趙志河:口腔正畸臨床及基礎(chǔ)研究新進(jìn)展
近年來,正畸的治療理念和目標(biāo)正悄然改變,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、自控機(jī)加工技術(shù)、各種成像手段在正畸領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用,正畸臨床的診斷和治療逐漸從二維平面向五維空間發(fā)展。在基礎(chǔ)研究方面,錯(cuò)牙合畸形的發(fā)生機(jī)理和矯治機(jī)制成為近年來的研究熱點(diǎn),并逐漸走向細(xì)胞、分子水平;跨學(xué)科合作試驗(yàn)成為正畸學(xué)基礎(chǔ)研究迅速發(fā)展的一個(gè)重要推動(dòng)力。
口腔正畸 錯(cuò)牙合畸形 正畸牙移動(dòng)
隨著社會(huì)的不斷發(fā)展,人們的審美意識(shí)和對(duì)生于其具有輻射量低,軸向位圖像更清晰,使用操作簡(jiǎn)活品質(zhì)的要求越來越高,對(duì)錯(cuò)牙合畸形的矯治要求也單,口腔科應(yīng)用方便,購買和維護(hù)費(fèi)用低廉等優(yōu)更加迫切,這為中國(guó)口腔正畸學(xué)的蓬勃發(fā)展提供了點(diǎn),在顱頜面區(qū)域的應(yīng)用已被廣泛接受。目前,前所未有的時(shí)機(jī)和條件。而近年來服務(wù)理念的加強(qiáng)CBCT在正畸學(xué)中的應(yīng)用主要有頭顱正、側(cè)位分析,和醫(yī)患關(guān)系的改變,更為新時(shí)代的正畸醫(yī)師提出了顱頜面骨骼重建,阻生牙位置的判斷,面部分析,牙嶄新的要求和挑戰(zhàn)。2010年3月,中華口腔醫(yī)學(xué)會(huì)列的三維分析,牙槽嵴形態(tài)和容積分析,治療前后口腔正畸專業(yè)委員會(huì)正式加入世界正畸聯(lián)盟,標(biāo)志軟、硬組織重疊,顳下頜關(guān)節(jié)、上頜竇和上氣道結(jié)構(gòu)著中國(guó)正畸學(xué)科與國(guó)際同行的學(xué)術(shù)交流進(jìn)入新的階分析等。另外,CBCT還與三維照相、牙列數(shù)碼段。我們需要更新符合時(shí)代要求的治療理念與目模型以及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造(CAD/CAM)等技標(biāo),采用并發(fā)展新的正畸診斷及治療技術(shù)。另一方術(shù)結(jié)合,在臨床中進(jìn)行軟硬組織的三維重建和分析,面,正畸相關(guān)病因、矯治機(jī)制的基礎(chǔ)研究,更見證了明確診斷與治療等問題,最終達(dá)到理想的效果。我國(guó)生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展。
隨著正畸醫(yī)生對(duì)錯(cuò)牙合畸形認(rèn)識(shí)程度的加深臨床診斷和治療已由單純的二維平面向五維空間延伸。
1.1.1 錐形束CT成像(cone-beam computedtomography,CBCT)。錐狀束CT的應(yīng)運(yùn)而生使得顱面部形態(tài)學(xué)影像發(fā)生了從二維平面向三維空間的巨大轉(zhuǎn)變。CBCT作為從二維到三維的橋梁,由于其具有輻射量低,軸向位圖像更清晰,使用操作簡(jiǎn)單,口腔科應(yīng)用方便,購買和維護(hù)費(fèi)用低廉等優(yōu)點(diǎn),在顱頜面區(qū)域的應(yīng)用已被廣泛接受。目前,CBCT在正畸學(xué)中的應(yīng)用主要有頭顱正、側(cè)位分析,顱頜面骨骼重建,阻生牙位置的判斷,面部分析,牙列的三維分析,牙槽嵴形態(tài)和容積分析,治療前后軟、硬組織重疊,顳下頜關(guān)節(jié)、上頜竇和上氣道結(jié)構(gòu)分析等。另外,CBCT還與三維照相、牙列數(shù)碼模型以及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造(CAD/CAM)等技術(shù)結(jié)合,在臨床中進(jìn)行軟硬組織的三維重建和分析,明確診斷與治療等問題,最終達(dá)到理想的效果。
1.1.2三維照相 三維照相是通過兩個(gè)或兩個(gè)以的鏡頭分別吸取不同方向的光線和影像,從而使得照片產(chǎn)生三維立體的效果。它可與CBCT圖像以融合,并與軟件系統(tǒng)聯(lián)合使用,進(jìn)行面部生長(zhǎng)發(fā)育的及邊緣學(xué)科的拓展,研究、正畸治療的診斷設(shè)計(jì)、正頜外科的手術(shù)設(shè)計(jì)及術(shù)后預(yù)測(cè)等,應(yīng)用前景廣泛。我國(guó)研制的數(shù)字化近景立體攝影系統(tǒng),由4臺(tái)改裝后的數(shù)碼相機(jī)、兩臺(tái)光柵投影儀、兩臺(tái)外接閃光燈及同步拍攝控制裝置等組成。4臺(tái)數(shù)碼相機(jī)拍攝3次,利用3D顯示卡和所開發(fā)的軟件系統(tǒng)即可重建出可任意旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)、縮放的面部軟組織三維圖像。目前,該技術(shù)以上海數(shù)造機(jī)電科技有限公司的3DSS(Thr Dimentional Sensing System)便攜式三維照相測(cè)量?jī)x以及Adobe正在策劃的具有19支鏡頭的三維照相機(jī)為代表。
此外,廣泛應(yīng)用于隱形矯治器制造,個(gè)性化舌側(cè)、唇側(cè)托槽生產(chǎn),矯治弓絲機(jī)械手彎制等領(lǐng)域的CAD/CAM技術(shù),通過CT、MRI,激光掃描,層析照相及Simpleware、Mimics軟件等對(duì)三維圖像進(jìn)行生成及編輯處理的三維圖像采集及建模技術(shù),以及最新的三維打印技術(shù)等,都將現(xiàn)代正畸學(xué)帶入了一個(gè)全新的三維立體時(shí)代。
1.2.1治療時(shí)機(jī) 隨著基礎(chǔ)研究與臨床實(shí)踐的逐漸深入,在許多正畸治療方法的應(yīng)用時(shí)間上都出現(xiàn)了新的觀念。例如Pancherz等認(rèn)為對(duì)于骨性Ⅱ類錯(cuò)牙合患者,不應(yīng)當(dāng)將年齡作為選擇生長(zhǎng)適應(yīng)性矯正或手術(shù)方法的判斷因素。他提出Herbst矯治器是目前研究分析最詳盡的功能矯治器之一,適用于青春期晚期及年輕成人患者,對(duì)高角患者和Ⅱ類亞類錯(cuò)牙合患者最為有效,可以使邊緣Ⅱ類牙合患者避免手術(shù)。他發(fā)現(xiàn)在Ⅱ類錯(cuò)牙合患者矯治中,年輕成人骨骼改變較青少年少,但牙齒改變比例較青少年大。又例如,Viegas等提出對(duì)處于生長(zhǎng)期的骨性Ⅲ類錯(cuò)牙合患者實(shí)施早期手術(shù)治療可以取得較滿意的長(zhǎng)期療效。其病例均為嚴(yán)重骨性錯(cuò)頜畸形,并預(yù)計(jì)患者對(duì)矯形治療反應(yīng)不佳。他們認(rèn)為手術(shù)最佳時(shí)機(jī)為青少年生長(zhǎng)高峰期的青春后期階段。早期手術(shù)對(duì)女性患者的心理健康尤為有價(jià)值。
1.2.2矯治效率 微種植支抗近幾年在臨床中的應(yīng)用愈加廣泛,它可用于關(guān)閉拔牙間隙、切牙壓入、調(diào)整牙列中線、牽引阻生尖牙、壓入及近遠(yuǎn)中移動(dòng)磨牙、頜間支抗、調(diào)整上頜第三磨牙、糾正牙合平面等治療中,提高了矯治效率,對(duì)一些疑難病例的矯治也都取得了滿意的效果。在上頜兩側(cè)顴下嵴、下頜磨牙區(qū)前外斜嵴植入微種植釘,可對(duì)整體牙列進(jìn)行移動(dòng),擴(kuò)大了非拔牙矯治的范圍。
目前,對(duì)微種植體支抗定位系統(tǒng)的探索,使種植體支抗的應(yīng)用更加簡(jiǎn)單、安全、有效。例如,李宇等發(fā)明的一種正畸微種植釘植入定位裝置,通過將定位標(biāo)尺固定在患者擬植入部位的弓絲上,拍攝X光片。在X光片上確定最佳植入位點(diǎn),讀出坐標(biāo)值。利用種植槍輔助器確定植入位點(diǎn)并控制植入方向,從而將種植釘準(zhǔn)確的植入。另外,CAD/CAM技術(shù)也已應(yīng)用于微種植支抗的定位。
1.2.3 椅旁時(shí)間 托槽系統(tǒng)的摩擦力常常是阻礙牙齒移動(dòng)的主要原因,為了減少牙齒移動(dòng)的阻力、縮短療程,近年來,滑動(dòng)摩擦力小、矯治力柔和、臨床操作方便、對(duì)口腔黏膜刺激小的自鎖托槽受到很多醫(yī)生和患者的歡迎。自鎖托槽可以直接將正畸弓絲鎖閉在托槽的槽溝內(nèi),免除了結(jié)扎鋼絲或橡皮圈對(duì)正畸弓絲的捆綁,能節(jié)省復(fù)診時(shí)的椅旁操作時(shí)間,達(dá)到更加快捷的目的。
1.3.1患者反應(yīng) 正畸治療應(yīng)充分考慮患者不同的機(jī)體條件,以制定個(gè)性化的治療方案。例如患者的年齡及健康狀況:青少年處于生長(zhǎng)發(fā)育期,牙移動(dòng)快;成年人生長(zhǎng)終止,牙移動(dòng)慢;全身健康情況差時(shí)也會(huì)影響牙齒移動(dòng)。而患者不同的骨面型,如低角與高角,也會(huì)導(dǎo)致不同的治療反應(yīng)。Baei等使用Herbst矯治器或頭帽治療Ⅱ類錯(cuò)牙合,發(fā)現(xiàn)功能矯治器的理想患者為處于生長(zhǎng)高峰期、嚴(yán)重下頜后縮(影響側(cè)貌)且下頜角小的Ⅱ類錯(cuò)牙合患者。這類患者最有可能獲得良好的頦部軟組織側(cè)貌的改善。
1.3.2患者心理 在我國(guó),隨著成人患者的增多,身心健康作為正畸治療的最高目標(biāo)和患者內(nèi)心的渴求正逐漸受到肯定和重視。醫(yī)師應(yīng)特別注意成人、女性、消瘦、固持己見,嚴(yán)重睡眠不足者;通過詢問,排除精神病患者及有嚴(yán)重心理問題者;盡可能地了解患者的社會(huì)背景和心理活動(dòng),在咨詢和治療中與患者進(jìn)行溝通并給予適當(dāng)?shù)男睦磔o導(dǎo)會(huì)使正畸治療取得更好的效果。
1.3.3患者感受 在現(xiàn)代生物-式的要求下,正畸治療不僅僅追求整齊的牙齒排列,更應(yīng)充分考慮患者的外貌改善、身心健康,改善患者的就診體驗(yàn)。因此,美觀正畸、舒適正畸成為我們應(yīng)該追求的新的治療理念。
美觀正畸:①透明陶瓷托槽。陶瓷托槽于20世紀(jì)80年代開始廣泛應(yīng)用,它具有較高的強(qiáng)度和耐磨性,顏色穩(wěn)定,改進(jìn)的金屬槽溝更利于減小摩擦力。
②舌側(cè)矯治系統(tǒng)。現(xiàn)在的Ormco Cure舌側(cè)矯治器已經(jīng)發(fā)展到第七代,并通過CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用,對(duì)患者進(jìn)行個(gè)體設(shè)計(jì),使得患者的舒適感以及發(fā)音大為改善[31,32]。在舌側(cè)矯治器發(fā)展的同時(shí),與之相關(guān)的間接粘結(jié)技術(shù)(indirect bonding)也因其定位更加準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)受到很多正畸醫(yī)生的歡迎。
③無托槽隱形矯治器。無托槽隱形矯治器利用CAD/CAM技術(shù),通過一系列的透明活動(dòng)矯治器來矯治錯(cuò)牙合畸形,具有舒適、美觀和便于口腔衛(wèi)生護(hù)理等優(yōu)點(diǎn)。
舒適正畸:傳統(tǒng)牙齒矯正技術(shù)存在明顯的黏膜刺激、潰瘍發(fā)生頻繁以及復(fù)診后牙齒不適或疼痛,而這也是很多患者對(duì)正畸治療心存畏懼的原因。從金屬絲結(jié)扎到自鎖托槽,托槽體積變小,到加工水平的改進(jìn)都提高了患者的舒適程度。同樣不容忽視的是臨床操作細(xì)節(jié),如末端回彎的處理、長(zhǎng)拔牙間隙處黏膜保護(hù)套管的使用、初次加力的力值大小等。另一方面,舒適的診療環(huán)境,如牙椅的各種視聽娛樂,候診區(qū)提供的圖書、玩具和餐飲等也有利于減輕患者的不安,提高治療滿意度。
隨著正畸學(xué)的快速發(fā)展,臨床醫(yī)生和患者對(duì)于診斷、預(yù)后、治療提出了更高的要求。在這個(gè)前提下,口腔正畸學(xué)的基礎(chǔ)研究的重點(diǎn)逐漸由實(shí)驗(yàn)室(bench)轉(zhuǎn)向直接為臨床診療(bedside)服務(wù)。值得一提的是,跨學(xué)科合作試驗(yàn)將各基礎(chǔ)學(xué)科,如遺傳學(xué)、發(fā)育學(xué)、生物力學(xué)、力生物學(xué)、影像學(xué)、材料學(xué)等,應(yīng)用于正畸的病因、治療機(jī)理、診斷等方面,成為正畸學(xué)基礎(chǔ)研究迅速發(fā)展的一個(gè)重要推動(dòng)力。
由于牙頜面畸形遺傳模式的復(fù)雜性、遺傳因素和環(huán)境因素互相影響,錯(cuò)牙合畸形致病基因的研究進(jìn)展緩慢,以往多集中于表現(xiàn)型明顯的綜合征和牙齒發(fā)育異常,最近的研究集中于多種錯(cuò)牙合畸形的基因多態(tài)性研究例如對(duì)原發(fā)性牙齒萌出異常。(irmarpy11222的病因及診斷手段的研究)filfiPFE taureoeruonp22。PFE是以非綜合征性原發(fā)性恒牙萌出不足為特征。后牙開牙合,面部垂直高度正常。譜系研究表明PFE為常染色體顯性遺傳病,并且與甲狀旁腺相關(guān)蛋白受體(PTH1R)變異有關(guān)。
如患者有后牙萌出不足,在排除了機(jī)械因素,如間隙不足、舌頭后墜等情況下,應(yīng)對(duì)此類患者進(jìn)行PTH1R等基因的分析,有針對(duì)的進(jìn)行治療或者早期對(duì)其家庭成員進(jìn)行早期干預(yù)即預(yù)防性正畸治療。要提醒臨床醫(yī)生注意的是,患牙不宜正畸移動(dòng),因此應(yīng)該避免使用連續(xù)弓絲。
其他研究方向還包括對(duì)Ⅲ類錯(cuò)牙合、腭向錯(cuò)位尖牙、根吸收易感性以及牙移動(dòng)的遺傳因素等錯(cuò)牙合畸形病因的探索。
2.2.1牙受力分析 眾所周知,正畸治療中很多不必要的副作用都是由于對(duì)正畸力力系的分析不夠全面精確。三維計(jì)算模型,如三維有限元分析,雖然是正畸生物力學(xué)的一大進(jìn)步,但因?yàn)槠浠A(chǔ)是數(shù)學(xué)模型,其前提是各種數(shù)學(xué)簡(jiǎn)化、假設(shè),仍然需要實(shí)驗(yàn)支持、驗(yàn)證。目前一種新的三維正畸力測(cè)量裝置———正畸模擬器(the orthodontic simulator)已在研發(fā)之中。其上部分模擬牙弓中各牙齒,下部分為三維力感受器,它能復(fù)制出特定的錯(cuò)牙合畸形類型,通過數(shù)據(jù)的收集和分析,得出正畸力某一時(shí)刻作用于牙弓內(nèi)所有牙齒的三維力學(xué)信息。另外,一種可測(cè)量力和力矩的智能托槽(smart bracket)模型也處于建立階段,該模型將包含微電子機(jī)械感受系統(tǒng)的微芯片植入托槽中,為精確加力,真正實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)治療計(jì)劃設(shè)計(jì),完成治療中力學(xué)實(shí)時(shí)反饋提供可能性。
2.2.2細(xì)胞力學(xué)加力技術(shù) 正畸牙移動(dòng)的過程是生物對(duì)力學(xué)刺激反應(yīng)的過程,對(duì)于其機(jī)理的研究已經(jīng)進(jìn)入了細(xì)胞、分子時(shí)代。為了解細(xì)胞如何對(duì)外界施加的力產(chǎn)生復(fù)雜的生物學(xué)效應(yīng),各種細(xì)胞加力設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生。例如,李宇等利用重物直接加載于多孔PLGA支架膜中的牙周膜細(xì)胞,以模擬正畸治療中牙周膜的反應(yīng)。氣壓脈動(dòng)式細(xì)胞壓應(yīng)力數(shù)控加載系統(tǒng)(由四川大學(xué)華西口腔醫(yī)院口腔疾病研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室與四川大學(xué)生物力學(xué)工程實(shí)驗(yàn)室合作開發(fā))通過電腦控制的活塞,改變腔中的氣壓變化,從而對(duì)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(marrow stromalcell,MSC)加力,證明動(dòng)壓力促進(jìn)其成軟骨分化并證明分裂原活化蛋白激酶(mitogen activatedprotein kinase,MAPK)中的p38途徑介導(dǎo)了這一力學(xué)傳導(dǎo)途徑,將生物力學(xué)帶入了分子水平。此外,一種微加力設(shè)備能對(duì)受力細(xì)胞應(yīng)力強(qiáng)度反應(yīng)進(jìn)行高通量分析,并能與其他微型技術(shù)聯(lián)合以控制細(xì)胞外基質(zhì)、流體剪切力、化學(xué)刺激等,從而使大規(guī)模機(jī)械生物學(xué)培養(yǎng)參數(shù)的平行組合式分析成為可能。
而細(xì)胞分子加力技術(shù)因其加力力值和加力位點(diǎn)的精準(zhǔn)性為細(xì)胞力學(xué)的進(jìn)一步深入研究提供了可靠的手段,在近年的研究中備受矚目。微吸管吸吮技術(shù)是發(fā)展較早的一種技術(shù),利用微吸管產(chǎn)生的負(fù)壓(0.1~1000Pa)對(duì)細(xì)胞加力,在加力的同時(shí)可以用高分辨率顯微鏡觀測(cè)細(xì)胞膜進(jìn)入微吸管部分的形變。另外,利用光蝕刻技術(shù)可以制作有序排列的微圖案基質(zhì),利用微懸臂的形變來計(jì)算細(xì)胞受力的大小。此外,原子力顯微鏡、激光光鑷、磁珠受體等技術(shù)也在正畸牙移動(dòng)和力學(xué)傳導(dǎo)的機(jī)制研究中有廣泛的應(yīng)用前景。Schwartz等報(bào)道了模仿蜘蛛絲蛋白結(jié)構(gòu),構(gòu)建vinculin生物力學(xué)感受器以精確測(cè)量細(xì)胞內(nèi)pN 級(jí)應(yīng)力,為分子水平生物力學(xué)的發(fā)展打開了新的篇章。
正畸醫(yī)生常常投入大量的時(shí)間和精力彎制弓絲,而隨著計(jì)算機(jī)和影像學(xué)技術(shù)的發(fā)展,OraMetrix公司運(yùn)用CAD/CAM 技術(shù),發(fā)明了SureSmiles系統(tǒng),通過弓絲彎制機(jī)(SureSmile Wire-BendingRobot),使弓絲彎制這一復(fù)雜的過程程序化,可精確控制弓絲彎制角度和扭轉(zhuǎn)度到1°,彎制的曲到0.1mm,在最大程度上控制和移動(dòng)牙齒,大大提高了工作效率,縮短療程,增加治療精確度。另外一個(gè)最新的專利是透明全聚合物熱成形弓絲[58]。它主要由自增強(qiáng)型聚合物(self-reinforcing polymer)聚亞苯基構(gòu)成。該新型聚合物因其致密的分子結(jié)構(gòu)而使弓絲具有高回彈性、高延展性等即刻機(jī)械性能。這種弓絲能接近患者牙齒的顏色,具有很好的美學(xué)性能。
相信在未來正畸學(xué)的發(fā)展當(dāng)中,隨著對(duì)牙移動(dòng)過程中力學(xué)傳導(dǎo)與生物反應(yīng)的深入了解以及CAD/CAM 等技術(shù)的應(yīng)用,正畸臨床檢查、診斷及治療手段會(huì)更加完善,正畸治療將進(jìn)入一個(gè)更加舒適、美觀、快捷、有效、安全的時(shí)代。
參考文獻(xiàn)(略)
主要作者簡(jiǎn)介:
趙志河,男,主任醫(yī)師,教授, 醫(yī)學(xué)博士,博士生導(dǎo)師,四川大學(xué)華西口腔醫(yī)院口腔正畸科主任,四川省杰出青年基金獲得者,四川省醫(yī)藥衛(wèi)生學(xué)術(shù)技術(shù)帶頭人,中華口腔醫(yī)學(xué)會(huì)口腔正畸專業(yè)委員會(huì)常委,中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)生物力學(xué)專業(yè)委員會(huì)委員。主要從事口腔生物力學(xué)的研究,主持國(guó)家及部省級(jí)科研項(xiàng)目11項(xiàng)。發(fā)表論文58篇,主(參)編專著6部。
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