Damon Q自锁托槽在数字化牙颌模型上的模拟定位研究

万贤凤 张文斌 章锦才 段培佳

1.广东省口腔医院正畸科，广州 510280；2.西安恒惠科技有限公司，西安 710075；3.广东省口腔医院牙周病科，广州 510280

随着科学技术的发展，三维数字化牙颌模型以其存储方便、精度较高、测量方便等优点，越来越受到正畸医生的青睐[1-4]。在数字化模型上进行托槽定位成为近年来国内外数字化正畸技术的热点问题。目前，国内对在数字化牙颌模型上进行托槽模拟定位，用软件制作完成弓丝以模拟正畸矫治后效果的研究还较少。本研究应用激光扫描的牙冠与锥形束CT重建的牙根和颌骨进行整合，建立包括牙冠、牙根和颌骨在内的三维数字化牙颌模型，利用工程软件绘制真实大小的Damon Q自锁托槽，在整合模型上比较数字化Damon Q自锁托槽含牙根信息托槽定位法以及托槽高度定位法模拟矫治效果的差异。通过美国正畸目标评分系统（American board of orthodontics objective grading system，ABO-OGS）的3项标准（边缘嵴高度、牙齿排齐、牙根平行度）评估模拟矫治后的矫治效果，探讨数字化托槽模拟定位的准确性以及今后临床应用的可行性。

1 材料和方法

1.1 材料

NewTom 3G锥形束CT（QR SRL公司，意大利）；扫描系统：3Shape D700五轴三维激光扫描仪（3Shape公司，丹麦）；计算机硬件系统：Intel Core 2 Duo mit 2.0 GHz处理器，内存2 GB，硬盘500 GB；计算机软件：OrthoRx软件。

选择广东省口腔医院正畸科应用西安恒惠科技有限公司无托槽隐形矫治技术进行矫治的错 畸形患者15例，其中男性3例，女性12例，年龄23～38岁，平均27.7岁；其中安氏Ⅰ类错 畸形患者9例，安氏Ⅱ类错 畸形患者6例。纳入标准：恒牙列，牙列完整（28～32颗牙齿），无多生牙和畸形牙，无根管治疗及唇颊侧充填牙齿，牙齿无过度磨耗，无金属修复体。排除标准：锥形束CT图像不清晰。所有患者知情同意后签署知情同意书再进行研究。

1.2 方法

1.2.1 数字化三维牙颌模型的建立 参照参考文献[5]的方法建立数字化三维牙颌模型。

1.2.2 数字化托槽 采用美国Ormco公司的Da-mon Q自锁托槽，槽沟尺寸为0.711 2 mm×0.558 8 mm。将从厂家取得的Damon Q托槽建立数字化模型，转化成stl文件，导入OrthoRx软件中。

1.2.3 用托槽高度定位法进行托槽定位 采用托槽高度定位法对15个数字化牙颌模型上的全口牙齿进行托槽模拟定位。从上颌中切牙至上颌第二磨牙的托槽高度分别为4.5、4.0、4.5、4.0、3.5、2.5、2.0 mm，从下颌中切牙至下颌第二磨牙的托槽高度分别为3.5、3.5、4.0、3.5、3.0、2.0、2.0 mm。各牙临床冠长轴位置的确定方法如下：上下颌切牙的临床冠长轴位于切嵴上，上下颌尖牙的临床冠长轴位于唇轴嵴上，上下颌第一及第二前磨牙的临床冠长轴位于颊轴嵴上，上下颌磨牙的临床冠长轴位于颊面主发育沟上。本研究采用目测法按照上述位置参考寻找各牙的临床冠长轴。

1.2.4 用含牙根信息托槽定位法进行托槽定位 采用含牙根信息托槽定位法对15个数字化牙颌模型上的全口牙齿进行托槽模拟定位。为了可以精确定位每颗牙齿，由西安恒惠科技有限公司开发了基于每颗牙齿基本信息的新的托槽定位软件工具，该工具可以显示每颗牙齿的牙冠及牙根信息，通过移动不同的平面进行托槽定位。该方法即为含牙根信息托槽定位法，本研究即利用该方法对15个数字化牙颌模型上全口牙齿进行托槽模拟定位。每个数字化模型进行托槽定位3次，每次间隔时间为2周，每次托槽定位后的数据用软件保存。

1.2.5 模拟排牙形成矫治后牙颌模型 由西安恒惠科技有限公司开发出新的模拟矫治后效果的软件，利用该软件将牙齿沿弓丝方向排列成无邻牙碰撞、无牙齿间隙的牙列，形成模拟的最终矫治状态。保存模拟矫治后的状态。

1.2.6 ABO-OGS测量方法与标准 在计算机软件上使用目测法对研究模型各种托槽定位方法正畸模拟治疗前后的数字化模型进行测量。参照ABO-OGS标准，测量指标包括3项：牙齿排列、后牙边缘嵴高度和牙根平行度。每个病例记录扣分牙位、各单项扣分及总扣分。操作者在测量前要求熟悉使用OrthoRx软件。每个病例的测量间隔时间为2周，重复测量3次，取3次测量的均值。

1.2.7 统计学分析 使用SPSS 19.0软件进行统计学分析。采用重复测量资料方差分析对牙齿排齐、边缘嵴高度、牙根平行度3项测量指标及综合指标进行分析，比较矫治前和两种不同的托槽模拟定位方法模拟矫治后的效果。因不满足球对称检验，所以采用校正的Greenhouse-Geisser检验，检验水准为双侧α=0.05。

2 结果

两种托槽定位方法（含牙根信息托槽定位法设为方法一，托槽高度定位法设为方法二）模拟矫治前后ABO-OGS扣分（边缘嵴高度、牙齿排齐、牙根平行度及3项总扣分）见表1。

在边缘嵴高度方面，治疗前扣分均数为2.80±2.01，方法一虚拟矫治后的扣分均数为0.53±0.83，方法二虚拟矫治后扣分均数为0.27±0.46。重复测量资料方差分析检验结果显示：方法一及方法二虚拟矫治前后牙齿边缘嵴高度的差异均有统计学意义（F=22.691，P=0.000），两种托槽定位方法虚拟矫治后边缘嵴高度的扣分均小于治疗前扣分。

表1 模拟矫治前及两种方法矫治后扣分的比较Tab 1 Comparison of two methods between before and after simulated treatment

在牙齿排齐方面，治疗前扣分均数为10.80±5.06，方法一虚拟矫治后扣分均数为0.27±0.46，方法二为1.00±0.84。重复测量资料方差分析检验结果显示：方法一及方法二虚拟矫治前后牙齿排齐的差异均有统计学意义（F=67.144，P=0.000），两种托槽定位方法虚拟矫治后牙齿排齐扣分均小于治疗前扣分；且两种方法矫治后牙齿排齐扣分的差异有统计学意义（P＜0.05）。

在牙根平行度方面，治疗前扣分均数为0.47±1.13，方法一虚拟矫治后扣分均数为0.07±0.26，方法二为1.00±1.13。重复测量资料方差分析检验结果显示：方法一与方法二比较，两者矫治后牙根平行度扣分的差异有统计学意义（F=5.971，P=0.007），方法二牙根平行度扣分大于方法一。两种方法虚拟矫治前后牙根平行度的差异均无统计学意义，提示两种托槽定位方法虚拟矫治后牙根平行度方面未发生明显改善。

分析牙齿排齐、边缘嵴高度及牙根平行度3项总的扣分情况，治疗前均数为14.07±7.15，方法一虚拟矫治后总扣分均数为0.87±1.19，方法二为2.27±1.58。重复测量资料方差分析检验结果显示：方法一及方法二虚拟矫治前后3项总扣分的差异均有统计学意义（F=54.818，P=0.000），两种托槽定位方法虚拟矫治后3项总扣分均小于治疗前扣分；同时，两种方法矫治后3项总扣分的差异有统计学意义（P＜0.05），故可以认为方法一虚拟矫治后的效果较方法二更好。

3 讨论

随着计算机技术的飞速发展，大量的三维模型引入正畸界，有许多公司如OrthoCad、OrthoProof与O3DM等开发了软件程序，这些软件可以分析数字化模型的线性及角度参数。利用软件测量线距及角度提高了治疗计划及复诊的准确性。本研究重建了包含牙根信息的数字化三维牙颌模型，并开发了新的OrthoRx软件进行托槽模拟定位并模拟正畸矫治后效果。

托槽定位是否准确的检验标准是：按照该托槽定位后，牙齿在弓丝上排齐后的效果。鉴于此，本研究的软件工程师开发了特定的软件，该软件按照临床弓形图制作上下颌大、中、小号弓形，通过选择上下颌合适的弓形，将弓丝移动至与托槽匹配的位置，通过自动调整间隙使具有定位托槽的牙齿沿着上述弓丝滑动，排列为牙齿间无间隙及无碰撞的模拟矫治后状态。本研究根据模拟矫治后的状态，在计算机模型上进行ABO-OGS评分。

ABO-OGS评分系统包括8项独立的评分：牙齿排齐、边缘嵴高度、后牙颊舌向倾斜度、咬合接触、关系、覆盖、邻接接触关系及牙根平行度。本研究仅选择牙齿排齐、边缘嵴高度及牙根平行度这3个指标评估模拟矫治前后的情况，因为托槽定位与这3项的关系最为密切，且咬合接触、关系、覆盖等指标用目前的软件还无法准确评估。Israel等[6]用ABO-OGS标准评估OrthoCAD iQ间接粘接的准确性并测量正畸治疗后排齐牙弓的间接粘接的准确性，发现OrthoCAD iQ在间接粘接托槽准确性方面与传统粘接方法相比没有明显优势。该实验结果显示，OrthoCAD在上颌前磨牙排齐及颊舌向倾斜度方面评分高于传统方法组，上颌第一前磨牙牙根平行的扣分也最低，但两者的差异无统计学差异。OrthoCAD在上颌第一前磨牙的定位能力较差，而传统方法排齐上颌磨牙的能力更强。

本研究结果显示，在边缘嵴高度方面，两种托槽定位方法在模拟矫治后边缘嵴高度扣分均小于治疗前扣分。这与Suárez等[7]的研究不同。Suárez等[7]研究了数字化牙颌模型上采用高度定位法定位后的牙齿边缘嵴高度情况。该研究选取42个数字化模型，计算机工具是OrthoCAD，用软件预测矫治后的结果，比较治疗前后边缘嵴高度的变化，结果发现：采用托槽高度定位法排齐后，牙齿边缘嵴高度差异有加大的趋势；经统计学分析，14和15、24和25、36和37、46和47这几处边缘嵴在治疗前后的差异有统计学意义，按托槽高度定位法排齐后，上述牙齿边缘嵴的邻接位置关系变差。Casko等[8]研究认为，治疗后最难获得良好边缘嵴的位置是双侧第一、二磨牙。Eliades等[9]通过研究前磨牙托槽定位显示，即使是通过临床冠中心排齐托槽槽沟，都可能产生大于1 mm的邻接接触差异。本研究发现，两种方法模拟矫治后，后牙边缘嵴高度扣分均减少；由此可以推断，托槽按高度的标准定位，有助于改善后牙边缘嵴的不调。

本研究结果显示：在牙齿排齐方面，两种托槽定位方法在模拟矫治后牙齿排齐方面的扣分均小于治疗前扣分；而且两种方法矫治后牙齿排齐扣分的差异有统计学意义（P＜0.05）。这说明两种托槽定位方法都可以排齐上下颌前牙，可以满足临床需要，含牙根信息托槽定位法牙齿排齐效果较托槽高度定位法好。但是，Israel等[6]认为OrthoCAD软件在下颌切牙长轴的定位方面不够准确，下颌切牙的根平行度方面明显低于传统粘接方法。

本研究结果显示：在牙根平行度方面，两种方法模拟矫治前后牙根平行度差异均无统计学意义，两种托槽定位方法，模拟矫治后牙根平行度方面未发生明显改善。虽然模拟矫治前后牙根的平行度无统计学差异，从三维模型上可以发现，牙根不平行的位置发生了改变，治疗前的前牙因为严重扭转导致牙根不平行，经过模拟矫治后（两种方法），这些前牙牙根的不平行得到改善。矫治后的牙根不平行多数发生在下颌尖牙与第一前磨牙牙根之间，这可能与Damon Q自锁托槽的尖牙托槽含有5°轴倾角，同时与下颌尖牙外形定位困难导致尖牙牙根向远中倾斜有关。统计结果示：两种方法矫治后牙根的平行度扣分有统计学差异，含牙根信息托槽定位法矫治后牙根平行度扣分较小。这是由于托槽定位时包含了牙根信息，可以更准确地进行托槽定位。本研究中，由于重建三维牙颌模型包含牙根信息，可以在三维方向清晰地观察全口牙齿牙根的平行度，牙根的颊舌向位置，看到牙根的排列情况，并准确评估牙根平行度，这是传统的全景片及石膏模型无法做到的。

本研究结果显示：两种托槽定位方法模拟矫治后牙齿排齐、边缘嵴高度及牙根平行度3项总的扣分情况均小于治疗前；同时，两种方法矫治后3项总扣分的差异有统计学意义。含牙根信息托槽定位法3项总扣分小于托槽高度定位法，可以认为含牙根信息托槽定位法模拟矫治后效果较托槽高度定位法好，含牙根信息托槽定位方法较托槽高度定位方法更为准确；这为后续研究托槽准确定位于口腔提供了实验依据。

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