牙弓及基骨橫向特征的研究進展

湯 佩,吳建勇

頜面部的生長發育與鰓弓的分化和鼻的發育密切相關,是個體在長、寬、高三個方向上隨時間增加的一個動態的過程。但在不同方向上的生長發育存在一定的差異,橫向的發育最早完成,垂直向以及矢狀向的發育將持續到成年之后[1]。頜面部是垂直向、矢狀向以及橫向三維方向的一個整體,相互協調并相互制約,橫向發育的異常可能會影響垂直向以及矢狀向的發育[2-3]。對于橫向寬度不調的問題,常采用擴弓的矯治方法進行糾正,但Lundstrom表明[4],普通的擴弓無法獲得根尖基骨的擴張,在治療結束后牙齒的位置不易保持,影響正畸治療的穩定性。穩定性作為正畸治療的目標之一,受到醫生和患者的重視,因而,牙弓和基骨作為影響治療后穩定性的因素已成為正畸診療過程中關注的焦點。

1 牙弓與基骨的定義及關系

1.1 牙弓與基骨的定義

牙齒于上、下頜牙槽骨內排列為有序的弓型,稱為上、下牙弓[5]。然而,對于基骨的定義仍存在一定的爭議,Lundstr?m曾在1925年提出使用牙槽骨和基骨在根尖區的匯合處用以描述“根尖基骨”[4];Howes在1952年將基骨定義為牙槽骨頂部1/3的部分,對于下頜,則位于牙槽骨最狹窄的區域,即牙齦下方8 mm的位置[6];Andrews于2000年提出了“正常咬合的六要素”理論,認為WALA嵴(臨床牙冠面軸線的中點(Fa點)正下方膜齦聯合處軟組織帶最突點)可代表基骨[7]。

1.2 牙弓與基骨的關系

Andrews[7]指出,牙根應位于基骨中央。此外,Kong-Zárate等[8]研究得出,WALA嵴與Fa點之間的水平距離從切牙(0 mm)至第二磨牙(2.5 mm)逐漸增加,即基骨到牙弓之間的橫向距離逐漸增大。擁有理想的第一磨牙處橫向牙弓寬度能夠實現長期穩定性和牙周健康[9]。當牙弓和基骨形態不調時,如正畸牙弓擴張或牙齒移動超越基骨界限,可能會導致骨開裂等情況的發生[10],且牙弓和基骨形狀差異越大,越容易對牙齦、牙槽突以及牙根產生不利影響[11]。

1.3 上、下頜骨及牙弓的關系

與此同時,上、下頜骨及牙弓也必須相互匹配。根據Andrews“正常咬合的六要素”中的定義,牙冠應有一定的傾斜以達到上、下頜良好的咬合接觸,當雙側上頜第一磨牙近中腭尖之間距離等于雙側下頜第一磨牙中央窩之間距離,即上頜寬度等于下頜寬度加上2～4 mm時,上、下頜最為協調[7]。上、下頜骨或牙弓寬度的不調,主要表現為上/下頜相對于下/上頜過窄、過寬。上頜狹窄可能導致后牙對刃、反,并限制下頜的向前以及側向生長,使下頜被迫后退,出現上前牙覆蓋過大的表現[2-3]。上頜磨牙代償性頰傾可掩蓋上頜狹窄,后牙可表現為正常的覆、覆蓋,但會增大Wilson曲線[12]。然而,當上牙弓頰傾伴下牙弓舌傾,即上牙弓相對下牙弓寬度過大時,則會導致單側或者雙側正鎖的發生[13]。

2 測量方法

上、下頜牙弓和基骨橫向關系協調的診斷十分重要,除通過臨床檢查后牙的覆、覆蓋以及轉矩來判斷上、下牙弓之間的協調性外,還可以通過許多測量方法進行分析,主要包括石膏模型測量法以及影像學測量法,后者包括頭顱后前位X片(posteroanteriorcephalogram,PAC)以及錐體束計算機斷層掃描(cone-beam computerized tomography,CBCT)測量。

過去,學者多使用石膏模型對牙弓和基骨進行測量。1909年,Pont[14]使用Pont指數輔助診斷上、下頜牙弓寬度,然而Pont指數受到種族之間差異的影響,具有一定的爭議性[15]。1925年,Lundstrom[4]提出了“根尖基骨理論”來對基骨進行描述。1952年,Howes等[6]重新定義基骨,對牙弓和基骨之間以及上、下頜基骨之間的寬度進行了分析。

隨著影像學的發展,學者開始使用PAC以及CT對牙弓和基骨進行分析。1981年,Ricketts在 PAC上確定測量標志點,如磨牙最頰側點、上頜結節與顴突支柱交點以及下頜雙側角前切跡點,通過測量左、右側相同標志點之間的水平距離,用以評估上、下頜牙弓和頜骨的橫向關系[16](圖1)。1997年,Kohakura等[17]在CT影像上對下頜磨牙頰舌向傾斜度進行了測量與分析。20世紀90年代后期,CBCT被用于牙頜面放射學[18]。現如今,由于模型掃描以及CBCT技術的進步,使得正畸患者完全虛擬化,牙齒、骨骼和軟組織的三維(3D)重建更加精確,學者更傾向于使用3D數字化石膏模型或CBCT圖像對牙弓、基骨寬度及牙齒頰舌向傾斜度進行分析[19-24]。

U6:上頜第一磨牙最頰側點;L6:下頜第一磨牙最頰側點;J:上頜結節與顴突支柱交點;Ag:下頜雙側角前切跡點

使用石膏模型或3D數字化模型均能有效地測量牙弓形態。但石膏模型存在破損、降解、需嚴格的存檔和大量的物理存儲空間的缺點,從長遠來看是不實用的。而3D數字化模型采用電子儲存,克服了如上缺點[25],除此之外,還可以對3D數字化模型進行切割等處理、分析特定的牙齒并估計牙長軸位置。然而,無論是直接測量石膏模型還是測量3D模型均存在一些不足:不能確定牙根的具體位置;被測量的模型需要有較高的精確度,且印模材料需要延伸至前庭溝底部;所獲的模型是口腔內牙弓及基骨表面的軟組織形態,而非真正的基骨形態[26]。

PAC測量方法存在一定的局限性,如圖像重疊、失真、難以準確定位標志點,此外,在拍攝過程中易受到患者頭位的影響,無法保持膠片和物體之間的距離,頭顱的再定位存在困難,精確性較CBCT低[27]。然而,CBCT可在任何需要的平面上顯示每個牙齒,使牙齒的定位和測量變得更加精確,具有較高的準確性以及可靠性[25],且放射劑量較傳統CT低[28]。

因此,為了充分了解牙弓和基骨的形態,可以綜合使用3D數字化掃描模型以及CBCT重建模型對牙弓和基骨進行測量分析。

模型測量法常使用標志點之間的距離對牙弓和基骨寬度進行評估。牙弓標志點包括牙尖點、中央窩點、牙冠最頰側或最舌側點等[20,29-30],但部分學者考慮到牙尖形態變異、磨耗等干擾因素,使用Fa點作為測量標記點[19,21]。然而,當牙齒未完全萌出、牙齒頰面不規則、以及牙齦存在炎癥時,臨床冠面軸常常不明顯,Fa點的正確定位存在一定的難度。使用的基骨標志點主要為WALA嵴點[19,21]。在分析牙齒的頰舌向傾斜度時,可以測量過Fa點的切線與平面所成的角度[31],或測量上頜第一磨牙近遠中腭尖與舌溝所形成平面與正中矢狀面之間的夾角[32],或使用Wilson曲線與參考平面所形成的角度來表示(圖2)[19]。

WALA:WALA嵴點; B:牙冠最頰側點; C:牙尖點; F:中央窩點; L:牙冠最舌側點; Fa:臨床牙冠面軸線的中點;平面1:平面;平面2:上頜第一磨牙近遠中腭尖與舌溝所形成平面;平面3:正中矢狀面;∠1:過Fa點的切線與平面所成的角度;∠2:平面2與平面3之間的夾角;∠3:Wilson曲線與參考平面所形成的角度

影像學測量法中,學者常選擇Fa點、頰側最突點及牙尖點作為標志點等來測量牙弓形態[22,33-34]。對于基骨形態的測量,不同學者對標志點的選擇存在差異。Al-Hilal等[33]在CBCT圖像上,以尖牙根尖1/3與根中1/3的交界點作一與參考平面平行的平面作為基骨平面,從而測量該平面上,雙側尖牙及磨牙頰舌側皮質骨中點之間的距離。也有學者應用Lundstrom“根尖基骨”理論,在CBCT上使用左、右側牙根尖點寬度來反映基骨的寬度[35-36]。對于牙齒頰舌向傾斜度的測量,多選擇在冠狀面上測量牙長軸與FH平面(Frankfort plane)、腭平面、雙側眶下緣連線、下頜平面或正中矢狀面所形成的角度來表示[2,34,37-38]。與咬合平面不同,下頜平面作為一個可重復的參考平面,很少受到正畸牙齒移動的影響,有助于研究治療后牙齒傾斜的變化(圖3)。

∠1:牙長軸與FH平面(右側耳點與雙側眶點所形成的平面)所形成的角度即∠3;∠2:牙長軸與腭平面所形成的角度;∠3:牙長軸與雙側眶下緣最低點連線所形成的角度;∠4:牙長軸與下頜平面所形成的角度;∠5:牙長軸與正中矢狀面所形成的角度

3.1 與矢狀向分類的關系

骨性Ⅰ類的人群中也觀察到類似的現象,即男性及女性的牙弓左、右對稱,且尖牙-切牙之間的距離決定了不同的牙弓形態,反映了牙弓是否存在不對稱[39]。

部分學者認為安氏Ⅱ類1分類患者上頜尖牙處基骨寬度、上頜牙弓寬度較安氏Ⅰ類、Ⅲ類狹窄[40];安氏Ⅱ類1分類的上、 下頜尖牙間和磨牙間寬度均較安氏Ⅱ類2分類狹窄[41-42];安氏Ⅱ類1分類組上頜前磨牙和第一磨牙的舌傾程度明顯高于安氏Ⅰ類組,下頜第一前磨牙舌傾程度明顯小于安氏Ⅰ類組,但下頜第二前磨牙和第一磨牙頰舌側傾斜度兩組間無顯著性差異[43];安氏Ⅱ類患者牙弓對稱性較安氏Ⅰ類差[20]。然而,Shewinvanakitkul等[44]認為安氏Ⅱ類患者下頜第一磨牙的頰側傾斜度顯著小于安氏Ⅰ類患者,并認為該現象是為了代償上頜橫向不足。還有學者認為,安氏Ⅰ、Ⅱ受試者的牙弓寬度、基骨寬度差異無統計學意義[43,45-46]。造成上述結果差異的原因可能為分組標準、測量標志點的選擇、牙長軸的定義、對照組的選擇的不同。

骨性Ⅱ類1分類組上頜尖牙間寬度較骨性Ⅰ類、骨性Ⅱ類2分類及骨性Ⅲ類組狹窄[35],且上頜磨牙間寬度較骨性Ⅰ類小[38];骨性Ⅱ類錯患者上頜基骨寬度較正常小,下頜基骨寬度較正常大[22];骨性Ⅱ類患者上、下頜尖牙的頰舌向傾斜度與骨性Ⅰ類之間差異無統計學意義,但骨性Ⅱ類患者上頜后牙較骨性Ⅰ類更舌傾,下頜后牙更頰傾,造成該現象的原因可能是由于Ⅱ類患者下頜后退,機體為了達到上、下牙弓的匹配,從而形成上牙弓舌向傾斜,寬度變小,下牙弓頰向傾斜,寬度變大的形態特點[37-38]。然而,骨性Ⅰ類與Ⅱ類組上、下牙弓的左、右側對稱性差異無統計學意義[47]。

安氏Ⅲ類患者上頜牙弓橫向寬度小于安氏Ⅰ類及安氏Ⅱ類[48],下頜牙弓寬度大于正常咬合組、安氏Ⅰ類、安氏Ⅱ類組[40,49],下頜基骨寬度大于正常組[49]。Ⅲ類患者牙齒及牙弓在錯畸形分類中最不對稱,這可能是因為Ⅲ類錯患者更容易在早期發育期間受到遺傳和環境影響[20]。除上述結論外,還有的學者認為安氏Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類錯畸形的牙弓寬度之間差異無統計學意義,對于上述結果的差異可能的原因在于測量標志點、研究人群的不同或者存在其他干擾因素[45]。

3.2 與垂直骨面型的關系

牙弓和基骨的橫向特征不僅與上、下頜矢狀向關系有關,還與垂直骨面型有一定的聯系,近年來,部分學者按照垂直向骨面型分類對牙弓寬度進行了分析。在骨性Ⅰ類人群中,Forster等[54]認為,上、下牙弓寬度及上、下頜骨根中水平的橫向寬度隨著下頜平面角的增加,逐漸變得狹窄,但Hwang等[2]認為,僅有下牙弓寬度隨著下頜平面角增大而減小;在骨性Ⅱ類及安氏Ⅱ類人群中,僅上頜牙弓隨著下頜平面角增大而減小[55-56];在骨性Ⅲ類人群中,隨著下頜平面角的增大,上、下頜牙弓趨于狹窄[57]。

3.3 與其他指標的相關性

少數學者對Spee曲線與牙弓的關系展開了研究,對于安氏Ⅰ類受試者,有學者認為女性的Spee曲線與下頜尖牙間寬度呈負相關[58],但有學者認為Spee曲線深度與牙弓寬度沒有相關性[19,59]。造成上述結果差異的原因可能與樣本人群、樣本含量以及測量方法有關,因此,需要進一步的研究來探索Spee曲線與牙弓和基骨寬度的相關性。

Paulino等[60]認為若能預測因橫向擴弓引起的牙弓周長變化,可能有助于正畸治療計劃的制定與實施,因此,該作者對83例已接受正畸治療的患者和114例未接受正畸治療的患者上、下頜模型進行測量并建立回歸方程得出,無論是上、下牙弓之間還是不同性別之間,尖牙間寬度和牙弓周長之間都呈強正相關(r=0.925),且當尖牙間寬度增加1 mm時,牙弓周長增加約1.36 mm。Kareem 等[61]也對牙弓寬度和牙弓周長之間的相關性進行了研究,結果表明,上頜牙弓周長與磨牙間寬度成正比,下頜牙弓寬度與尖牙間寬度及磨牙間寬度均成正比。

除此之外,也有學者研究牙弓寬度與牙弓長度之間的關系。有學者認為,對于牙性和骨性Ⅰ類關系的受試者,其下頜尖牙間距離與牙弓長度呈輕、中度正相關[62]。Hampe[59]認為,安氏Ⅰ類下頜牙弓的長度與第一磨牙間牙弓寬度呈中度負相關。由于僅有少數學者研究牙弓長度和寬度之間的關系,且牙弓寬度的測量位置以及對牙弓長度的定義不一致,因此,需要進一步的研究證實上述結論。

4 影響因素

牙弓和基骨的形態不僅與上、下頜矢狀向關系、垂直骨面型等相關,還受到多方面因素的影響,如年齡、性別、種族、民族、肌肉、喂養習慣、呼吸等。

4.1 年齡

牙弓和基骨的形態存在增齡性變化,在6周至2歲期間,即在乳牙完全萌出之前,男性和女性嬰兒的上、下頜的前、后牙弓寬度均顯著增加;在3～13歲期間,上頜和下頜尖牙間和磨牙間寬度顯著增加;恒牙完全萌出后,牙弓寬度略有減少,尖牙間比磨牙間減少更為明顯;下頜尖牙間寬度平均在8歲時,即在四顆切牙萌出后確定[63]。不僅牙弓和基骨的寬度隨著年齡的變化而變化,牙齒的頰舌向傾斜度也隨著年齡的增長逐漸變小[64]。

4.2 性別

多數學者認為,男性上、下頜牙弓和基骨比女性大,但男性上頜牙弓對稱性較女性差,上述現象的出現可能與多種因素相關,如基因差異,男性咬合力較女性大等[20,29,33,38,54,62]。

4.3 種族

牙弓和基骨的寬度受到種族以及民族的影響,蒙古人牙弓比印度-雅利安人牙弓寬[65],其上、下頜基骨比日本人寬[66],中國和美國白人青少年在橫向顱面測量方面也存在差異[67]。

4.4 肌肉

咀嚼肌、唇肌及舌肌等會對上、下頜牙弓和基骨的形態產生一定程度的影響。咀嚼肌功能亢進時,可能會促進顱頜面的橫向生長,表現為高發散型人群有更窄的牙弓、更高的腭穹隆及更小的咬合力[2]。Egli等[68]對杜氏肌營養不良癥(duchenne muscular dystrophy, DMD)患者的面部形態、牙弓形態和口腔功能的縱向變化研究得出,在2年的觀察期內,DMD患者的上頜后牙咬合力量及唇肌力量仍小于對照組,但DMD患者下頜尖牙、前磨牙及第一磨牙間的寬度增加量較多,其原因可能是因為DMD患者的舌體增大,導致下頜磨牙間距離增加和后牙反。除此之外,Yu等[69]認為舌肌的力量與上頜牙弓的寬度成負相關。

4.5 其他因素

喂養方式及非營養性吮吸也是影響牙弓及基骨形態的因素。母乳喂養6個月或更長時間可以降低乳牙列和混合牙列中后牙反和Ⅱ類錯的風險[70],而非營養性吮吸與后牙反有關[71];除此之外,在大多數情況下,口呼吸會導致上、下牙弓寬度的減小[72]。

5 小 結

牙弓和基骨是正畸診療的重要參數,二者的不調可能導致一系列的問題。對于牙弓和基骨形態的測量方法及指標眾多,均有各自的理論基礎及參考價值,但近年來使用較多的方法為數字化測量掃描模型以及CBCT圖像,在模型上使用較為廣泛的標志點為Fa點、牙尖點、WALA嵴點,在CBCT圖像上使用的標志點差異較大,需進一步研究比較各標志點優劣。在錯畸形的治療過程中,正畸醫生應重視患者早期出現的橫向問題,協調上下牙弓的寬度,促進垂直向和矢狀向的正常發育。然而,Ⅱ類及Ⅲ類患者牙齒已產生頰、舌向傾斜用以代償上、下頜橫向及矢狀向的骨骼差異,若仍存在牙弓橫向不調,可使用微種植釘輔助擴弓或外科手術輔助擴弓的方式來協調上、下牙弓寬度。不同錯畸形患者牙弓和基骨存在一定的差異,且年齡、性別、種族等也會影響牙弓和基骨的形態,因此,正畸醫生應根據患者牙弓和基骨的不同特點,設計個性化弓絲,協調牙弓和基骨的寬度、左右側對稱性及牙齒的轉矩,以期達到良好且穩定的治療效果。此外,若牙性代償長期存在,可能會加劇未知的牙周和功能的問題,因此,未來對橫向牙頜面尺寸的研究,應將牙周評估和咬合力納入在內,這將有助于為Ⅱ類和Ⅲ類患者提供精確的正畸治療。同時,研究人員還可以通過建立牙弓和基骨的相關回歸方程來幫助正畸醫生預測理想的牙弓形態,判斷擴弓的限度,使正畸療效更加穩定,減少復發。由于本文所總結的文獻有限,部分研究橫向特征的參考點以及研究方法未在本文提及,需要進一步的總結與歸納。