隱形矯治器結合種植體支抗治療拔牙患者的垂直向變化研究

劉偉濤，孫佳，戚琳，鄒冰爽，周紹楠△，周彥恒

近年來，無托槽隱形矯治技術憑借美觀與舒適的獨特優勢在口腔正畸領域得到了迅速發展。隱形矯治通過使用一系列活動透明牙套包裹牙冠，依靠牙套形變施加力量來移動牙齒，與傳統矯治器相比，其力學系統復雜、矯治器強度較低，多用于中低難度病例的治療。而對于需要減數正畸或牙齒長距離移動的病例，其牙根控制欠佳。既往研究表明，隱形矯治技術對拔牙病例的前后牙齒垂直向位置控制尚不理想［1-3］。而在正畸過程中，牙齒三維方向的變化將對患者頜面部形態和外貌產生一定影響，其中垂直向控制至關重要。種植體支抗作為一種增強支抗的手段現已廣泛應用于臨床，當種植體在矢狀向增強支抗時，可以避免因頜間牽引導致的后牙垂直向高度改變，進而減少下頜順時針旋轉。因此，有必要研究無托槽隱形矯治器和種植體支抗聯合治療拔牙患者的垂直向變化情況。

以往對于隱形矯治效果的研究大多采用頭影測量［4-6］和模型重疊［2-3，7］的方法，然而二維測量存在系統及定點誤差，模型重疊難以獲得準確的牙根信息，這些局限性均會影響測量結果的準確性。錐形束計算機斷層掃描（cone-beam computed tomography，CBCT）既可在三維方向確定標志點，又可精確反映牙齒移動，大大提高了測量數據的準確性。本研究通過對比CBCT 及三維轉化頭顱側位片的測量結果，探索無托槽隱形矯治器結合種植體支抗治療拔牙患者的垂直向變化以及相關影響因素，為此類病例的方案設計及治療提供臨床參考。

1 對象與方法

1.1 研究對象 本研究為回顧性研究，項目已獲得中國中醫科學院西苑醫院醫學倫理委員會審查批準（批準號：2021XLA125），并于中國臨床試驗注冊中心完成注冊（臨床試驗注冊號：ChiCTR2200055816）。選取2017年10月—2020年6月就診于北京賽德陽光醫院管理集團下屬門診部，采用隱形矯治技術進行正畸治療的成人女性患者32例，平均年齡（27.1±4.3）歲。所有病例方案設計及臨床治療均由本文第一作者完成。納入標準：（1）年齡18～40歲。（2）凸面型，且治療前下頜平面角（MP-SN 角）＞32.5°。（3）佩戴Smart Track 材料的隱形矯治器（Invisalign，Align Technology，USA）。（4）方案設計為減數4顆前磨牙，上頜采用強支抗設計，上下后牙未設計主動壓低。（5）治療過程中上頜雙側后牙區使用種植體支抗。（6）無系統性疾病，無正畸或正頜治療史。排除標準：（1）未遵醫囑（＞20 h/d）佩戴矯治器。（2）除第三磨牙外，存在其他牙齒先天缺失。（3）相關時點CBCT 資料不全或成像不清晰。（4）治療前前牙開。（5）治療前為骨性Ⅲ類或牙性Ⅲ類錯畸形。

1.2 矯治方法 查閱既往矯治方案設計，所有患者均于減數4顆前磨牙后行隱形矯治。于上前牙開始內收前將種植體支抗釘（HAZ06，1.5 mm×8 mm，中邦種植體技術有限公司，西安）分別植入上頜雙側后牙區，使用彈性橡皮圈連接種植體支抗釘與上頜牙套尖牙區牽引鉤，輔助內收前牙，牽引力每側1.96～2.94 N。囑患者佩戴矯治器同時使用彈力牽引每日20 h 以上，每8～12 d 更換1 副矯治器，2～3 個月復診1 次。平均療程（38.2±6.2）個月。

1.3 影像學資料獲取及測量 查閱患者治療前后的大視野CBCT（CS9300，Carestream Health，USA）資料。常規拍攝標準位：患者處于平靜呼吸，眶耳平面與地面平行，面中線與機器正中參考線重疊，囑患者牙尖交錯位咬合、勿吞咽。掃描參數：高度135 mm，寬度170 mm，層厚300μm，電壓90 kV，電流4 mA，曝光時間約11.26 s。數據以“DICOM”格式導出。

1.3.1 頭顱定位 將所有患者治療前后的CBCT以“DICOM”格式數據導入Dolphin 11.95 軟件（Dolphin Imaging，USA）進行三維頭顱定位及測量。為了確保頭位一致，首先在軟件三維視窗下反復調整，校正頭位，使水平參考面同時過雙側耳點及右側眶下點，矢狀參考面同時過前、后鼻棘點且與水平參考面垂直。具體操作步驟：在不同視窗下來回旋轉并檢查頭位，最后達到水平位視窗下雙側耳點與右側眶下點位于同一層，矢狀位視窗下前、后鼻棘點位于同一層，調整完畢后保存位置為標準頭位。

1.3.2 上頜三維坐標系建立 保留已經確立的矢狀參考面不動，將水平參考面向下平移，并滑動冠狀面使三者相交于前鼻棘（ANS）點，建立上頜坐標系［8-9］。（1）參考原點：ANS點。（2）水平參考平面（horizontal reference plane，HRP）：過ANS點，與校準后的水平參考面平行的平面。（3）垂直參考平面（vertical reference plane，VRP）：即矢狀參考平面，過前、后鼻棘點且與HRP 垂直的平面。（4）冠狀參考平面（coronal reference plane，CRP）：過ANS 點，垂直于HRP 和VRP 的平面。此時，ANS點坐標為（0，0，0）。見圖1。

Fig.1 Maxillary coordinate system圖1 上頜坐標系

1.3.3 下頜三維坐標系建立 在校準后的頭位下確定頦下（Me）點，并重新定位水平參考面使之同時過Me 點及雙側下頜下緣切點。在此基礎上建立下頜三維坐標系［10-11］。（1）參考原點'：3 個參考平面相交處。（2）水平參考平面'（horizontal reference plane'，HRP'）：同時過Me點和雙側下頜下緣切點的平面。（3）冠狀參考平面'（coronal reference plane'，CRP'）：過雙側下頜下緣切點并垂直于HRP'的平面。（4）垂直參考平面'（vertical reference plane'，VRP'）：即矢狀參考平面'，過Me 點同時垂直于HRP'和CRP'的平面。此時，Me 點坐標為（0，0，Z）。見圖2。

1.3.4 標志點確立及二維頭顱側位片轉換 在三維視窗下共標記16個標志點，見表1。獲取治療前后標志點1～11位于相應坐標系下的三維坐標值，見圖3。除Me點為單點及下頜4顆切牙為一組牙外，其他同頜同名牙作為一組牙，取同一時點同組牙三維坐標值的平均值，以此平均值作為該組牙的分析數據納入后續分析運算。以上前牙垂直向變化為例，上前牙垂直向位置變化=治療后（右上1“Y”+左上1“Y”）/2-治療前（右上1“Y”+左上1“Y”）/2。在標準頭位下，使用Build-X Rays選擇“Orthogonal”模式，在“Show Landmarks”視圖下保留相關三維定點，將三維CBCT 轉換為二維平片后測量下頜平面角（MP-SN 角）、平面角（OP-SN 角）及下面高（ANS-Me距，從ANS 點向N-Me 連線做垂線，垂足至Me 點的距離）。見圖4。

Fig.2 Mandibular coordinate system圖2 下頜坐標系

Fig.3 Three-dimensional coordinate position of landmarks圖3 相應標志點的三維坐標位置

Fig.4 Cephalometric analysis圖4 頭影測量

由本文第二作者集中一段時間進行頭顱定位、參考系建立、定點及測量，間隔4周，用同樣方法對所有指標測量2次，使用組內相關系數（ICC）來評價測量一致性，ICC≥0.75 則計算2 次測量結果的均值作為最終測量值，ICC＜0.75 則重新測量。

1.4 統計學方法 使用SPSS 17.0 軟件進行數據統計分析。對患者治療前后三維、二維測量指標及相應變化進行正態性檢驗，所有測量指標治療前后及差值數據均符合正態分布，以±s形式描述。治療前后牙性及骨性指標差異比較采用配對t檢驗；各指標變化量間的相關性采用Pearson 相關分析。檢驗水準為雙側α=0.05。

2 結果

2.1 三維指標治療前后的比較 所有測量指標治療前后差異均有統計學意義（P＜0.05）。與治療前相比，患者治療后上磨牙壓低（1.21±0.79）mm，伴近中移動（1.65±1.21）mm；上前牙壓低（1.57±1.54）mm，同時內收（6.76±1.75）mm；下磨牙伸長（0.36±0.92）mm，伴近中移動（1.30±0.84）mm；下前牙壓低（2.94±1.15）mm，同時內收（5.56±1.37）mm。Me點向上移動（1.01±1.03）mm、向前移動（1.25±1.41）mm。見表2。

Tab.2 Three-dimensional changes of landmarks before and after treatment表2 患者治療前后三維指標變化 （mm）

2.2 二維指標治療前后的比較 與治療前相比，治療后患者MP-SN 角、ANS-Me 距減小，OP-SN 角增加，下頜平面逆時針旋轉，平面順時針旋轉，差異有統計學意義（P＜0.01），見表3。

Tab.3 Changes in cephalometric measurements before and after treatment表3 患者治療前后頭影測量指標變化 （±s）

Tab.3 Changes in cephalometric measurements before and after treatment表3 患者治療前后頭影測量指標變化 （±s）

＊＊P＜0.01；T0為治療前，T1為治療后，Δ為差值。

階段T0 T1 Δ t MP-SN角（°）40.48±4.44 39.38±4.60-1.10±0.99 6.248＊＊OP-SN角（°）20.77±4.15 23.14±5.36 2.38±3.42 3.937＊＊ANS-Me距（mm）66.48±3.31 65.58±3.27-0.89±0.99 5.090＊＊

2.3 測量指標變化量之間的相關性分析 MP-SN角變化與ANS-Me 距、下磨牙垂直向位置、OP-SN角、下前牙矢狀向位置成正相關，與上磨牙垂直向位置、上前牙垂直向位置成負相關。見表4。

2.4 典型病例 患者，女，25歲。主訴：要求改善嘴突。臨床檢查：下頜及頦部稍右偏，側貌為凸面型；上、下頜牙列輕度擁擠，牙弓狹窄，雙側磨牙中性關系，見圖5。矯治設計：（1）減數上頜雙側第二前磨牙及下頜雙側第一前磨牙。（2）使用Invisalign 無托槽隱形矯治器。（3）上下頜后牙強支抗，于上頜雙側第一磨牙近中植入種植體支抗釘，最大程度內收上下前牙。治療結果：牙齒排齊，中線對正，雙側磨牙中性關系，微笑露齦及側貌改善明顯，下頜逆旋。總療程32 個月，使用Vivera 保持器保持。患者對矯治結果滿意，見圖6。

3 討論

3.1 研究方法的選擇 雖然臨床常以頭顱側位片作為主要輔助檢查手段，但其屬于二維平片，具有一定的局限性。對于前牙擁擠、深覆或深覆蓋的患者，由于其周圍組織的遮擋或疊影會增加上下前牙及磨牙冠部標志點確定的難度，同時，同名牙矢狀向及垂直向的位置不甚相同，因而會影響定點及研究結果的準確性。而近年來常用的模型重疊方法，同樣由于下頜牙列及周圍組織缺乏穩定的標志點，被主要用于上頜牙齒治療前后空間位置變化的研究，且存在不能獲得根部數據及骨性變化等不足。CBCT 可供研究人員從多維度各切面評估相關骨性及牙性解剖結構，輻射相對較小，測量精準度高，對于牙齒位置及形態的重現更加準確［8］。同時，由CBCT 轉化的頭顱側位片中ANS 點、下頜角點等標志點的定點誤差明顯小于傳統頭顱側位片［14］。本課題組在日常診療過程中，對于具有一定難度的成人矯治患者常規拍攝CBCT，以進行全面診斷分析和療效評估。本研究中也采用CBCT 測量與三維轉化頭顱側位片測量相結合的方法，以期獲得較準確的測量結果。

Tab.4 Correlation analysis between changes of measurement indicators before and after treatment表4 治療前后指標變化量之間的相關性分析 （r）

Fig.5 Image data of a patient before treatment圖5 患者矯治前資料

Fig.6 Image data of a patient after treatment圖6 患者矯治后資料

3.2 隱形矯治器結合種植體支抗治療拔牙病例的臨床效果 Dai等［2］使用模型重疊的方法研究發現，拔牙患者經過首輪隱形矯治器佩戴后，上前牙明顯內收，但同時出現了前牙舌傾伸長、第一磨牙近中傾斜、支抗丟失的“過山車”效應。關心等［15］研究發現，對于雙頜前突減數治療的患者，使用隱形矯治器配合種植體支抗可以有效內收上下前牙，且牙齒移動方式主要表現為傾斜移動，治療后患者側貌改善明顯，面部外貌更加美觀協調。對于拔牙矯治患者而言，如何在前牙內收的過程中保護后牙支抗并控制前牙傾斜移動過程中的垂直向位置常常是正畸醫生關注的重點。本研究中，經隱形矯治配合上頜種植體支抗治療后，患者上下前牙明顯內收，后牙咬合關系良好，面形突度得到明顯改善，下頜頦部位置有不同程度前移；上頜磨牙近中移動量小于2 mm，矢狀向控制較好，拔牙間隙主要用于前牙內收。治療后上下前牙明顯壓低，說明即便在隱形矯治器材料剛性相對低、內收過程中前牙傾向傾斜移動且易發生“過山車”效應的情況下，仍可以實現對前牙的垂直向壓入、打開咬合，為下頜逆時針旋轉創造前部空間。

3.3 隱形矯治器結合種植體支抗治療拔牙病例的垂直向變化 目前對于隱形矯治拔牙強支抗患者垂直向骨性相關變化的研究較少。Henick等［5］采用非拔牙方法治療深覆患者時發現，治療后固定矯治器組患者下頜平面順旋多于隱形矯治組，且下面高顯著增加。Garnett 等［16］通過比較隱形矯治與固定矯治技術治療前牙開病例時發現，治療后2 組患者下頜平面均發生順時針旋轉；與隱形矯治組不同的是，固定矯治組部分患者為進行垂直向控制接受了拔牙矯治或使用種植體支抗。郭萍等［17］研究發現，在行隱形矯治器拔牙矯治后，患者下頜平面角度變化不顯著。固定矯治拔牙患者治療后下頜平面通常發生順時針旋轉［18-19］，雖然在李碩等［20］的研究中拔牙強支抗患者治療結束后下頜平面逆旋，但平均變化量只有0.18°。本研究使用隱形矯治器配合上頜種植體支抗，患者拔牙治療后面部垂直向測量指標均減小，下頜平面逆時針旋轉1.10°，頦下點向前上移動，下面高減小。由此可推測，在不直接使用種植釘壓低后牙的情況下，隱形矯治器結合上頜種植體支抗在垂直向控制方面可能更具優勢。

3.4 隱形矯治拔牙強支抗患者垂直向變化的可能機制 Scheffler 等［21］在固定矯治中使用種植體支抗配合墊主動壓低上后牙關閉前牙開時發現，壓低上頜磨牙的同時避免下頜磨牙伸長是進行垂直向控制的有效方法。歐陽莉等［22］使用固定矯治器結合種植體支抗治療高角病例發現，單頜壓低上后牙便可滿足大部分臨床垂直向控制的需求。Schudy［23］的研究也指出，上頜后牙及牙槽骨垂直向發育過度是造成高角面型的主要原因。這些均為使用上頜后牙種植體支抗在輔助內收前牙的同時，被動壓低上頜磨牙以實現垂直向控制提供了理論基礎。相關性分析結果表明，上、下頜磨牙高度的降低與下頜平面逆旋成正相關。本研究中，患者經隱形矯治配合上頜種植體支抗治療后，上頜磨牙壓低，下頜磨牙伸長，但上頜磨牙平均壓低量明顯多于下頜磨牙平均伸長量，磨牙區整體高度變化為降低。隱形矯治器配合種植體支抗實現上磨牙壓低的機制可能為：第一，墊效應。隱形矯治器覆蓋牙齒表面，除自身厚度外，還可能通過傳導肌肉力量進而壓低磨牙［24-25］。第二，被動壓低上頜磨牙。使用后牙區種植釘輔助內收前牙時，會產生垂直向壓入的分力作用于同側后牙［20］。

除磨牙垂直向位置外，Jung等［26］認為，前牙的垂直向位置也與下頜平面逆旋關系密切。本研究發現，患者治療結束后上下前牙顯著壓低并內收，下頜平面角的減小與上前牙垂直向壓低和下前牙矢狀向內收相關。由于下頜骨的旋轉中心位于髁突處，無論下前牙矢狀向內收，還是上、下前牙垂直向壓低，均可能在一定程度上避免前牙早接觸，從而實現下頜逆旋。本研究還發現，平面角和下面高的減小與下頜平面角的減小呈正相關，與以往研究結果一致［27-28］。但由于平面和下面高均由其他牙性或骨性標志點構成，目前尚無法被判定其是否為影響下頜平面角變化的直接因素。

綜上所述，本研究發現隱形矯治器結合上頜種植體支抗治療拔牙患者可在內收前牙的同時間接壓低上磨牙，實現下頜平面逆時針旋轉；下頜平面旋轉可能與上下后牙和上前牙垂直向位置及下前牙矢狀向位置相關。