无托槽隐形矫治器的发展现状

马艳宁 综述 金作林 审校

无托槽隐形矫治器是数字化时代的产物，随着人们对美观需求的逐年增多，无托槽隐形矫治器越来越被广泛应用，不仅可以治疗简单的错颊畸形，也可以治疗复杂的错颊畸形。但是无托槽隐形矫治器并不是简单的从固定矫治器换成透明矫治器，而是基于正畸基本理论下发展起来的创新理论，具有不同于固定矫治的鲜明特点，本文就无托槽隐形矫治发展中的材料性能、施力特点以及适应症的扩展做一综述。

1 无托槽隐形矫治器材料性能的研究进展

对于固定矫治器，正畸医生更多考虑的是托槽预设数据以及各种型号钢丝的运用，而对于无托槽隐形矫治器来说，矫治器本身就是一个完整的施力单元，明确其材料性能对于方案的设计有着重要的作用。无托槽隐形矫治器采用热塑性材料[1]，其材料性能不同于固定矫治，产生的正畸力与材料的初始机械性能密切相关。但是目前隐形矫治器应用最广泛的热压膜材料存在着不同程度的性能不稳定，很容易受温度、湿度和唾液的影响[2]。

热压膜材料不能提供一个持续的轻力，在戴入过程中会产生较大的瞬时应力，戴用2周后矫治力衰减到原来的50%左右，矫治效率随之降低[3]，这与隐形矫治的施力特征密切相关，在矫治器初戴的24～48 h内，牙齿所受的瞬时应力较大，对牙齿的牙周组织十分不利，但是48 h后，应力迅速衰减至一个较低的水平直至更换下一副矫治器。有研究认为这种迅速衰减的材料特征从另一方面来说对牙周组织的健康有保护作用，牙周组织不会因为长期大的矫治力完全阻塞血管[4]，切断牙周膜某一区域的血流供应，使受压区域发生无菌坏死，终止局部的成骨和破骨细胞的分化。

研究表明材料的硬度也影响着矫治器的力学特征，Bollen等[5]研究发现随着矫治器硬度的增大，牙齿产生的位移增加，也就是矫治效能增加，但硬度过大的矫治器在戴入时局部应力过大，有可能造成矫治器的断裂，也会导致局部牙周组织应力过大，增加牙齿移动的牙槽骨潜掘性吸收的风险，故不能通过改变硬度来提高位移量。硬度较小的矫治器[6-7]，无法提供充足的支抗力，隐形矫治器是一连续整体，在施力过程中会出现牵一发而动全身的力学表现，因此硬度较小的矫治器，会出现不期望的邻近牙齿的位移。随着隐形矫治器的回弹和应力松弛，邻近支抗牙的牙齿移动在一定程度上得以恢复，但这种往返移动对牙周组织是很不利的。因此使用隐形矫治器时，除了要保持良好的后牙支抗外，也不能忽略矫治器的交互支抗作用，在矫治设计时，可通过在邻近牙上增添附件、选择合适硬度的材料等方法来保护邻牙支抗。

常用的矫治器材料中，有单层和双层膜片矫治器之分，Lombardo等[8]通过对单层的TPU和PET-G材料、双层的PET-G/TPU 、TPU/PC进行为期24 h的应力松弛试验，发现双层材料具有更为恒定的应力释放特性，但释放的应力绝对值远小于单层材料。常用的矫治器包括0.5、0.75 mm两种厚度，材料厚度不同影响着矫治力的释放，目前学者们对厚度与力学性能之间的具体关系还未达成共识。有人认为矫治器材料越厚，产生的矫治力越大[9]。也有人认为[10]同一种材料越薄，在变形量相同的情况下释放的能量越高。但可以肯定的是材料厚度越大，患者的舒适感越差。

另一方面隐形矫治器在口腔内受环境影响将发生老化。Schuster等[11]研究显示隐形矫治器在口腔内暴露两周后，矫治器颊侧晶体结构发生变化，导致硬度增加，出现了开裂、接触点磨损及局部钙化的现象，直接影响机械力的传递和表达。热压膜材料释放最佳应力时材料的形变量范围为0.2～0.5 mm，Kwon等[12]通过材料在此形变量范围内进行热循环和负载循环试验，发现热循环试验后材料的应力释放特性不变，维氏硬度升高，而负载循环试验后材料的应力释放特性降低，维氏硬度升高，也说明隐形矫治器在使用过程中会因口腔环境温度及反复咀嚼影响材料的力学特性。

理想的正畸矫治器材料应该具有良好的回弹性、成形性、储能性、生物相容性和环境稳定性[13]，目前的矫治器材料尚未达到理想水平，开发新型矫治器材料、改良其力学特性对研究隐形矫治力学特性有着重要的作用，在此基础上对于生物力学的掌握则有利于材料的更新。对于正畸医生来说，矫治设计还应充分考虑矫治器的厚度和材料性质，确保牙齿移动都在医生掌控中。

2 无托槽隐形矫治器施力特点的研究进展

隐形矫治器的施力模式不同于固定矫治器，它是通过矫治器形变将力量传递到牙周组织，从而使牙齿发生位移并且发生牙槽骨的改建。不同于固定矫治其力量通过托槽直接传递至牙齿及牙周组织，隐形矫治器在发生形变后与牙齿的接触点不固定，使得在研究隐形矫治的加力特点与力量衰减的过程中有较多的不确定性与复杂性。另一方面，由于隐形矫治材料应力松弛的问题，使得其施力特点不同于固定矫治，其初始应力较大，可以达到1.96 N左右[14]，此时牙周组织瞬时应力是固定矫治的50～500 倍，之后应力松弛并维持一段时间。也就是说在最初戴入矫治器的24～48 h之内，牙齿所受的应力很大，但很快就会衰减到一个比较小的值。这样的施力模式，是否适用于所有的患者，特别是牙周病患者，目前仍存在很大的疑惑[15]。

对于需要拔牙矫治的患者来说，采用隐形矫治器这样一个弹性模量在528～810 MPa区间内的材料，很显然与固定矫治的钢丝(其弹性模量为176 000 MPa)[16]相比，其刚度与弹性变形能力都有很大的区别，因此在使用隐形矫治器进行拔牙病例的控制时，需要对矫治器有较为深刻的认识。由于矫治器刚性不足，很容易在前牙回收时出现覆加深，前牙转矩丢失的问题，因此在回收时需要在前牙设计过矫治，即添加一定量的正转矩与压低(具体数值需要根据前牙唇倾度以及支抗的需求来确定)，并且设计个性化的牙齿移动步骤，尽可能使每一步移动的牙数较少，以提高矫治器对牙齿的控制力。此外，隐形矫治器是全包裹式的施力模式，在拔牙病例的设计时，不可忽视的问题就是随着拔牙间隙的缩小，牙套的长度也随之缩短，这带来的问题就是牙套末端对后牙产生了近中的推力，再加上“过山车”效应，使得后牙更容易出现近中倾斜与压低，进一步导致了垂直向的失控。这就提示我们在拔牙病例设计时，需在后牙添加足够的备抗以对抗磨牙的近移，也建议使用一些其他装置，比如种植钉、power arm等来帮助增强后牙支抗[17]。

隐形矫治器的特殊施力模式，对某些牙齿移动具有一定的优势。其三维包裹的模式，可以实现对牙齿的全方位控制，在推磨牙远移时可以有效避免传统矫治器推磨牙向后时导致的牙冠颊腭向旋转[17]，同时隐形矫治器相比于传统矫治器较易实现下颌磨牙远移。随着材料学和生物力学的发展，推磨牙远移效率可高达88%左右[18]。目前，推磨牙远移已成为隐形矫治技术的优势之一，一些高角患者也可以使用该技术，隐形矫治器推磨牙远移技术已成为牙列轻中度拥挤的安氏Ⅱ类错畸形患者非拔牙矫治的主要方法之一[19]。

3 无托槽隐形矫治器适应症的选择

随着材料与生物力学等的不断发展，无托槽隐形矫治适应症逐渐扩宽，经验丰富的医生已经成功治疗了复杂的错畸形，但作为经验不足或者初学隐形的医生，则需要明确隐形矫治的优势与劣势，选择合适的适应症以提高治疗的成功率、降低临床的并发症。

无托槽隐形矫治器最擅长的牙齿移动就是推磨牙远移，但推磨牙远移也有很多限制，磨牙远中移动并不是无限制的远移，磨牙后段拥有足够的牙槽骨长度和宽度才能容纳磨牙的远中移动。根据CBCT影像结合患者的口内实际情况设计磨牙远移，并判断是否需要拔除智齿。根据Vitral等[20]学者的研究，上颌磨牙远中移动的界限是通过测量上颌最后一颗牙齿的远中与上颌结节之间的距离，与此同时，要注意上颌窦底与磨牙牙根的位置[21]，以判断上颌窦是否影响磨牙远移的效果和成功率。对于下颌磨牙的远中移动，还应注意牙根与骨皮质的关系，若牙根与骨皮质接触则可能产生骨皮质支抗，使下颌磨牙的远移变得困难。因此，术前对牙槽骨解剖结构的深入分析对于隐形矫治器推磨牙向远中是十分必要的。

无托槽隐形矫治器对于前牙压低也具有一定的优势，固定矫治技术的压低力施加在前牙抗力中心的唇侧，因而在压低前牙的同时会造成一定程度的唇倾[22]。而无托槽隐形矫治器全包裹式的施力于牙冠，使施加的压低力尽可能通过牙齿的阻力中心，更接近于整体移动[23]。在设计隐形矫治的前牙压低移动时，分步移动设计更为合理，即先压低尖牙再压低切牙，或者先压切牙再压尖牙。压低设计的每一步移动牙齿数量越少，矫治器的表达效率越好。与此同时，在牙齿压低移动同时，反作用力会导致矫治器的脱套，因此在设计前牙压低移动时，应添加合适的固位附件，以帮助牙齿实现精准移动。

另外，无托槽隐形矫治对于牙齿近中移动、拔牙矫治的垂直向控制较差。对于需要大量近中移动的牙齿，采取分步近移或交互回收的方式比较合适[24]，尽可能减少每一步移动的牙齿数量，才能更好地把控牙齿，减少牙齿近中倾斜的发生。同样在拔牙病例回收时，要注意后牙的支抗保护以及前牙转矩的过矫治和压低的过矫治[25]，这也是针对拔牙这样的非优势病例的临床应对措施。同时，针对隐形矫治器难以较好把控的病例，临床可以采用一些辅助手段比如种植体支抗、片段弓等，以便更好的实现对牙齿的精准控制。

隐形矫治的成功与否与适应症的选择密不可分，选择合适适应症，加强复诊监控[26]，及时发现问题并解决，这样才会有效降低并发症，使矫治事半功倍。

总之，随着无托槽隐形矫治器的发展，其相关的理论体系也在不断的完善，隐形矫治器有其优势适应症与非优势适应症，与其产生的生物力学密切相关，而生物力学又与其材料特性有关，正畸医生不能随意扩大隐形矫治适应症，同时加强材料特性以及生物力学的学习，明确隐形矫治器矫治错畸形的局限性，在相关的力学基础上设计隐形矫治病例，使牙齿的矫正更加合理，更加高效，更加可控。