近年來,正畸的治療理念和目標正悄然改變,隨著計算機技術、自控機加工技術、各種成像手段在正畸領域的發展和應用,正畸臨床的診斷和治療逐漸從二維平面向五維空間發展。在基礎研究方面,錯牙合畸形的發生機理和矯治機制成為近年來的研究熱點,并逐漸走向細胞、分子水平;跨學科合作試驗成為正畸學基礎研究迅速發展的一個重要推動力。
口腔正畸 錯牙合畸形 正畸牙移動
隨著社會的不斷發展,人們的審美意識和對生于其具有輻射量低,軸向位圖像更清晰,使用操作簡活品質的要求越來越高,對錯牙合畸形的矯治要求也單,口腔科應用方便,購買和維護費用低廉等優更加迫切,這為中國口腔正畸學的蓬勃發展提供了點,在顱頜面區域的應用已被廣泛接受。目前,前所未有的時機和條件。而近年來服務理念的加強CBCT在正畸學中的應用主要有頭顱正、側位分析,和醫患關系的改變,更為新時代的正畸醫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。2010年3月,中華口腔醫學會列的三維分析,牙槽嵴形態和容積分析,治療前后口腔正畸專業委員會正式加入世界正畸聯盟,標志軟、硬組織重疊,顳下頜關節、上頜竇和上氣道結構著中國正畸學科與國際同行的學術交流進入新的階分析等。另外,CBCT還與三維照相、牙列數碼段。我們需要更新符合時代要求的治療理念與目模型以及計算機輔助設計與制造(CAD/CAM)等技標,采用并發展新的正畸診斷及治療技術。另一方術結合,在臨床中進行軟硬組織的三維重建和分析,面,正畸相關病因、矯治機制的基礎研究,更見證了明確診斷與治療等問題,最終達到理想的效果。我國生物醫學領域的發展。
隨著正畸醫生對錯牙合畸形認識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的應運而生使得顱面部形態學影像發生了從二維平面向三維空間的巨大轉變。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,使用操作簡單,口腔科應用方便,購買和維護費用低廉等優點,在顱頜面區域的應用已被廣泛接受。目前,CBCT在正畸學中的應用主要有頭顱正、側位分析,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,牙槽嵴形態和容積分析,治療前后軟、硬組織重疊,顳下頜關節、上頜竇和上氣道結構分析等。另外,CBCT還與三維照相、牙列數碼模型以及計算機輔助設計與制造(CAD/CAM)等技術結合,在臨床中進行軟硬組織的三維重建和分析,明確診斷與治療等問題,最終達到理想的效果。
1.1.2三維照相 三維照相是通過兩個或兩個以的鏡頭分別吸取不同方向的光線和影像,從而使得照片產生三維立體的效果。它可與CBCT圖像以融合,并與軟件系統聯合使用,進行面部生長發育的及邊緣學科的拓展,研究、正畸治療的診斷設計、正頜外科的手術設計及術后預測等,應用前景廣泛。我國研制的數字化近景立體攝影系統,由4臺改裝后的數碼相機、兩臺光柵投影儀、兩臺外接閃光燈及同步拍攝控制裝置等組成。4臺數碼相機拍攝3次,利用3D顯示卡和所開發的軟件系統即可重建出可任意旋轉、移動、縮放的面部軟組織三維圖像。目前,該技術以上海數造機電科技有限公司的3DSS(Thr Dimentional Sensing System)便攜式三維照相測量儀以及Adobe正在策劃的具有19支鏡頭的三維照相機為代表。
此外,廣泛應用于隱形矯治器制造,個性化舌側、唇側托槽生產,矯治弓絲機械手彎制等領域的CAD/CAM技術,通過CT、MRI,激光掃描,層析照相及Simpleware、Mimics軟件等對三維圖像進行生成及編輯處理的三維圖像采集及建模技術,以及最新的三維打印技術等,都將現代正畸學帶入了一個全新的三維立體時代。
1.2.1治療時機 隨著基礎研究與臨床實踐的逐漸深入,在許多正畸治療方法的應用時間上都出現了新的觀念。例如Pancherz等認為對于骨性Ⅱ類錯牙合患者,不應當將年齡作為選擇生長適應性矯正或手術方法的判斷因素。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,對高角患者和Ⅱ類亞類錯牙合患者最為有效,可以使邊緣Ⅱ類牙合患者避免手術。他發現在Ⅱ類錯牙合患者矯治中,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等提出對處于生長期的骨性Ⅲ類錯牙合患者實施早期手術治療可以取得較滿意的長期療效。其病例均為嚴重骨性錯頜畸形,并預計患者對矯形治療反應不佳。他們認為手術最佳時機為青少年生長高峰期的青春后期階段。早期手術對女性患者的心理健康尤為有價值。
1.2.2矯治效率 微種植支抗近幾年在臨床中的應用愈加廣泛,它可用于關閉拔牙間隙、切牙壓入、調整牙列中線、牽引阻生尖牙、壓入及近遠中移動磨牙、頜間支抗、調整上頜第三磨牙、糾正牙合平面等治療中,提高了矯治效率,對一些疑難病例的矯治也都取得了滿意的效果。在上頜兩側顴下嵴、下頜磨牙區前外斜嵴植入微種植釘,可對整體牙列進行移動,擴大了非拔牙矯治的范圍。
目前,對微種植體支抗定位系統的探索,使種植體支抗的應用更加簡單、安全、有效。例如,李宇等發明的一種正畸微種植釘植入定位裝置,通過將定位標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,讀出坐標值。利用種植槍輔助器確定植入位點并控制植入方向,從而將種植釘準確的植入。另外,CAD/CAM技術也已應用于微種植支抗的定位。
1.2.3 椅旁時間 托槽系統的摩擦力常常是阻礙牙齒移動的主要原因,為了減少牙齒移動的阻力、縮短療程,近年來,滑動摩擦力小、矯治力柔和、臨床操作方便、對口腔黏膜刺激小的自鎖托槽受到很多醫生和患者的歡迎。自鎖托槽可以直接將正畸弓絲鎖閉在托槽的槽溝內,免除了結扎鋼絲或橡皮圈對正畸弓絲的捆綁,能節省復診時的椅旁操作時間,達到更加快捷的目的。
1.3.1患者反應 正畸治療應充分考慮患者不同的機體條件,以制定個性化的治療方案。例如患者的年齡及健康狀況:青少年處于生長發育期,牙移動快;成年人生長終止,牙移動慢;全身健康情況差時也會影響牙齒移動。而患者不同的骨面型,如低角與高角,也會導致不同的治療反應。Baei等使用Herbst矯治器或頭帽治療Ⅱ類錯牙合,發現功能矯治器的理想患者為處于生長高峰期、嚴重下頜后縮(影響側貌)且下頜角小的Ⅱ類錯牙合患者。這類患者最有可能獲得良好的頦部軟組織側貌的改善。
1.3.2患者心理 在我國,隨著成人患者的增多,身心健康作為正畸治療的最高目標和患者內心的渴求正逐漸受到肯定和重視。醫師應特別注意成人、女性、消瘦、固持己見,嚴重睡眠不足者;通過詢問,排除精神病患者及有嚴重心理問題者;盡可能地了解患者的社會背景和心理活動,在咨詢和治療中與患者進行溝通并給予適當的心理輔導會使正畸治療取得更好的效果。
1.3.3患者感受 在現代生物-式的要求下,正畸治療不僅僅追求整齊的牙齒排列,更應充分考慮患者的外貌改善、身心健康,改善患者的就診體驗。因此,美觀正畸、舒適正畸成為我們應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80年代開始廣泛應用,它具有較高的強度和耐磨性,顏色穩定,改進的金屬槽溝更利于減小摩擦力。
②舌側矯治系統。現在的Ormco Cure舌側矯治器已經發展到第七代,并通過CAD/CAM技術的應用,對患者進行個體設計,使得患者的舒適感以及發音大為改善[31,32]。在舌側矯治器發展的同時,與之相關的間接粘結技術(indirect bonding)也因其定位更加準確的優點受到很多正畸醫生的歡迎。
③無托槽隱形矯治器。無托槽隱形矯治器利用CAD/CAM技術,通過一系列的透明活動矯治器來矯治錯牙合畸形,具有舒適、美觀和便于口腔衛生護理等優點。
舒適正畸:傳統牙齒矯正技術存在明顯的黏膜刺激、潰瘍發生頻繁以及復診后牙齒不適或疼痛,而這也是很多患者對正畸治療心存畏懼的原因。從金屬絲結扎到自鎖托槽,托槽體積變小,到加工水平的改進都提高了患者的舒適程度。同樣不容忽視的是臨床操作細節,如末端回彎的處理、長拔牙間隙處黏膜保護套管的使用、初次加力的力值大小等。另一方面,舒適的診療環境,如牙椅的各種視聽娛樂,候診區提供的圖書、玩具和餐飲等也有利于減輕患者的不安,提高治療滿意度。
隨著正畸學的快速發展,臨床醫生和患者對于診斷、預后、治療提出了更高的要求。在這個前提下,口腔正畸學的基礎研究的重點逐漸由實驗室(bench)轉向直接為臨床診療(bedside)服務。值得一提的是,跨學科合作試驗將各基礎學科,如遺傳學、發育學、生物力學、力生物學、影像學、材料學等,應用于正畸的病因、治療機理、診斷等方面,成為正畸學基礎研究迅速發展的一個重要推動力。
由于牙頜面畸形遺傳模式的復雜性、遺傳因素和環境因素互相影響,錯牙合畸形致病基因的研究進展緩慢,以往多集中于表現型明顯的綜合征和牙齒發育異常,最近的研究集中于多種錯牙合畸形的基因多態性研究例如對原發性牙齒萌出異常。(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蛋白受體(PTH1R)變異有關。
如患者有后牙萌出不足,在排除了機械因素,如間隙不足、舌頭后墜等情況下,應對此類患者進行PTH1R等基因的分析,有針對的進行治療或者早期對其家庭成員進行早期干預即預防性正畸治療。要提醒臨床醫生注意的是,患牙不宜正畸移動,因此應該避免使用連續弓絲。
其他研究方向還包括對Ⅲ類錯牙合、腭向錯位尖牙、根吸收易感性以及牙移動的遺傳因素等錯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正畸力力系的分析不夠全面精確。三維計算模型,如三維有限元分析,雖然是正畸生物力學的一大進步,但因為其基礎是數學模型,其前提是各種數學簡化、假設,仍然需要實驗支持、驗證。目前一種新的三維正畸力測量裝置———正畸模擬器(the orthodontic simulator)已在研發之中。其上部分模擬牙弓中各牙齒,下部分為三維力感受器,它能復制出特定的錯牙合畸形類型,通過數據的收集和分析,得出正畸力某一時刻作用于牙弓內所有牙齒的三維力學信息。另外,一種可測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械感受系統的微芯片植入托槽中,為精確加力,真正實現計算機治療計劃設計,完成治療中力學實時反饋提供可能性。
2.2.2細胞力學加力技術 正畸牙移動的過程是生物對力學刺激反應的過程,對于其機理的研究已經進入了細胞、分子時代。為了解細胞如何對外界施加的力產生復雜的生物學效應,各種細胞加力設備應運而生。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胞,以模擬正畸治療中牙周膜的反應。氣壓脈動式細胞壓應力數控加載系統(由四川大學華西口腔醫院口腔疾病研究國家重點實驗室與四川大學生物力學工程實驗室合作開發)通過電腦控制的活塞,改變腔中的氣壓變化,從而對骨髓間充質干細胞(marrow stromalcell,MSC)加力,證明動壓力促進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途徑介導了這一力學傳導途徑,將生物力學帶入了分子水平。此外,一種微加力設備能對受力細胞應力強度反應進行高通量分析,并能與其他微型技術聯合以控制細胞外基質、流體剪切力、化學刺激等,從而使大規模機械生物學培養參數的平行組合式分析成為可能。
而細胞分子加力技術因其加力力值和加力位點的精準性為細胞力學的進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。微吸管吸吮技術是發展較早的一種技術,利用微吸管產生的負壓(0.1~1000Pa)對細胞加力,在加力的同時可以用高分辨率顯微鏡觀測細胞膜進入微吸管部分的形變。另外,利用光蝕刻技術可以制作有序排列的微圖案基質,利用微懸臂的形變來計算細胞受力的大小。此外,原子力顯微鏡、激光光鑷、磁珠受體等技術也在正畸牙移動和力學傳導的機制研究中有廣泛的應用前景。Schwartz等報道了模仿蜘蛛絲蛋白結構,構建vinculin生物力學感受器以精確測量細胞內pN 級應力,為分子水平生物力學的發展打開了新的篇章。
正畸醫生常常投入大量的時間和精力彎制弓絲,而隨著計算機和影像學技術的發展,OraMetrix公司運用CAD/CAM 技術,發明了SureSmiles系統,通過弓絲彎制機(SureSmile Wire-BendingRobot),使弓絲彎制這一復雜的過程程序化,可精確控制弓絲彎制角度和扭轉度到1°,彎制的曲到0.1mm,在最大程度上控制和移動牙齒,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]。它主要由自增強型聚合物(self-reinforcing polymer)聚亞苯基構成。該新型聚合物因其致密的分子結構而使弓絲具有高回彈性、高延展性等即刻機械性能。這種弓絲能接近患者牙齒的顏色,具有很好的美學性能。
相信在未來正畸學的發展當中,隨著對牙移動過程中力學傳導與生物反應的深入了解以及CAD/CAM 等技術的應用,正畸臨床檢查、診斷及治療手段會更加完善,正畸治療將進入一個更加舒適、美觀、快捷、有效、安全的時代。
參考文獻(略)
趙志河,男,主任醫師,教授, 醫學博士,博士生導師,四川大學華西口腔醫院口腔正畸科主任,四川省杰出青年基金獲得者,四川省醫藥衛生學術技術帶頭人,中華口腔醫學會口腔正畸專業委員會常委,中國力學學會生物力學專業委員會委員。主要從事口腔生物力學的研究,主持國家及部省級科研項目11項。發表論文58篇,主(參)編專著6部。主要作者簡介: