上颌宽度不足（transverse maxillary deficiency）是临床常见的错牙合畸形，上颌快速扩弓（rapid palatal expansion，RPE）是解决上颌骨宽度不足的常用治疗手段。近年来研究表明上颌腭中缝终生不会完全融合，即一直保持扩弓潜力。另一方面，为减小传统RPE技术的牙性扩弓副效应，各种微种植钉辅助上颌扩弓（mini screw-assisted maxillary palatal expansion，MARPE）技术也应运而生。
1.微种植钉辅助上颌扩弓技术
MARPE技术有许多不同的设计方式，使用的种植钉规格、植入位置和扩弓螺旋的放置部位有所不同，最终的治疗效果也存在一定的差异。有文献报道，MARPE的成功率高达84.2%～86.96%。2010年Lee等报告使用支架式种植钉辅助扩弓治疗1例20岁上颌狭窄病例，扩弓后其上颌基骨宽度增加了2.4mm，鼻部宽度增加了2.5mm。
2015年Lin等使用4颗1.8mm×8.5mm微种植钉结合树脂基托式扩弓器治疗青春期后期牙弓狭窄，微种植钉位于腭部牙槽嵴下方8mm处（前部位于尖牙和第一前磨牙间，后部位于第二前磨牙和第一磨牙间）。扩弓后上颌第一磨牙处基骨宽度增加了1.99mm，第一前磨牙处仍可见牙槽骨的颊倾。总的来说，MARPE技术相对于传统牙支持式RPE技术能减小牙移动的副效应，从而增加骨性扩弓效应。
2.上颌骨性扩弓器
2016年Carlson等使用4颗1.5mm×11.0mm的微种植钉固定于带有1.5mm×2.0mm固定槽的扩弓螺旋中通过连接体与第一磨牙带环相连。经过上百例成功病例的验证，Brunetto等发明了成品MARPE装置，规范了操作流程，并将其命名为上颌骨性扩弓器（maxillary skeletal expander，MSE）。经典的MSE由4颗微种植钉、扩弓螺旋和双侧第一磨牙带环构成。由于其简便规范的操作和明确的疗效，MSE得到了越来越广泛的应用。
2.1MSE的微种植钉型号及植入位置
MSE的4颗微种植钉型号为1.5mm×11.0mm，通过1.5mm×2.0mm固定槽与扩弓螺旋连接。固定槽是为了使扩弓螺旋和种植钉精确匹配，并保证种植钉在垂直方向上植入。长度为11.0mm的种植钉可以达到腭板和鼻底双层骨皮质固位，也是区别于其他MARPE技术的主要特征。
2.2MSE的扩弓螺旋及其放置位置
MSE的扩弓螺旋包括3个部分:位于中央的螺旋、4个微种植钉固定槽、4根与第一磨牙带环连接的连接体。扩弓螺旋应选择可以和上腭穹窿匹配的最大型号，同时应保证扩弓螺旋和第一磨牙带环连接的连接体与腭部表面软组织较贴合（离开黏膜约2mm）。理论上来讲，微种植钉植入部位越远离扩弓螺旋效果越好，但是腭部血管、神经和唾液腺等结构的分布也就越多，植入风险就会增加。因此扩弓螺旋约位于硬软腭交界处前1～2mm，这一位置和其他MARPE技术相比更靠后部。目前最新的MSE第2代，其扩弓螺旋有8mm、10mm和12mm共3种尺寸，每转动一次扩大0.133mm。
2.3MSE与其它MARPE装置的比较
MSE与其它MARPE装置共同之处在于，都利用了暂时性支抗装置（temporary anchorage devices，TADs）将扩弓的力直接传递至上颌骨，从而减少牙移动的副效应，增加骨性扩弓效应。MSE独特的设计使其区别于其它MARPE装置。首先在放置位置上，MSE更靠后，可以使扩弓的力与来自翼上颌支柱的扩弓阻力相对抗，产生前后更平行的扩弓效果。其次，穿透双层骨皮质的微种植钉在力学性能上更加稳定。有研究指出，仅穿透单层骨皮质的微种植钉所受到初始应力值比穿透双侧骨皮质明显要大，这样可能导致微骨折和骨吸收，最终可能种植钉松脱。
此外，前者更容易发生弯曲，甚至折断。微种植钉植入角度与骨面不垂直或在扩弓过程中发生弯曲后，微种植钉和骨的接触面应力分布不均，其扩弓的横向作用力就会被分散，横向扩弓的量也会相应减少。因此，穿透双层骨皮质的微种植钉在力学性能上更加稳定，可以产生更平行的扩弓效果。而平行扩弓可以增加后牙的扩弓量，并且可以增加治疗的稳定性。
3.MSE的治疗效果
3.1MSE对腭中缝的影响
有学者提出扩弓的主要阻力并非来自腭中缝，而是上颌骨与周围其他骨块，如蝶骨、颧骨的连接部分。在传统RPE扩弓的过程中，扩弓的力量主要延3条上颌支柱（鼻上颌、颧上颌和翼上颌支柱）传导。MSE以4颗穿透双层骨皮质的微种植钉作为骨性支抗，减小了作用于牙列的力，通过上颌腭部的螺旋扩大器施加矫形力，直接传导至上颌骨，从而实现腭中缝的扩开。这一现象甚至可在腭中缝已发生嵌合的成年人中发生。
传统RPE治疗后，基骨、牙槽骨和牙的效应所占比例分别为40%、11%和49%，腭中缝和鼻腔水平的扩宽量分别是扩弓螺旋扩宽量的20%～50%和17%～33%。外科手术辅助上颌快速扩弓（surgically assisted rapid palatal expansion，SARPE）治疗后基骨、牙槽骨和牙的效应所占比例分别为46.3%，33.3%和20.4%；穿透单层骨皮质的MARPE治疗后为39.1%，7.1%和53.8%，扩弓1年后，其比例变为43.2%，15%和41.8%。而MSE治疗后，其基骨、牙槽骨和牙的效应所占比例分别约为68.2%，14.3%和17.5%，同时腭中缝和鼻腔的扩宽达到了扩弓螺旋扩宽量的38%～61%。
由于上颌周围骨缝的阻力，传统RPE中腭中缝的扩开在冠状面和水平面上都呈“V”形，即冠状面上颌的扩宽近似于一个尖向鼻腔，底位于腭部的三角形；水平面上，前部腭中缝的扩开明显大于后部。即使在微种植钉穿透单层骨皮质的MARPE技术中，腭中缝的扩开在冠状面上也呈“V”形。鼻腔处宽度增加最小为1.07mm，第一磨牙间宽度增加最大为8.32mm。由于MSE中的微种植钉相较于其他扩弓装置更靠后部且穿透了双层骨皮质，因此上颌左右两部分可以更平行地向两侧平移，PNS（后鼻嵴点）处的扩弓量约为ANS（（前鼻嵴点））处的90%。但在上颌的上部、鼻部，依然可以观察到前部的扩开量大于后部。
3.2MSE对颧上颌复合体的影响
冠状面上，MSE治疗后颧骨间距离有所增加。有研究发现颧骨下部间距离显著增大（4.6mm）而上部仅增大了0.5mm。角度测量结果显示，最大的变化是颧额缝与矢状面夹角，左右分别增加了2.5°和2.9°。这些结果均证明颧骨在扩弓后向外侧旋转。颧骨和上颌骨与矢状面的夹角变化并没有差别，说明颧骨和上颌骨在扩弓过程中以相同的旋转中心一起旋转，维持了颧上颌复合体的关系。
颧上颌复合体旋转中心的位置一直存在争议。大部分三维有限元研究认为旋转中心位于额上颌缝附近。但是如果额上颌缝是旋转中心，额上颌和鼻上颌缝的扩开则应该非常困难。而MSE治疗后，可以观察到额上颌和鼻上颌缝的扩开。因此，有学者认为旋转中心可能更靠近眶上裂，或位于颧额缝附近。在水平面上，颧上颌复合体也会发生旋转。有学者发现，传统RPE治疗后，前后部颧骨间的距离分别增加了1.8mm和1.2mm。而MSE治疗后，前后部颧骨间的距离分别增加了2.7mm和2.4mm。传统RPE的三维有限元分析显示，上颌在水平面的旋转中心位于翼内板的中外1/3，靠近蝶骨翼突。而对于MSE而言，其旋转中心可能更靠后，约在颞骨颧突的近端。
3.3MSE对上颌前牵引的影响
上颌骨通过腭骨与蝶骨的后部相接触，许多研究发现两侧蝶骨翼突间的距离在扩弓后显著增加。在传统RPE中，仅17%的病例观察到翼腭缝的微小扩开。其中，蝶骨翼突向两侧弯曲的现象最为常见。这一现象证明蝶骨翼突可以侧向移动，但不会从蝶骨体上分离。在MSE病例中，53%的病例都可见翼腭缝的扩开。MSE患者蝶骨翼突向两侧扭转的现象较传统RPE患者明显。此时，翼腭缝的扩开主要是由于腭骨锥突在上颌扩弓过程中从翼突切迹中脱出。翼腭缝的扩开在MSE病例中更常见且明显，可能是由于微种植钉将力量直接传递至上颌和上颌周围骨。
此外，MSE病例中上颌骨左右两侧在鼻腔下部分别向前移动0.8mm和1.0mm，在鼻腔上部分别向前移动0.9mm和1.0mm。上颌的前移也进一步增大了翼腭缝的扩开。上颌在扩弓过程中发生前移的机制尚不十分清楚。有学者认为是由于蝶骨枕骨联合的扩开，也可能是由于上颌后部骨缝的松解，尤其是翼上颌区域。在MSE病例中，上颌的前移还可能与水平面上的旋转有关。在扩弓过程中，整个颧上颌复合体都以颞骨颧突的近端为旋转中心向两侧旋转，这样的旋转可以促进上颌骨的前移。
这些结果都证实了骨性III类患者在RPE后进行上颌前牵，可以减小前牵引阻力的结论。事实上，RPE常常在临床上被用于增强前牵引的效果。有研究发现，MSE和上颌前牵引共同应用时，上颌前牵引的量比传统前牵引显著增加，前牵引的速度也会增加。此外，传统的上颌前牵引和扩弓装置会导致牙轴近中倾斜，常常会使下颌后下旋。而MSE和前牵引结合的病例则很大程度上减小了这种副作用，因此非常适合骨性III类高角的患者。
3.4MSE对气道的影响
上颌狭窄患者的气道和正常人相比通常相对狭窄。上颌狭窄会导致口呼吸，而口呼吸本身也是导致上颌狭窄的病因之一。上颌狭窄常常是阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征（obstructive sleep apnea hypopnea syndrome，OSAHS）患者的一个典型临床表现。研究发现，青少年病例中，鼻腔的容积在上颌扩弓后会有所增加，上气道的阻力也会因此减小。因此一些医生认为上颌扩弓可以治疗儿童呼吸睡眠暂停综合征。最近研究发现，SARPE治疗后的成年患者睡眠呼吸暂停低通气指数（apnea hypopnea index，AHI）下降了56.2%，OSAHS的临床症状也得到了缓解。MARPE治疗可以有效增加鼻腔、鼻咽的容积和上气道的横截面积，尤其在鼻腔。这既促进了鼻呼吸，也保证了扩弓的稳定性。
有研究发现鼻腔容积在扩弓后及扩弓后1年内分别增加了9.9%和5.5%，总共增加15.4%。鼻咽容积分别增加了6.4%和4.1%，总共增加10.5%。在正畸治疗结束后的保持阶段（即前文所述“扩弓后1年”）气道容积的增加可能是由于鼻腔侧壁在扩弓后的适应性改变所导致。鼻腔容积的增加比鼻咽更明显，可能是因为扩弓螺旋放置的位置在鼻腔正下方，会产生直接影响。而鼻咽容积不会直接被影响。
Garcez等曾报道，一运动员在接受MSE治疗后，腭部水平向打开5.91mm，鼻咽气道容积增加了31%，对其呼吸功能和运动表现力都有显著的正向影响。研究表明，上颌骨后部和鼻腔上下部的宽度增加更为明显，并且可以增加鼻部的通气量，减少鼻部气流的阻力。
3.5MSE治疗的稳定性
有研究报道，年轻成人上颌微种植钉辅助上颌扩弓的成功率为86.96%，治疗结束后为期30个月随访观察，其治疗效果稳定。Abedini等与Lim等的研究得出相似的结论，治疗1年后扩弓效果稳定。MSE对气道的正面影响在1年后效果仍得以维持。上颌后牙在扩弓中的颊倾是导致扩弓治疗不稳定的最主要因素之一，不同于传统的牙支持式快速扩弓，MSE以微种植钉作为支抗，穿透双层骨皮质的微种植钉在力学性能上更加稳定，可以产生更平行的扩弓效果、更多的骨效应，同时减少上颌后牙的颊倾。而平行扩弓可以增加后牙的扩弓量及治疗的稳定性。扩弓治疗效果的远期稳定性目前尚无相关研究报道。
4.MSE可能存在的风险
4.1美学风险
MSE治疗在打开腭中缝的同时伴随着鼻腔宽度的增加，相较其他MAPRE的设计，MSE在鼻腔宽度上的增加量更大，因双层骨皮质的穿透，可以产生更加平行的扩弓效果，甚至打开额上颌缝，引起鼻根宽度的增加。对MSE治疗后的患者行软组织分析，治疗后，上颌周围区域，包括鼻旁、唇、双颊的软组织向两侧向前扩张，并在治疗1年后仍保持稳定。MSE这种强大、稳定的扩弓效应可以有效改善上颌骨性宽度不足的问题，但同时带来的鼻翼、鼻根宽度的增加与目前主流审美崇尚的“窄鼻翼，高鼻梁”相悖，可能存在潜在的美学风险，引发医疗纠纷。
值得注意的是，MSE的扩弓并不是完全对称的，在ANS点上，横向移动量较大的一侧相对于移动量较小的一侧平均增大约1.1mm。不对称扩弓形成机制尚不明确，可能与双侧骨缝的阻力不同、骨密度不完全一致，以及单侧后牙反牙合患者双侧咀嚼力的差异等因素有关。扩弓存在的不对称性对患者的外貌是否有影响、是否会造成医源性的偏颌，仍需要进一步研究。
4.2牙周风险
研究表明，MSE通过4个相互平行的种植钉将力直接传递到上颌骨，磨牙颊倾的影响意义则微小。另一项研究与此持相反的观点，与黏膜-骨支持式的设计相比，MSE的牙-骨支持式设计造成的磨牙颊倾更明显，上颌颊侧骨板厚度、高度减少更明显，骨开裂发生率更高。扩弓后，上颌第一前磨牙颊侧骨板变薄，牙槽嵴高度下降，因此有学者建议，对于扩弓前第一前磨牙处颊侧骨板厚度不足，牙槽嵴高度不足的患者，在治疗过程中应密切关注骨开裂情况。上颌横向宽度不足的患者，上颌磨牙多数存在代偿性的颊倾，扩弓后进一步的颊倾，对牙周支持组织无疑是一个巨大的挑战。
4.3种植钉植入的风险
腭大动脉出腭大孔后，在腭黏膜下穿行，向前进入切牙管，因此要求植入者熟悉解剖结构，在局部麻醉及植入种植钉时，避开血管。在腭部植入种植钉的松动脱落风险较低，成功率约为92%。尽管如此，MSE需要保证4颗种植钉稳定，同时发挥作用，理论上成功率应低于92%。此外，因腭部扩弓装置增加了清洁的难度，增加种植钉脱落的风险，成功率可能进一步降低。目前对MSE的成功率尚无文献报导，待进一步研究；与MSE类似的MARPE装置成功率约为84.2%～86.96%。
微种植钉植入角度与骨面不垂直或在扩弓过程中发生弯曲后，微种植钉和骨的接触面应力分布不均，其扩弓的横向作用力就会被分散，横向扩弓的量也会相应减少。在打开腭中缝的过程中，种植钉可能因承受较大的矫形力而发生弯曲。此外，因MSE的安装要求尽量靠近腭黏膜，导致在过窄且高拱的上腭难以安装。
5.结语
MSE作为MARPE技术代表性装置之一，已实现了商品化，操作简便高效，治疗效果明确。由于其微种植钉穿透双层骨皮质和扩弓螺旋放置部位靠后等特点，MSE可以获得更多的骨效应，且治疗效果稳定，因而得到了越来越广泛的应用。但MSE在临床应用时间较短，是否存在其他并发症及副作用仍待进一步研究，临床应用中应全面考虑风险与效益。
