正畸牙移动核心科学问题：目标位、效率、精准度

赵志河 金作林 白玉兴 房兵 白丁 李巍然 贺红 胡敏 刘月华陈莉莉 宋锦璘0 曹阳 李宇 舒睿

1.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；2.第四军医大学口腔医学院正畸科，西安 710032；3.首都医科大学口腔医学院正畸科，北京 100050；4.上海交通大学医学院附属第九人民医院正畸科，上海 200011；5.口腔生物材料和数字诊疗装备国家工程研究中心，北京大学口腔医学院·口腔医院正畸科，北京 100081；6.武汉大学口腔医院正畸科，武汉 430079；7.吉林大学口腔医院正畸科，长春 130021；8.复旦大学口腔医学院·上海市口腔医院正畸科，上海 200001；9.华中科技大学同济医学院口腔医学院正畸科，武汉 430030；10.口腔疾病与生物医学重庆市重点实验室，重庆市高校市级口腔生物医学工程重点实验室，重庆医科大学口腔医学院，重庆医科大学附属口腔医院正畸科，重庆 401147；11.中山大学附属口腔医院正畸科，广州 510055；12.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儿童口腔科，成都610041

近代口腔正畸学的发展始于19 世纪末。19 世纪后半叶，美国牙医Kingsley首次系统地对错畸形和正畸进行了描述。1890 年，“现代正畸学之父”Edward H.Angle 经过对咬合的深入研究逐渐将口腔正畸学发展为口腔医学的分支科学，于1899 年提出了沿用至今的Angle 错畸形分类法，并于1928 年发明了方丝弓矫治器及矫治技术。20世纪中叶，Tweed 和Begg 医生提出了减数拔牙的矫治理论，更注重面部美观和矫治后的稳定性。1976 年，美国的Lawrence F Andrews 医生发明了预成序列弯曲方丝弓矫治器，并提出了直丝弓矫治技术，现已成为最常用的正畸技术[1-2]。

时至今日，尽管正畸牙移动技术体系已基本成熟，但总体治疗水平与患者预期之间仍存在差距。笔者通过文献回顾与分析，总结出“正畸牙移动”包含了三个核心科学问题：目标位、效率、精准度，大量正畸研究也正是围绕这三大问题展开。

1 正畸牙移动目标位

正畸牙移动目标位就是牙齿移动最终希望达到的三维空间位置，应符合牙列自身的形态标准、牙与颌骨形态的协调、牙与面部软组织形态的协调等，从而实现平衡、稳定、美观的矫治目标。围绕正畸目标位的研究包括正常参数、头影测量参数、美学参数等。

1.1 正常参数

正畸治疗结束时，上下牙列应咬合在一个广泛接触的位置，同时保证牙周组织的健康。要达到这样的咬合标准，上下牙弓应满足Andrews正常六个关键[3]：上下牙列尖窝紧密接触、合适的唇（颊）舌向倾斜度、合适的近远中向倾斜度、无旋转、无间隙、合适的Spee 曲线深度。正常的六个关键中，各牙位的三维数据既是矫正的目标，也是正畸直丝弓矫治器设计的基础。我国正畸学发展初期，由于缺乏国人正常数据，使用的直丝弓矫治器均采用的是国外人种的数据。直到20世纪90 年代，国内学者们[4-5]先后测量了中国人正常的各项数据，为我国传统直丝弓矫治器的开发奠定了基础。

1.2 头影测量参数

正畸的治疗目标不仅包括牙齿咬合良好，还包括颅颌面各个功能组分间的相互协调。在头颅定位X 线片上定点，通过线距、角度等的测量，分析牙、颌、颅、面软硬组织的形态特征、相互关系和变异情况，是正畸医生诊断与方案设计的核心要素之一。X线头影测量技术发明之后，国外学者提出了多种不同的头影测量分析法，国内专家[6]相继研究了国内貌美人群的头影测量数值，建立了适用于中国人的头影测量标准参数，如“华西综合分析法”等。随着技术的进步，头影测量的手段从硫酸纸手工定点描记、人工测量，发展到数字化影像定点测量。近年来，具备人工智能“自动定点”与“自动重叠”功能的头影测量软件相继出现，进一步提高了测量效率与精度。

1.3 美学参数

改善美观既是大部分正畸患者的治疗主诉，也是正畸治疗追求的重要目标。正畸治疗的美学参数包括侧貌与正貌、静态与动态。传统软组织侧貌分析法如Holdaway 分析法、McNamara 分析法等，均是对侧貌轮廓的静态分析。随着学科发展，正畸医师开始关注患者动态笑容时前牙显露量、倾斜度等对美观的影响。2000年，Andrews提出了口颌面协调六要素[7]。在要素Ⅱ中，他提出正畸治疗目标是在笑容时上颌中切牙的临床牙冠中心点（FA 点）落在目标前界线（goal anterior limit line，GALL）上。国内外学者进一步研究认为，上中切牙前后向位置、唇舌向倾斜度、笑弧、颊间隙、上唇曲度等是影响正畸治疗颜面美学与治疗方案制定、疗效评估的重要参数。国内学者[8-9]通过研究正面笑容宽度与面部宽度的比例以及后牙唇（颊）舌向倾斜度等参数，总结了理想正面笑容的12 个特点，同时提出了正畸治疗“饱满笑容”的理念：1）牙齿应该充满整个口腔，牙弓宽度应与微笑时口角宽度、面部宽度相协调；2）显露的上颌尖牙、前磨牙、磨牙应有适当的唇（颊）舌向倾斜度，且直立于基骨内；3）应充分暴露上前牙牙冠及1～2 mm 牙龈，同时应有适当的前后向位置与唇舌向倾斜度。“饱满笑容”理念的提出为正畸微笑美学目标提供了依据[10]。

笔者认为，以“目标位”为导向的正畸治疗已成共识，而对于正畸牙移动目标位的认知是不断发展进步的，非一成不变的。尤其是与“美学”相关的参数，会随大众审美偏好、流行时尚的改变而调整。可以说，对于正畸目标位的追求和研究永无止境。

2 正畸牙移动效率

正畸牙移动目标位决定了牙齿移动的终点，接下来的核心问题就是达到终点所需的时间，即正畸牙移动效率。正畸牙移动速度过慢、疗程过长，则釉质白斑、牙根吸收等不良反应的发生率和严重程度随之增加。针对提高正畸效率，即“高效正畸”的研究，集中于正畸牙移动的生物力学和力学生物学。

2.1 正畸牙移动生物力学

国内外学者通过对正畸力大小、方向、作用点等的研究，探索最适力学参数，利用其改进矫治器及相应矫治技术。三维有限元研究对明确牙齿的阻力中心、正畸牙周应力分布特征等发挥了重要作用。近年来，自锁矫治器通过改变弓丝的固定方式，降低了矫治器与弓丝间的摩擦阻力，利于更准确地施加最适正畸力，从而提高牙移动效率。传动直丝弓技术通过改良托槽设计，应用低摩擦轻力使牙齿迅速内收[11]。生理性支抗控制技术提出利用口内生理性力量并使用为维持上颌生理性曲线而设计的颊管托槽，尽量降低矫治器机械力内耗，实现对磨牙的支抗保护[12]。在直丝弓技术的各种牙移动形式中，“转矩”移动是效率最低的。“双尺寸技术”通过减小余隙角，减少“转矩浪费”，有利于提高拔牙病例前牙的转矩控制效率[13]。此外，“门形辅弓”技术通过增大转矩力臂，大大增加了转矩力矩并减缓了力的衰减，显著提高了转矩控制效率，尤其是“控根”移动的效率，缩短了相关病例的疗程[14]。

2.2 正畸牙移动力学生物学

国内外学者通过对正畸牙移动力学生物学的研究，探索利用外科手术、物理刺激、药物等辅助手段加速正畸牙移动的效果。目前系统评价的弱证据显示[15]，外科手术加速牙移动有一定效果，可能是通过局部加速现象（regional acceleration phenomenon，RAP）降低局部牙槽骨密度，促进骨塑建（bone modeling）和骨重建（bone remodel‐ing）实现加速牙移动。从最初的截骨术发展到现在的骨皮质切开术，外科手术加速牙移动的方法取得了巨大进步，手术创口和术后不良反应越来越小。但外科手术毕竟是侵入性操作，且效果局限在术后短期。物理刺激方法包括电流、电磁场、激光及超声等。系统评价的弱证据显示[16]，低强度激光对加速牙移动有一定效果，其他物理刺激的效果则缺乏证据。物理刺激为非侵入性，更易被患者接受，但绝大多数物理刺激效果尚不确切。目前，更多研究聚焦于开发加速正畸牙移动的药物。正畸牙移动是以牙槽骨塑建与重建为基础的力学生物学过程，其限速环节是压力侧骨吸收。因此，通常认为药物加速正畸牙移动的机制主要是促进压力侧牙槽骨吸收。牙周膜细胞在压应力作用下可表达核因子κB 受体活化因子配体（re‐ceptor activator of nuclear factor‑κB ligand，RANKL）诱导破骨前体细胞分化为破骨细胞，发挥骨吸收作用。前列腺素E-2（prostaglandin E2，PGE-2）、甲状旁腺激素相关肽（parathyroid hormone re‐lated peptide，PTHrP）[17]、大脑和肌肉芳香烃受体核转位因子样蛋白1（brain and muscle arnt-like protein 1，BMAL1）[18]、肾上腺素受体β2 抗体（β2-adrenoceptor，β2-AR）[19]等可能也参与了正畸牙移动的破骨激活过程。研究表明，局部给予甲状旁腺激素（parathyroid hormone，PTH）/PTHrP[20]、姜烯酚[21]及饮用咖啡[22]等方法可以加速正畸牙移动。然而，药物加速正畸牙移动几乎都处于基础研究阶段，个别药物的临床研究未获得阳性结果。

笔者认为，“高效正畸”期望整体提高牙移动速率固然重要，但因骨塑建与重建有其自身生物学规律，可进一步“整体提速”的空间并不大。因此，“高效正畸”研究应更多地着眼于提高困难牙移动的效率，如前文所述的转矩移动，以及经萎缩牙槽骨、上颌窦等特殊解剖结构的牙移动等。这些困难牙移动会让受累病例疗程极大延长，严重影响疗效和患者生活质量，因而针对该类问题的技术突破具有重要的临床意义。

3 正畸牙移动精准度

确立了目标位后，除牙移动效率外，另一个重要问题是如何让牙齿准确移动到设计的目标位，即“精准正畸”。现阶段提升精准正畸水平的主要技术手段是“数字化”[23]，包括个性化矫治器设计制作、数字化辅助定位装置等。

3.1 个性化矫治器设计制作

个性化矫治器设计制作的基础是数字化排牙，即通过模拟移动数字化牙齿，设计正畸牙移动的终末位，较传统石膏模型排牙更精准。此外，数字化牙模可与锥形束CT 数据及三维面相数据[24]融合，利于结合颅颌面软硬组织形态更加全面、直观地设计目标位。数字化排牙的终末位可用于设计制造个性化矫治器，包括个性化唇侧矫治器、舌侧矫治器以及透明矫治器等。相较基于平均值的商品化直丝弓矫治器，定制式个性化矫治器追求更精准的治疗目标和更好的疗效。随着制作工艺改进、智能化程度提升、生产效率提高、生产成本降低，可以预计未来个性化矫治器的临床应用将更加广泛。

3.2 数字化辅助定位装置

数字化辅助定位装置主要包括数字化托槽定位装置与数字化正颌手术骨块定位装置。矫治器定位的精准性与目标位实现的精准度密切相关。传统方式通过正畸医生目测定位矫治器，存在误差大、技术敏感性高、效率低等缺点。基于数字化排牙，通过数字化定位导板实现的“间接粘接”技术[25]利于更精准的矫治器定位，不但保证了疗效，也节省了反复调整托槽位置纠错浪费的时间，从另一个角度提高了治疗效率。此外，正颌外科手术也需要不断提升精准度。传统正颌手术依赖二维X 线片与石膏模型，存在面弓转移误差、模型手术误差、中间板误差等干扰因素，导致精确性差、稳定性低。从2000 年开始，学者们开始探索数字化三维手术设计与手术导板制作。随着数字化技术的成熟与快速成形技术的发展，国内学者[26-27]相继研发了各类数字化手术导板，通过固定引导板定位、截骨断端预先定位、个性化钛板定位等多种方式组合，消除了传统模型手术的各种误差，有效提升了正颌手术骨块移动的精准度。

笔者认为，在近年来蓬勃发展的数字化浪潮助力下，“精准正畸”的水平已经得到极大提升。未来除了大力推广现有的成熟技术外，关键突破口在于进一步提升各类数字化技术的智能化、智慧化程度，提高精准度与效率，弥补不同医生间技术差距的影响，提升正畸疗效的均质性和整体水平。

总之，笔者认为，目标位、效率、精准度是正畸牙移动的三大核心科学问题，彼此相对独立但又密切关联。围绕这三大问题的研究是继续提升正畸疗效的着力点，也必将继续推动口腔正畸学的进步与发展。

利益冲突声明：作者声明本文无利益冲突。