无托槽隐形矫治中上前牙转矩控制影响因素研究进展

    与固定矫治器相比，无托槽隐形矫治器具有美观、舒适、复诊时间间隔长等优势，成为临床上越来越多患者，尤其是成人患者的首选。目前研究表明，采用无托槽隐形矫治器可以有效实现前牙压低、后牙颊舌向倾斜及上颌磨牙1.5mm内的整体移动，但对于扭转牙的纠正、前牙的伸长及前牙转矩的控制效果较差。
    在正畸过程中，前牙不正确的唇舌侧倾斜会阻碍上颌前牙的回收，同时可能会影响牙弓长度的发育，而后牙不正确的颊舌侧倾斜会影响上颌和下颌牙齿之间的尖窝咬合关系。因此，有效的转矩表达是达到最佳治疗效果的前提之一。
    1.无托槽隐形矫治中前牙转矩控制的特点
    1.1转矩的表达
    传统固定矫治中，弓丝与托槽并非完全贴合，二者之间余隙角的存在使得弓丝扭转，继而使得转矩表达，同时也导致部分转矩丧失。此外，弓丝的质量、托槽的材料、托槽间的距离，以及牙齿的倾斜程度、牙冠的外形等临床因素均会影响转矩的表达效果。
    无托槽隐形矫治中，转矩的表达与预想值之间同样存在差异。患者戴入无托槽隐形矫治器后，牙齿实际位置和矫治器中的预期位置之间存在差异，引起矫治器热压膜材料局部或整体发生形变，由此产生矫治力引起牙齿移动，这种受力模式称为就位-驱动系统。这种系统及矫治器材料等因素使得牙齿的整体移动较难实现，主要为倾斜移动和压低移动。
    若想实现转矩移动，需要无托槽隐形矫治器在上切牙部位形成有效力偶，即无托槽隐形矫治中另一受力模式——矫治力-驱动系统。有效力偶的形成需要一个倾斜力，该倾斜力是由矫治器在牙龈边缘附近的可逆变形引起的，此时牙齿移动会在靠近切牙边缘的矫治器部位产生反向力。
    Hahn等通过测量无托槽隐形矫治过程中前牙转矩移动时的表达效果表明，矫治器在产生唇腭向倾斜力的同时，还会产生沿牙长轴方向的副作用力，这一副作用力对牙根产生压低力，不能建立有效的力偶以实现预期中的控根移动。
    1.2转矩移动中对牙体牙周组织的影响
    固定矫治中，由于托槽存在预设转矩值及轴倾度，在拔牙病例初期排齐过程中可能会出现前牙的唇倾，矫治后期则需要进行控根移动恢复前牙正常倾斜度，此时上前牙的腭侧牙槽骨厚度都有不同程度的减少。牙齿的往复运动不仅会对牙槽骨造成影响，还会使牙根发生吸收。
    Linkous等研究表明，正畸治疗后前牙牙根的吸收程度重于后牙，而且重度牙根吸收主要发生于上前牙，给患者带来了很大的隐患。无托槽隐形矫治器没有预设值，可根据患者不同的前牙唇倾度制定适宜患者个性化的牙齿移动方式。转矩的正确表达可使牙齿实现整体移动，而牙齿的移动方式越接近整体移动，越有利于牙体组织及牙周组织的健康。
    王冠等研究表明无托槽隐形矫治结束后患者前牙的牙根吸收量远小于固定矫治，Aman等通过测量160例无托槽隐形矫治患者治疗前后上前牙牙根长度亦证实了上述观点。这可能是因为相较于固定矫治器，无托槽隐形矫治器产生的是轻力、间断力；且Aman等所选无托槽隐形矫治病例的治疗难度低于固定矫治，其中仅有4%拔牙患者，且大多数患者仅拔除1颗下颌切牙而非4颗前磨牙，这一矫治设计很大程度减少了牙齿的移动量。此外，牙根吸收还受到患者性别、错畸形类型、牙齿形态及患者牙周情况等因素的影响。因此，无托槽隐形矫治与牙根吸收之间的关系有待进一步研究。
    2.无托槽隐形矫治中影响上前牙转矩控制因素
    2.1前牙内收方式对上前牙转矩的影响
    2.1.1不同内收量对上前牙转矩的影响
    Weir通过分析矫治器公司提供的数据，认为切牙10°之内的转矩调控相对容易实现，而转矩移动超过15°时牙齿的移动量很难预估。Simon等通过回顾30例临床患者牙齿移动过程表明，无托槽隐形矫治器对大于10°的前牙转矩控制有效率仅为41.9%，同样提醒临床医生应考虑到患者本身的牙齿倾斜程度不同所致的不同内收量。
    临床上常采用邻面去釉的方式纠正轻度矢状向不调，无托槽隐形矫治器关闭邻面去釉间隙时，仅依靠矫治器形变移动牙齿，而未额外增设附件、过矫治等方法时，牙齿表现为近中、唇向及龈向压低的移动。
    Tepedino等选取39例拥挤度6mm以内的患者，邻面去釉佩戴12副无托槽隐形矫治器后测量上前牙转矩移动的量，矫治计划中所设计的转矩值和实际转矩值之间相差0.03~1.86°，其差异无统计学意义。因此，无托槽隐形矫治中对于非拔牙病例短期内、少量的转矩移动时可产生较好的转矩效果。
    2.1.2不同分步对上前牙转矩的影响
    对于重度拥挤、上颌骨性前突患者，临床上常需要对称拔除双侧第一前磨牙，通过内收上前牙关闭拔牙间隙，解决拥挤及上颌前突。在关闭拔牙间隙时，可采用上前牙整体内收的方法；也可先移动尖牙向远中，再内收上切牙。无托槽隐形矫治中，不同的分步对于上颌前牙产生的作用力及矫治效果亦不尽相同。
    郑钰婷等成功建立牙冠-牙根-牙周膜-牙槽骨三维有限元模型，模拟整体内收上前牙1.5mm的研究发现，在内收过程中上颌前牙均表现为倾斜移动且伴有伸长趋势。临床矫治过程中，牙齿伸长会导致矫治器前牙部位的“脱套”，故需要医生提前设计额外的压低量，在前牙上设置附件等来实现理想的前牙转矩控制。
    白煜等通过对比先远移尖牙分步内收前牙与整体内收前牙的效果得出，在先远移尖牙时，上切牙均有冠唇向移动趋势，即使采用了微种植体支抗，这种趋势依旧无法消除；相较于在尖牙上施加牵引力，在矫治器上施加牵引时上切牙唇向移动趋势更小，有利于切牙的整体移动，达到较好的转矩调控。
    2.1.3不同施力方式对上前牙转矩的影响
    上前牙唇侧受单纯腭向力内收时表现为倾斜移动，不仅会使患者覆加深，且不利于患者的牙体牙周健康，易导致前牙唇侧骨板吸收和牙根吸收。杨晓丽建立上颌骨、牙列、牙周膜及无托槽隐形矫治器有限元模型后分3组以不同方式模拟无托槽隐形矫治器对上颌中切牙进行加力，结果表明不同的加力方式下，中切牙的移动方式及牙周膜应力分布亦不同。
    当实验中对中切牙同时施以均匀分布于整个牙冠的腭向载荷、唇侧颈1/3垂直压力点和腭侧切1/3垂直压力点时，牙周膜应力分布更均匀，且牙冠移动量小并伴有压低，提示中切牙的移动更倾向于转矩移动并能防止覆加深。临床医生还可采用其他施力方式，如利用颌间支抗设置Ⅱ类牵引、种植钉联合无托槽隐形矫治技术提供绝对支抗内收前牙等。
    Ⅱ类牵引及利用种植钉过程中，通过精密切割或是在牙冠表面粘接舌侧扣，亦或通过长臂牵引钩实现牙齿的移动产生的效果是否有差异、何种方式更为合适等还需进一步实验及临床研究。有研究表明，种植钉联合无托槽隐形矫治器内收上前牙时，在尖牙颈部施加牵引力更有利于前牙转矩控制且能够实现对后牙支抗的保护。
    种植钉植入高度同样会影响矫治效果。多项研究发现，上颌后牙段微种植钉植入颊侧第二前磨牙和第一磨牙牙根间高于牙槽嵴顶5~8mm区域最为安全。苏杰华等研究发现，当微种植钉植入高度为8mm、长臂牵引钩高度为4mm时，侧切牙表现为整体移动；或二者高度分别为14、3mm时，可产生同样的效果。
    Parashar等研究发现，微种植钉高度为13.5mm、长臂牵引钩高度为5mm时，上前牙表现出整体移动的趋势。由此可见，无托槽隐形矫治可通过合理的施力模式来更好地实现前牙的转矩移动，同时降低前牙牙根吸收的风险。
    2.2附件对上前牙转矩的影响
    附件是无托槽隐形矫治过程中粘接在牙冠表面的一种辅助装置。由于无托槽隐形矫治器材料属性及矫治器与牙冠的接触方式，很多预期的牙齿移动都很难实现，附件在这种情况下应运而生。附件可分为传统附件和优化附件。
    优化附件为计算机根据牙齿所需的移动类型及力学效果设计的个性化附件，其形状相较于传统附件差异较大，有主动受力面和被动面。主动受力面与矫治器表面预留的附件位置之间存在差异，可通过计算机设计控制力和力矩，实现力学加载以获得转矩移动。
    Gomez等研究表明，粘接优化附件的上中切牙牙周膜受力比粘接传统附件的要小，在上中切牙舌向移动过程中，粘接优化附件比粘接传统附件更为合适。Simon等发现，使用Invisalign®矫治器时，上切牙转矩大于10°，实际转矩表达与Clincheck软件中预设的转矩之间存在显著差异。
    使用转矩嵴（power ridge）时转矩表达率达到51.5%，若仅使用椭圆附件表达率为41.9%，转矩嵴产生的初始力矩超出后者1.2N·mm。当实验者将转矩量设置在12~30°时，转矩嵴每步产生1.1°转矩而优化附件则为1.2°。
    蔡永清等通过在尖牙牙冠粘接附件使尖牙舌向运动，发现粘接附件能使尖牙的移动方式更偏向于整体移动。而牙齿非整体移动的患者平均牙根吸收值约为牙齿整体移动者的1.4倍，二者之间有显著的差异。因此，临床上不同的附件设计所产生的力学效应及临床效果亦不同，优化附件相较于传统附件的力学效应更优越，在转矩调控方面转矩嵴表达的效果甚佳，为临床无托槽隐形矫治附件的选取提供一定参考。
    2.3无托槽隐形矫治器的材料特性及形态对上前牙转矩的影响
    无托槽隐形矫治器的材料特性可能是影响转矩移动的原因之一。大多数无托槽隐形矫治器主要由聚对苯二甲酸乙二醇酯（PETG）和聚氨酯制成。材料特性使得矫治器的牙龈边缘有弹性，难以在这一区域内施力。尤其在牙齿转矩移动过程中，矫治器往往会向上抬起，使得矫治器切牙边缘与牙齿不密合，不能产生有效的力偶，从而降低了牙齿转矩移动效率。
    材料厚度一般在0.5~1.0mm，矫治器距牙龈边缘宽度在0~4mm。根据各制造商的建议，每个阶段的最大牙齿移动不应超过1.0mm。Hahn等发现，矫治器的厚度为0.75~1.00mm时所产生的矫治力明显高于较薄的矫治器。
    Kohda等基于对不同矫治器材料（Duran、Erkudor和Hardcast）的研究支持这一结论。从生物力学角度观察，矫治器边缘宽度为0~1mm或3~4mm时即可产生有效的转矩移动，超出牙龈缘4mm以上的矫治器并未显示出更好的移动效果。因此，设计厚度及龈边缘适宜的无托槽隐形矫治器有利于更好的转矩表达。
    2.4设计过矫治对上前牙转矩的影响
    固定矫治中弓丝与槽沟之间每0.025mm（0.001英寸）的差异约产生4°余隙角，医生可据此设置具体的过矫治数值。而在无托槽隐形矫治过程中，考虑到有效率不足的问题，同样需要设计过矫治。前文提到无托槽隐形矫治器对超过10°的前牙转矩控制有效率仅为41.9%，即使设置转矩嵴时转矩表达率也仅为51.5%。
    赵志河提出对于需要转矩控制的上前牙，增加目标位冠唇向或根舌向转矩可一定程度避免转矩丢失过多。对于上颌需要强支抗内收前牙的病例，建议设置100%转矩丧失量的冠唇向过矫治；若下颌为中支抗回收下前牙，建议设置50%过矫治。过矫治的程度需要综合考虑前牙初始转矩角度、内收距离、是否采用分步内收、是否设置附件及矫治器膜片性能等因素。切忌盲目、过度设计过矫治，否则会过分消耗支抗，造成后牙近中倾斜，不利于矫治的设计及进行。
    3.总结与展望
    随着计算机辅助设计与制造（computer aided design and computer aided manufacturing，CAD/CAM）技术的运用，无托槽隐形矫治器与牙齿的贴合度显著提高，对于牙移动控制逐步成熟，但对于前牙转矩控制的可实现性和精确性仍需要进一步研究。使用无托槽隐形矫治器内收前牙、关闭拔牙间隙时，需要考虑前牙的初始倾斜度、前牙回收的方式、分步设计、附件种类、材料的特性及设计过矫治等因素对前牙转矩控制的影响，结合患者个体情况制定适宜的矫治方案，以提高前牙转矩的实现度。