两种矫治设计在下颌近中唇侧阻生异位尖牙治疗中对邻近切牙牙根吸收的对比研究

杜建东 韩保迪 李芳兰 张颖杰

尖牙阻生异位是正畸临床常见的错颊畸形，临床表现为牙列不齐、颊关系紊乱，且多数已导致邻近牙根吸收。牙片、全景片组织结构互相重叠，二维影像存在缺陷[1]，难以准确定位阻生异位牙，盲目牵引给治疗增加了困难，并且加大了邻近切牙牙根吸收的风险，因而矫治难度较大而选择拔除阻生尖牙。然而尖牙位于牙弓的转角处，对保持咬合的正常功能和美观有着重要意义，应尽早诊断和保守治疗。近些年来口腔锥形束CT(CBCT)被广泛应用于正畸临床，三维方向显示阻生异位牙位置和毗邻关系，从而明显提高了阻生异位尖牙的诊治成功率。上颌尖牙是第二常见发生阻生的牙齿，仅位于第三磨牙之后[2],患病率1%～3%,下颌尖牙阻生比较少见，患病率为0.35%[3]，下颌阻生异位尖牙治疗在国内外仅限于病例报告，治疗前后邻近切牙牙根吸收的研究却十分少见。本研究首次将种植牙导板原理应用于阻生异位尖牙牵引治疗中，三维整合牙颌模型，确定异位尖牙牵引方向，定位牵引钩位置并3D打印牵引钩导板，指导牵引钩弯制进而牵引阻生异位尖牙，并与常规牵引设计比较，观察矫治效率和邻近切牙牙根吸收情况，为精准高效安全的临床治疗提供参考依据。

1 资料与方法

1.1 临床资料

1.1.1 一般资料 兰州大学第二医院口腔正畸科2013～2020 年门诊病例，纳入标准：(1)年龄≥13 岁，恒牙;(2)临床检查可见下颌尖牙近中唇侧异位阻生，牙冠已萌出或未萌位于黏膜下，异位于同侧下颌中切牙和侧切牙牙根唇侧，未越过下颌牙列中线，邻近切牙松动度≤Ⅰ°(图 1);(3)X线检查可见下颌阻生尖牙牙冠异位于同侧下颌中切牙和侧切牙牙根唇侧，尖牙牙冠无明显扭转，根尖位于下颌乳尖牙或第一双尖牙牙根的唇侧，牙根无明显弯曲，邻近切牙牙根吸收长度≤根长1/2，面积≤牙根截面的1/3(图 2);(4)身体健康，无正畸治疗史，无明显颌骨畸形，无严重颞颌关节疾病。排除标准：(1)阻生尖牙异位于下颌切牙根尖的龈方;(2)阻生尖牙骨粘连;(3)阻生尖牙伴囊肿。共收集到24 例正畸病例均为下颌单侧异位尖牙，男17 例，女7 例，左侧14 例，右侧10 例，其中11 例异位尖牙牙冠已萌出2/3，7例已萌出1/3，其余6 例未萌尖牙牙冠位于黏膜下，在矫治前均给于充分暴露。24 例患者随机分成研究组和对照组。经兰州大学第二医院伦理委员会审查，患者知情并签署相关同意书(批号： 2021A-385)。

图 1 矫治前口内像

图 2 矫治前CBCT影像

1.1.2 测量下颌尖牙阻生异位侧的切牙牙根长度及面积 分别在矫治前(T0)及尖牙牙冠牵引至侧切牙牙根远中时(T1)行i-CAT 3D exam口腔CBCT(Kavo,德国)检查，DICOM文件导入Dolphin Imaging 11.8软件分析图像并进行重建，并分别在异位侧的切牙冠状面、矢状面及轴面测量牙根长度(mm)和面积(mm2)。在冠状面上由切牙近中釉牙骨质界向牙长轴作垂线，测量垂足与切牙根尖最顶点的距离，同时测量从近中釉牙骨质界与远中釉牙骨质界的连线向根方整个牙根截面面积(图 3A)；在矢状面上由切牙唇侧釉牙骨质界向牙长轴作垂线，测量垂足与切牙根尖最顶点的距离，同时测量从唇侧釉牙骨质界与舌侧釉牙骨质界的连线向根方整个牙根截面面积(图 3B)；在矢状面上先把牙根长度三等分，在轴面上分别测量根上1/3与根中1/3间截面面积及根中1/3与根尖1/3间截面面积(图 3C)。测量均由一位研究者操作完成，测量2 次，间隔1 周，取2 次的平均值作为结果。

1.1.3 记录两组患者从T0至T1的矫治时长。

1.2 制定矫治方案

所有病例的矫治方案均由一位高年资口腔正畸副主任医师设计，所有方案均设计2 次，中间间隔1 周，牵引钩位置取2 次的中间位点。

图 3 三维测量下切牙根长及截面面积

1.2.1 研究组制定虚拟矫治方案

1.2.1.1 下颌三维整合牙颌模型的建立 将研究组12 例患者矫治前(T0)的CBCT扫描数据导入Mimics 20.0 软件，重建得到三维CBCT模型；三维扫描模型采用3shape trios 3扫描仪扫描患者口内下颌牙列获得。将两者通过3-matic 12.0软件进行配准与融合，获得同时包含牙根和牙冠信息的三维整合下牙颌模型(图 4)。

图 4 三维整合下牙颌模型

1.2.1.2 计算机辅助设计与制作个性化牵引钩导板

1.2.1.2.1 牵引钩位置的虚拟定位和个性化牵引钩导板的设计 在三维整合模型上观察异位尖牙和邻牙牙根的位置关系，可见异位尖牙牙冠紧邻切牙牙根，多数病例切牙根已发生了吸收，因此异位尖牙牙冠应先向唇侧移动，离开切牙牙根后再向远中方向牵引，为了兼顾牵引效率，牵引方向设计为复合型方向，图中红色箭头即为牵引方向(图 5A、B)。应用3-matic12.0和ZBrush 2019软件设计三维牵引钩导板，导板分为固位部分和引导部分，固位部分覆盖切牙牙冠，引导部分设计为锥状突起，突起尖端即为牵引钩位置。在三维整合模型上异位尖牙牙冠唇侧切1/3正中设计虚拟舌侧扣，根据异位尖牙和邻牙牙根位置关系，调整锥状体尖端位置，目的是使尖牙牵引移动时，唇向分解力F1产生的唇向移动分量刚好满足尖牙在远中移动的同时脱离与邻近切牙根面的接触。在此基础上定位牵引钩位置，设计出个性化牵引钩导板。图中蓝色扣状体为虚拟舌侧扣，牵引前研究组根据虚拟舌侧扣的位置粘接舌侧扣，绿色锥状体尖端位置即为牵引钩位置(图 5)。

图 5 虚拟牵引钩导板的设计

1.2.1.2.2 个性化牵引钩导板的打印 根据三维整合模型上定位的牵引钩位置，采用快速成型设备SLA光固化快速成型打印机(型号PRT-800、355 nm光敏树脂，深圳市金石三维打印科技有限公司)，打印出个性化牵引钩导板(图 6)。

图 6 打印个性化牵引钩导板

1.2.1.3 根据牵引钩导板指导改良舌弓的制作 于下颌两侧第一双尖牙、第一磨牙分别制作个别带环，对于拔除尖牙异位侧下颌第一双尖牙病例，则在第二双尖牙上制作个别带环，舌弓焊接于4 个带环舌侧，尖牙异位侧两带环颊侧焊接牵引支架，依据牵引钩导板在支架近中末端弯制小圈作为牵引钩，小圈近中部半圆弧线中点作为牵引点，并使牵引钩牵引点与导板锥状体尖端重叠。颊舌侧焊接钢丝直径均为1.0 mm(图 7)。

图 7 根据牵引钩导板指导改良舌弓的制作

1.2.2 对照组制定常规矫治方案 对照组在下颌异位尖牙牙冠唇侧切1/3正中粘接舌侧扣，行常规牵引设计，即仅依据CBCT影像学资料及口腔检查评估异位尖牙和邻近切牙的位置关系，直接在患者口内下颌牙弓上设计牵引装置及目测确定牵引钩位置，技工模型上制作牵引装置，支架设计同研究组(图 8)。

1.3 矫治步骤

1.3.1 牵引下颌异位尖牙 两组均将改良舌弓支架粘接于口内，按照各自矫治设计确定的牵引方向，用链状皮圈从改良舌弓支架近中末端的牵引钩悬挂至尖牙唇面舌侧扣，对异位尖牙施以0.49 N的牵引力，牵引力为唇侧及远中的复合型方向(图 9)；当尖牙牙冠移动至侧切牙牙根远中时(T1)(图 10)行CBCT复查，同时复测异位侧下颌中切牙及侧切牙根长度及面积。拔除下颌滞留乳尖牙或第一双尖牙，调整支架近中末端小圈的位置，对异位尖牙施加颊向、舌向牵引力，将异位尖牙牵引入牙列。

图 8 常规牵引设计的应用

图 9 唇侧及远中方向的复合型牵引

图 10 埋伏异位尖牙牙冠牵引至侧切牙牙根远中

1.3.2 用直丝弓矫治器进一步排齐异位尖牙 见图 11。

1.4 统计学分析

采用SPSS 17.0进行单样本Kolmogorov-Smirnov检验，两组异位侧下颌中、侧切牙牙根长度、面积在T0与T1的测量数据及矫治时长均符合正态分布。采用配对t检验分别比较两组组内下颌中、侧切牙牙根长度、面积的变化值(T1-T0)的差异，应用独立样本t检验比较两组(T1-T0)矫治时长的差异。P<0.05为统计学差异具有显著性，分析结果见表 1～4。

表 2 2 组T1与T0期尖牙异位侧的下颌切牙牙根长度及面积的比较：矢状面切面组(n=12)

2 结 果

表 1显示研究组在冠状面切面，尖牙牙冠移动至侧切牙牙根远中时(T1)与治疗前 (T0)比较，下颌尖牙异位侧中、侧切牙牙根长度及面积均无显著性差异(P>0.05)。对照组在冠状面切面，尖牙牙冠移动至侧切牙牙根远中时(T1)与治疗前(T0)比较，下颌尖牙异位侧中、侧切牙牙根长度及面积均发生了减小，其中下颌中切牙根长度及面积分别减小0.23 mm和0.13 mm2，下颌侧切牙根长度及面积分别减小0.19 mm和0.15 mm2，变化都具有显著性差异(P<0.05)。

表 2显示研究组在矢状面切面，尖牙牙冠移动至侧切牙牙根远中时(T1)与治疗前 (T0)比较，下颌尖牙异位侧中、侧切牙牙根长度及面积均无显著性差异(P>0.05)。对照组在矢状面切面，尖牙牙冠移动至侧切牙牙根远中时(T1)与治疗前(T0)比较，下颌尖牙异位侧中、侧切牙牙根长度及面积均发生了减小，其中下颌中切牙根长度及面积分别减小0.44 mm和0.32 mm2，下颌侧切牙根长度及面积分别减小0.32 mm和0.48 mm2，变化都具有显著性差异(P<0.05)。

表 3 2 组T1与T0期尖牙异位侧的下颌切牙牙根面积的比较：轴向切面组(n=12)

表 4 2 组T0到T1期牵引时长的比较(n=12)

表 3显示研究组在轴面切面，尖牙牙冠移动至侧切牙牙根远中时(T1)与治疗前 (T0)比较下颌尖牙异位侧中、侧切牙牙根面积均无显著性差异(P>0.05)。对照组在轴切面，尖牙牙冠移动至侧切牙牙根远中时(T1)与治疗前(T0)比较，下颌尖牙异位侧中、侧切牙根中1/3截面及根尖1/3截面面积均发生了减小，其中下颌中切牙根中1/3截面及根尖1/3截面面积分别减小0.28 mm2和0.16 mm2，下颌侧切牙根中1/3截面及根尖1/3截面面积分别减小0.18 mm2和0.09 mm2，变化都具有显著性差异(P<0.05)。

表 4显示从T0到T1，研究组平均用时6.05 个月，对照组平均用时8.25 个月(P<0.01)。

24 例24 颗下颌近中唇侧异位尖牙经过牵引治疗，均最终到达颊平面，邻接和颊关系良好，矫治结束检查邻近切牙无明显松动，尖牙牙根无明显吸收，牙周无异常，牙髓活力测试正常。

3 讨 论

3.1 CBCT在阻生异位尖牙诊断和治疗中的作用

目前尚不清楚尖牙阻生的病因，可能与遗传因素、先天缺失侧切牙、多生牙、乳牙滞留、以及局部解剖结构等干扰了尖牙的萌出路径有关[4-5]。其中先天缺失侧切牙常导致尖牙阻生，乳牙滞留导致的尖牙异位较多见。医生借助传统二维影像，无法在三维方向上定位阻生牙的位置、角度，其与邻近组织的关系更是依赖临床经验，因此对于阻生异位尖牙的诊断、矫治设计、矫治过程均有很大的影响。CBCT在口腔正畸的应用能够重建得到牙列清晰、直观的三维图像，使得阻生尖牙定位的精确性大大提高[6-7]，同时提高了牙根吸收的发现率[8]并对严重程度作出评估[9]，有利于医生确定附件粘接位置，设计牵引力的方向，提高对阻生异位尖牙治疗的成功率，因此，CBCT对阻生尖牙诊断和治疗具有重要意义。

3.2 CBCT与数字化牙模的配准与融合

CBCT在三维重建时不能形成光滑的解剖结构表面，而虚拟治疗方案的制定及手术导板的制作需要准确模拟咬合关系以及精确显示牙冠表面结构。一种解决办法是将CBCT的牙根数据与3D成像系统的牙冠数据配准融合，形成三维整合牙颌模型，Plooij等[10]详述了此过程。三维整合牙颌模型已应用在颅颌面手术中制定虚拟的治疗方案及制作手术导板，提高了手术的可预测性和准确性。在口腔种植中，应用三维整合牙颌模型快速成型的种植导板植入植体，使得术前就已明确植入方向与位置，精确性明显提高[11]，同时减少手术的并发症与风险。同样在植入正畸微种植体时，唐敏等[12]利用三维整合牙颌模型,设计并制作个性化植入手术导板，保障了植入的安全，提高了成功率。本研究选择尖牙牙冠已部分萌出或能切开暴露的病例，借鉴上述原理，使用3Shape Trios 3数字口内扫描患者下颌牙列，获取包括异位尖牙牙冠在内的下颌牙列数据，与CBCT扫描的牙颌数据通过3-matic 12.0进行配准与融合，创建出数字化三维整合牙颌模型，明确阻生异位尖牙与邻近切牙牙根的位置关系，确定虚拟牵引方向并3D打印牵引钩导板，指导临床对阻生异位尖牙的牵引治疗。

3.3 阻生异位尖牙邻近切牙牙根的吸收情况

阻生异位尖牙临床发现时常已导致邻近切牙牙根吸收，因为传统二维X线检查的局限性，早期研究发生率较低。在3 000 例阻生尖牙患者中Townend[13]发现只有3 例邻近切牙牙根吸收，Ericson等[14]发现异位尖牙病例中仅12.5%的患者可见明显的切牙牙根吸收。在随后的三维影像研究中邻近切牙牙根吸收的发生率明显提高，Ericson等[15]研究发现107 例患者侧切牙牙根吸收率为80.5%。Liu等[16]发现在105 颗由于尖牙阻生导致牙根吸收的切牙中，侧切牙占为53.3%，中切牙占46.7%，考虑侧切牙距阻生异位尖牙近，牙根更易受到压迫影响。本研究中共38 颗邻近切牙在矫治前存在牙根吸收，占总邻近切牙数的79.2%，其中侧切牙22 颗占已吸收邻近切牙的57.9%，中切牙16 颗占42.1%，这与大多数学者研究的结果基本一致。

3.4 2 种矫治设计对邻近切牙牙根吸收的对比

阻生尖牙在牵引治疗过程中，存在更大的邻近切牙牙根吸收风险。用传统方法牵引上颌阻生尖牙，多采用颌内和颌间牵引力[17-20]，比如镍钛拉簧[21]、弹性橡皮链和改形弓丝[22],而支抗使用大直径弓丝，由于无法精确控制牵引力矢量，阻生异位尖牙必将压迫邻近切牙牙根，一方面牵引会受阻，另一方面若持续牵引势必导致邻近切牙牙根受压吸收。国内外对下颌阻生尖牙的研究中多为病例报道，傅民魁[23]对1 例下颌双侧尖牙于下中切牙唇侧阻生进行了非减数治疗，Sachin Agarwal等[24]应用下唇杆加强支抗对一例下颌双侧的异位阻生尖牙进行牵引治疗，异位阻生尖牙均成功牵引到位，但矫治前后并未测量比较邻近切牙牙根吸收情况。Arriola-Guillen 等[25]在CBCT的引导下制作了口内暂时支抗牵引装置(TAD)加强支抗，使用镍钛拉簧闭合牵引阻生上颌尖牙，此力学机制较好地控制牵引力的方向，但因未能精准定位牵引矢量，在矫治结束三维方向上测量牙根长度及面积后发现，邻近切牙牙根均发生了进一步吸收，其中长度吸收0.37～1.88 mm，面积吸收0.43～4.79 mm2，且牙根吸收多发生于根尖1/3处。本研究中24 颗异位尖牙均采用改良舌弓作为支抗装置，支抗负荷有下颌两侧的第一磨牙和第一或第二前磨牙共同承担，支抗充足。对照组术前参考CBCT及口腔检查常规设计牵引钩位置，尖牙牙冠移动至侧切牙牙根远中时(T1)与治疗前 (T0)比较，下颌邻近切牙牙根长度及面积在冠状向、矢状向、轴向上均有不同程度减小(P<0.05)，其中矢状向上吸收的更明显，说明牵引方向定位不精确，大多数牵引钩位置偏远中，在牵引尖牙的过程中邻近切牙牙根唇面及根尖受到了挤压，从而发生了一定程度吸收。同时由于邻近切牙阻碍了尖牙牙冠的移动，牵引用时延长。若将牵引钩位置过于向近中调整，一方面会激惹口腔黏膜，另一方面会带来尖牙唇向移动过多导致的牙周问题，再者还会延长牵引用时。因此需建立一种个性化的生物力学机制[26]，一方面需坚强支抗，另一方面要精确定位牵引方向。研究组三维虚拟矫治设计牵引钩位置，依据3D 打印牵引钩导板弯制牵引钩，精准定位牵引方向，在牵引初期使阻生异位尖牙牙冠发生远中及唇向的复合运动，并且唇向移动量刚好使尖牙牙冠离开切牙牙根,再进行下一步的治疗[27]。研究组在尖牙牙冠移动至侧切牙牙根远中时(T1)与治疗前 (T0)比较，下颌邻近切牙牙根长度及面积在冠状向、矢状向、轴向上均无显著性差异(P>0.05)，表明在牵引尖牙脱离切牙牙根向远中移动过程中，未导致切牙牙根的进一步吸收，同时牵引矫治时间平均6.05 个月，明显短于对照组的8.25 个月(P<0.01)。本研究三维虚拟矫治设计牵引尖牙有效防止了邻近切牙牙根的进一步吸收，同时提高了矫治效率。

本研究中3D打印牵引导板，而牵引装置还需手工制作，且存在面积大、易激惹口腔黏膜等缺点，目前3D打印个性化活动矫治器已应用于正畸临床[28]，下一步研究可尝试3D打印个性化牵引装置，为更加舒适、精准的治疗提供理论依据；本研究样本量较小，只限于下颌阻生异位尖牙，对于严重低位及骨性阻生的尖牙，亦待进一步深入研究。