%。Simon等[7]的研究显示，切牙转矩表达有效率为42%，当设计有Power Ridge（压力嵴）时的表达有效率为51.5%，没有设计时有效率为49.1%。

3.2 加强透明矫治器前牙转矩控制的方法

在传统的固定矫治器拔牙病例中，前牙转矩的过矫治是因为主弓丝和托槽槽沟之间存在转矩余隙角；而在透明矫治器矫治拔牙病例中，前牙转矩的目标位过矫治设计是因为透明矫治器存在有效率不足的问题，需通过过矫治预防转矩失控。对于前牙来说，前牙转矩过矫治程度主要依据以下方面来判断[29‑30]：1）前牙的转矩角度；2）前牙需要内收的距离；3）是否采用分步内收的方法；4）是否添加了切牙唇侧附件；5）透明矫治器膜片的软硬程度。

另外，在临床设计透明矫治器的时候，可以通过Power Ridge 增加反向力矩来抵抗矫治器施加在牙冠部分的力产生的倾斜移动效应[31]，从而更好地实现牙齿的整体移动；但是应该引起注意的是，压力嵴所起的作用有限，并且可能会造成矫治器和牙齿的不贴合，存在“脱套”风险，需要注意加强固位。

3.3 透明矫治器的牙周风险

尽管透明矫治器具有许多优点，但正畸医生应该认识到，这种矫治器仅仅是一种工具，应该重视使用过程中的风险，尤其是牙周风险。在使用透明矫治器压低前牙的时候，前牙往往伴随着前倾，进而可能出现骨开窗和（或）骨开裂的风险，因此应当加强对前牙转矩的控制，以避免骨开窗和（或）骨开裂情况的出现。当然正畸医生也应该意识到，过度控制前牙转矩会使前牙牙根过多地向舌侧移动，进而导致根尖穿破舌侧骨皮质，出现舌侧骨开窗和（或）骨开裂。为了防止上述情况的出现，正畸治疗前进行CBCT 分析可以对矫治过程中的牙周风险进行更加准确的评估，也能更好地把握透明矫治器的适应证。例如，多数骨性Ⅲ类患者CBCT 显示下颌前牙根尖部牙槽骨唇舌向的厚度比牙根本身还薄，使得牙齿如同立在山巅一样，此类情况应该视作透明矫治器的使用禁忌证。在临床应用中，笔者推荐使用带根骨系统的透明矫治器设计软件进行矫治设计，设计时应做好牙根移动界限的评估，以减少牙周风险。

4 总结

随着数字化技术在口腔正畸领域中的广泛应用，尤其是CBCT 和口内扫描技术或牙颌模型三维重建数字化技术的结合，可以辅助正畸医生对前牙进行精准的转矩控制，有利于正畸临床的精准与高效。然而，个性化唇侧矫治器、个性化舌侧矫治器和透明矫治器还处于发展阶段，各自的生物力学特点，前牙转矩控制方法、设计技巧和表达效率均不相同，临床应用也存在一定难度和风险。正畸医生应掌握个性化矫治器的特点，以目标为导向，统筹规划，精准掌控，防范正畸过程中可能出现的风险，进一步提高矫治效率。

致谢：本文在撰写过程中，得到四川大学华西口腔医学院口腔正畸教研室李亚祯博士在资料查询和部分拟稿内容方面的帮助，特此致谢！

利益冲突声明：作者声明本文无利益冲突。