磁力扩弓后上颌牙列三维方向的CT诊断分析*

赵 宾　王继红



磁力扩弓后上颌牙列三维方向的CT诊断分析*

赵 宾①王继红②

[摘要]目的：分析上颌牙列三维方向位置于磁力扩弓后(MPE)的改变。方法：选取30例住院治疗的患者，对其行螺旋CT测量其治疗前后的三维数据，观察治疗前后上颌牙列三维位置、标志点以及角度的变化，将数据进行配对符号检验进行比较。结果：患者上颌牙列位置在治疗前后的垂直向、矢状向以及水平向上均有改变。第1前磨牙、第1磨牙均发生了整体移动及颊倾；第1前磨牙区为上颌最大扩宽位置；上颌中切牙三维位置向前、向下移动。结论：患者上颌牙列MPE前后的变化可根据螺旋CT清晰呈现，为MPE机制的进一步研究奠定基础。

[关键词]三维测量；磁力扩弓；螺旋CT

①唐山市第二医院CT MR室 河北 唐山 063000

②唐山市第三医院手术室 河北 唐山 063000

赵宾,男,(1977-),本科学历，主治医师。唐山市第二医院CT MR室，从事CT、MR常见疾病诊治与研究工作。

[First-author’s address]CT MR Room,The Second Hospital of Tangshan,Tangshan 063000,China.

磁力扩弓(magnetic palatal expansion，MPE)是一种于固定的或活动的矫治器中引入磁体，同时应用磁体同极相排斥的原理将牙弓扩大，增加其宽度的方法[1]。该方法主要特点是磁力为主要介导，将力值的大小准确掌控，从而具有不依赖患者的配合、不受到磁块间介质影响以及容易清洁等优点。以往临床研究仅限于模型或X射线片的测量[2]。本研究在以往临床研究的基础上进行改进，依靠螺旋CT呈现出的三维图像，观察MPE前、后上颌骨位置、方向及角度的改变，并将其结果进行比较。

1　资料与方法

1.1一般资料

选取2014年3月至2015年2月间于唐山市第二医院口腔科内住院治疗的30例患者，对其行螺旋CT测量其治疗前后的三维数据，其中男性18例，女性12例；年龄8～19岁，平均年龄(13.6±2.7)岁。所有患者上颌牙弓狭窄伴下颌后缩；患者均签署MPE矫治知情同意书。

1.2纳入与排除标准

(1)纳入标准：①恒压期，上颌牙功狭窄，单侧或双侧后牙反；②患者体力及精力充沛，意识清晰可配合检查者；③无正畸治疗史，口腔内无金属充填体存在；④除本研究中口腔疾病外无伴发其他重大疾病；⑤患者本人或家属同意入组观察者。

(2)排除标准：①伴发其他重大疾病者；②精力不足或体力不足，意识不清、昏迷等无法正常配合治疗者；③患者或家属不同意入组观察者。

1.3检查方法

1.3.1MPE

(1)磁块规格。磁块应用德国Fehrnkeper Magnet System公司生产的高磁能积稀土材料钕铁硼磁铁，选取8.0 mm×5.0 mm×3.0 mm的磁铁，选取8.0 mm×5.0 mm×1.0 mm的加力磁片，磁块同极相对时斥力大小与其距离间呈负相关。

(2)固定式MPE矫治器的加力与佩戴。本研究中矫治器选用固定式MPE，于上颌印模为基础，灌制超硬石膏形成工作模，成品即为固定式MPE矫治器[3]。该矫治器金属支架距腭黏膜距离约为2 mm。保持磁块同极相对，将磁力矫治器yoga粘接剂植入口腔。当磁块距离＞3 mm时，于单侧增加磁片继续进行扩弓，15 d进行1次复诊，直到上颌牙弓明显拓宽，后牙约4 mm被覆盖时停止，此时于唇侧粘接固定矫治器进行保持。其中扩弓时间与保持时间均为半年，治疗结束后继续保持1年。

(3)螺旋CT拍摄。于患者行MPE治疗前后均进行螺旋CT扫描，并记录扫描结果。扫描时，保证CT仪器发射的2条垂直光纤可分别通过两侧外眦点及内眦中点。扫描参数[4]：电压为120 kV，螺距(Picth)为1，mAs为30，1 mm层厚，0.5 mm重建间距，图像应用Dicom2.0保存，三维图像使用Mimics 10.01软件重建，同时测量上颌牙列扩弓前后角度及位置。

1.3.2确定参照点

本研究中参照点为头颅内部结构标志点，均选择容易确定、较为清晰且治疗前后位置变化较小的点，如：蝶鞍中心点(S)、鼻额缝前缘中点(N)以及枕骨大孔前缘中点(Ba)。

1.3.3确定标志点

标志点选择如下：右上第1磨牙牙冠中舌尖点(UR6C)；左上第1磨牙牙冠近中舌尖点(UL6C)；右上第1磨牙腭根根尖点(UR6R)；左上第1磨牙腭根根尖点(UL6R)；右上第1前磨牙根尖点(UR4R)；左上第1前磨牙根尖点(UL4R)；右上第1前磨牙牙冠颊尖点(UR4C)；左上第1前磨牙牙冠颊尖点(UL4C)；右上中切牙牙冠近中切角点(UR1C)；右上中且牙根尖点(UR1R)；双侧第1磨牙牙冠中舌尖点(U6C)；双侧第1磨牙腭根根尖点(U6R)；双侧第1前磨牙根尖点(U4R)；双侧第1前磨牙牙冠颊尖点(U4C)；双侧中切牙牙冠近中切角点(U1C)；右上中且牙根尖点(U1R)。

测量角度及坐标值：将各点三维坐标值的变化测量并计算，即治疗前后X轴(矢状向)、Y轴(垂直向)以及Z轴(水平向)的坐标差值[5]；第1前磨牙、上颌第1磨牙以及右上中切牙长轴于冠/矢状面投影的角度改变；于正中矢状切面上双侧上颌第1磨牙及右上中切牙的投影角度变化。第1前磨牙水平面与冠状面CT定位图像如图1、图2所示。

图1　第1前磨牙冠状面CT定位图

图2　第1前磨牙水平面CT定位图

1.3.4坐标系偏差消除计算方法及数据采集

CT图像数据的三维重建应用Mimics 10.01软件，但原始坐标常会由于头部位置的不同产生一定的偏差。本研究中选取S、N及Ba等位置较为固定、较为清晰的标志点，记录治疗前后三维坐标，应用刚体运动坐标换算公式，计算坐标变化规律，同时得到治疗前后坐标系间的旋转参数，消除治疗前后原始坐标间偏差。如此可将扩弓前后各标志点坐标可比性增强，更为符合比较要求[6]。

本研究中患者数据采集以及顶点均为同一名医师完成，并且在不同时间进行3次测量，取平均值。

1.4统计学方法

采用SPSS 17.0软件对数据进行分析，计量资料结果以均值±标准差(±s)表示，对MPE治疗前后患者三维角度及坐标值进行t检验，观察治疗前后变化。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2　结果

患者MPE治疗前后上颌第1前磨牙、第1磨牙(U4)以及中切牙(U1)于三维图像中位置变化情况见表1。其中上领第1磨牙、第1前磨牙根尖位置及牙冠位均出现了水平位置的偏移，且牙冠部位位移量大于根尖部位，即第1前磨牙及第1磨牙均出现了移动且产生了倾斜，第1磨牙的颊倾程度明显低于第1前磨牙；矢状位，上颌第1磨牙、第1前磨牙及中切牙的牙冠位及根尖位均出现前移。

表1　患者治疗前后上颌第1前磨牙、第1磨牙以及中切牙三维图像中位置变化情况(mm，±s)

表1　患者治疗前后上颌第1前磨牙、第1磨牙以及中切牙三维图像中位置变化情况(mm，±s)

注：结果为患者左侧上颌第1前磨牙、第1磨牙以及中切牙位置的数据计算后结合右侧数据统计所得。

病例数　项目　三维方向　治疗前　治疗后　差值　t值　P值U6R矢状面　96.37±5.14　97.27±5.21　0.90±2.05　4.675　0.000冠状面　113.98±4.89　114.58±4.87　0.60±1.40　2.348　0.109水平面　16.78±4.23　18.78±4.32　2.00±1.60　4.832　0.000 U6C矢状面　95.34±6。87　96.74±5.21　1.40±1.30　7.993　0.000冠状面　128.75±7.68　129.25±6.74　0.50±0.80　5.376　0.198水平面　22.12±2.43　24.12±3.82　2.00±2.20　4.257　0.000 U4R 30矢状面　112.38±5.23　113.68±4.68　1.30±1.20　8.193　0.000冠状面　114.33±5.87　115.53±5.97　1.20±0.80　3.786　0.009水平面　18.74±4.01　20.24±5.01　1.30±0.90　9.876　0.000 U4C矢状面　113.98±7.14　115.98±6.21　2.00±1.69　8.564　0.000冠状面　136.23±8.78　136.53±6.72　0.30±1.20　-1.781　0.020水平面　22.32±2.87　24.33±3.98　2.00±2.20　8.339　0.000 U1R矢状面　118.32±5.12　119.42±6.78　1.10±0.50　-1.475　0.017冠状面　123.23±5.21　124.43±5.12　1.20±1.10　9.865　0.000水平面　4.32±1.98　4.82±1.87　0.50±1.20　5.498　0.196 U1C矢状面　125.72±6.89　127.82±5.62　2.10±1.80　13.432　0.000冠状面　139.89±5.12　141.59±4.97　1.70±2.10　-2.049　0.028水平面　0.47±1.43　0.87±0.81　0.40±1.20　2.453　0.107

患者经MPE治疗前后上颌第1前磨牙(U6)、第1磨牙(U4)以及中切牙(U1)于正中冠状面及矢状面投影角度变化见表2。

表2显示，第1前磨牙、第1磨牙以及中切牙于冠状面上双侧同名牙夹角依次增大，牙长轴于矢状面上角度无明显变化，上中切牙变化明显。这符合牙根尖点及牙冠点向前移动。

表2　患者治疗前后上颌U6、U4及U1于正中矢状/冠状面上长轴角度变化(o，±s)

表2　患者治疗前后上颌U6、U4及U1于正中矢状/冠状面上长轴角度变化(o，±s)

注：冠状面测量值为冠状面上牙长轴投影与Z轴所成夹角角度，矢状面测量值为正中矢状面上牙长轴于X轴所成角度。

病例数　项目　治疗前　治疗后　差值　Z值　P值30矢状面 U6　78.12±7.83　79.98±6.83　1.86±0.90　4.781　0.232 U4　78.21±8.38　79.12±7.58　0.91±1.87　3.296　0.167 U1　58.12±6.87　59.12±5.82　1.00±1.20　-3.687　0.030冠状面 U6　57.63±5.98　61.78±5.22　4.15±5.80　7.563　0.000 U4　72.33±9.82　78.35±8.78　6.02±3.30　9.331　0.000 U1　83.24±4.87　86.23±3.98　2.99±4.30　11.321　0.000

3　讨论

临床传统观察牙移动特征的方法为三维CT、X射线以及模型法，但后二者测量法工作量较大，准确率也相对偏低[7-8]。而螺旋CT法则可弥补其他两种方法的不足，该方法可将标志点转化为坐标值、同时进行系统计算，即节省了人力，又减小了误差。同时该方法可将线距而产生的误差消除，将牙冠、牙根以及压槽位置清晰呈现。于CT片上3 mm距离作为一横断面，于这些横断面上测量牙槽骨外缘与牙根唇舌径厚度以分析牙齿位移特点。本研究正是应用此种方法来确定上颌各牙标志点于三维图像中的投影角度及坐标值，同时将图像进行灰度调节及放大，可清晰观察牙根、牙槽骨形态及位移，并准确分析MPE治疗前后上颌牙位移特点[9-10]。

传统的快速扩弓法可将矫治力迅速积累至数千克，腭中缝有效扩大而牙倾斜少，最大程度的使骨重量增加大于牙的倾斜，导致更多的骨骼改变。有研究表明，慢速扩弓矫治力虽小但较为稳定，牙倾斜移动显著。快速扩弓骨性移动及牙齿移动各占50%[11]。有学者认为，慢速扩弓每1 mm的骨骼可改变6 mm的牙拓宽[12-13]。本研究中患者经MPE治疗后，腭中缝扩宽了1.8 mm，磨牙牙尖点及第1磨牙根尖点宽度分别增加6.4 mm及4.2 mm，骨量约为扩宽量的25%。扩弓器的放置位置与上颌需拓宽的位置间关系密切，于硬腭后部放置磁性扩宫器可获得更为显著的扩大后牙效应[14-15]。本研究结果表明，MPE法较为安全有效，其治疗时间介于传统快速扩弓及慢速扩弓之间，牙齿位移及倾斜程度也介于两者之间。

磁力扩弓后在磁力扩弓矫治器磁块间的斥力作用下，随着上颌骨内应力的逐渐增大，腭中缝的骨质边缘两侧会发生极细微的骨质位移，导致腭中缝内的细胞因斥力作用而出现一系列的生理性改变，即腭中缝在由于持续斥力的影响而产生的复杂的生理改建及生理性修复过程，最后扩大的间隙完成稳定的骨性联合。同一腭中缝的不同部位显示的应力模式均不相同，在这种不同的应力模式和大小作用下，腭中缝产生不同的结构改变。

扩弓器的人造材料有硅胶、聚四氟乙烯等，虽具有较好的相容性，不可降解等优点，但手感形态与周围组织界线差异较大，且易出现结节、移位及外露等并发症。生物材料有同种或异种胶原蛋白、脱细胞真皮基质、自体真皮及自体脂肪。异体生物材料会有不同程度的排异反应，且有较高的吸收率。自体真皮可造成供皮区瘢痕及组织缺损[9]。根据临床经验，其中的自体颗粒脂肪移植具有来源丰富、操作相对安全简单、无排异反应及创伤小等优点，更易被患者心理上接受。

本研究结果表明，三维重建技术及螺旋CT可将MPE治疗前后患者上颌牙列的变化清晰呈现，有助于医师分析患者情况，作出下一步治疗方案，该方法值得在临床中推广应用。

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Research on CT diagnostic analysis of three-dimensional magnetic palatal maxillary dentition direction

/ZHAO Bin,WANG Ji-hong//China Medical Equipment,2016,13(3):50-53.

[Abstract]Objective:To discuss the changing position in three dimensions of maxillary dentition magnetic arch expansion after.Methods:Thirty patients who were in-patient cases were selected,and received three-dimensional data measured before and after treatment it its spiral CT,observed the three-dimensional position of maxillary dentition before and after treatment,and the angle of landmarks change data paired sign test for comparison.Results:Patients in the vertical position of maxillary dentition before and after treatment,sagittal and horizontal direction are changed.First premolars,first molars occurred cheek overall movement and dumping;the maxillary first premolar region is the largest widening position;three-dimensional position of the maxillary central incisor forward,the next move.Conclusion:Patients before and after the change of maxillary dentition MPE can be clearly presented in accordance with spiral CT,lay the foundation for further research MPE mechanism.

[Key words]Three-dimensional measurement;Magnetic palatal expansion;Spiral CT

收稿日期：2015-11-20

作者简介

*基金项目：唐山市科技局计划项目(121302058a)“上颌后牙术前多层螺旋CT检查预防并发症的临床应用价值”

DOI:10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.03.014

[文章编号]1672-8270(2016)03-0050-04

[中图分类号]R783.5

[文献标识码]A