方丝弓矫治器在口腔错颌畸形矫治中的应用进展

李潭，公柏娟

(吉林大学口腔医学院，长春 130012)

错颌畸形是口腔科的常见病，近年患病率逐年升高，仅次于龋病、牙周病。对于青少年而言，错颌畸形既影响外貌面型、五官端正、颌关节功能或咀嚼效率，又影响心理健康与社交[1]。近年随着科技进步经济繁荣，人们加强对美与优质生活的追求，错颌畸形的矫治问题得到人们的重视，临床上常以标准[2]为早期矫治的基本原则和方法。自1928年Angle引入方丝弓矫治器以来，起初使用黄金弓丝，优点是光泽度高、柔软，并具有较好的弹性，缺点是价格昂贵，质地过软。不锈钢弓丝有成形性好、可以焊接、刚性大、不易变形、弹性恢复能力强、来源丰富、价格便宜等优点，但也有弹性模量大、形变过程产生的矫治力大小不易控制等缺点。镍钛合金丝具有独特的形状记忆特性和超弹性，使牙齿能在生理范围内最快移动，但其成形性差，不易弯曲，温度影响大，不宜焊接。β一钛弓丝不仅和不锈钢一样，具有成形性好等特点，但其弹性模量还优于不锈钢弓丝，成本较高。而玻璃纤维丝等非金属材料，虽然也已开始用作正畸弓丝材料，但要不够成熟。新型超弹性微分力正畸弓丝，既满足光泽度高，弹性好，成形性好，同时刚性也比较大、不易变形、弹性恢复能力较强，可以提供轻且持续的力量，以载荷—偏转率和微分力形式最大限度地利用弓丝施，正畸疗程短，且牙弓稳定性良好，以便在整个牙列中有效地移动牙齿。现将方丝弓矫治器在口腔错颌畸形矫治中的应用进展情况作一综述。

1 新型超弹性微分力正畸弓丝的应用

1.1 优点与缺点 基本组成为超弹性合金，属于新一代记忆合金，奥氏体、弹性稍高于镍钛合金，但脆性较镍钛合金低[3]。这类合金具有较低的形变温度，稍低于或稍高于口腔温度，该合金具有随着应力变化奥氏体和马氏体可以相互转化的特征[4]。在较大的加力状态下，奥氏体转变成马氏体、卸载曲线的一部分较为平缓，这一发现的临床意义在于在释放作用力的过程中牙齿受力较为恒定。随着应力的变小，马氏体又逐渐恢复成奥氏体。因为奥氏体刚度高于马氏体，所以合金丝的刚度在较小的加力状态下比在较大加力状态下大，这样在较大的应力状态下具有矫治作用而在较小的应力状态稳定牙齿。新型超弹性微分力正畸弓丝和镍钛合金的局限性在于不易弯制成形，而且可因永久性形变使弯制曲消失[5]。除非进行热处理，镍钛合金弓丝也一具有一定的脆性。因此通常用于需要较大挠曲而又不发生永久形变的相对较直的金属丝制作中。新型超弹性微分力正畸弓丝的上述特征是其他材料的弓丝所不具备的，不锈钢丝、普通镍钛弓丝和β-钛丝对所有的加载外力都表现为恒定的卸载刚度，这种独特的性能使其具有特殊的正畸临床意义：①在治疗初期，弓丝对畸形严重的牙齿产生的力较小，随着牙齿逐渐排齐，弓丝产生的力反而逐渐加大。适用于整平牙弓、矫正深覆牙合。②简单的重新结扎即可增加弓丝对牙齿的施力。这种超新型超弹性微分力正畸弓丝在治疗早期牙齿严重不齐时，或者在治疗单颗牙齿重新粘着托槽后再次排齐时的效果相当好。③使用超弹微分力弓丝，患者从治疗开始后第2天开始疼痛程度均持续降低。④在非拔牙患者初始排齐阶段，新型超弹性微分力正畸弓丝的前牙排齐效率最高，可以缩短正畸疗程。⑤在对拔牙患者初始排齐阶段的前牙排齐效率相同的情况下，对需要增大尖牙间距离的患者尤为适用，特别是面型较窄效果显著，适用于下颌骨仍有很大发育潜能的青少年[6]。⑥由于历史较短，目前工艺并不简化，成本较高，因此，患者经济负担重。

力学角度理论上分析新型超弹性微分力正畸弓丝的优点，在以下三方面优势突出：①骨重塑理论：正畸治疗中，人们一直认为需要持续的温和力量才能达到最佳的牙齿移动[6]。当作用力极低或间歇性时，牙周膜(PDL)中的应力不足，无法触发牙齿移动。牙齿移动实际上涉及三种不同的机械诱导的骨质效应：合成模型、分解模型和重塑。牙齿移动的限速步骤是在施加载荷的路径中，在PDL界面处的骨吸收。Burstone定义荷载挠度率随着正畸力的下降，牙齿移动过程中功能下降[7]。②正畸力阈理论：长期以来，理想的正畸力范围产生最佳牙齿运动的观点在实践中很流行。牙齿移动率的增加比例较小[8]，使用轻力和重力测量空间闭合时，初始牙齿移动率较高，使用更重的力会导致不良的移动，如失去锚固和控制[9]。研究[10]指出,增加正畸力并没有显示能增加牙齿移动的生物反应，因此，不应使用高力来避免其有害的副作用。③施加低强度的连续力理论：最近用有限元法进行的建模工作表明，PDL中的力和应力的分解是相当复杂的，也是很难预测的[11]。此外，即使在最简单的弓丝和三支架系统中，对牙齿施加的力的大小和方向也很难预测[12]。对金属丝卸载行为的模拟结果表明，超弹性微分力弓丝在失活过程中，由于金属丝与托架之间的结合摩擦减小。对于轻负荷和重负荷的含义以及衡量治疗进展的适当时间框架缺乏共识。低强度的连续力促进了牙齿的有效移动，同时降低了不良移动的风险和副作用，如牙根吸收。

1.2 临床应用 新型超弹性微分力正畸弓丝性能优良[13]，几乎可以用于临床上各类错颌畸形，并且治疗效果良好，深受患者及医生喜爱。功能性错颌：功能性二类错颌 治疗下颌后退，磨牙二类关系 前牙深覆合或深覆盖均适用，且效果良好。，功能性三类错颌时可以 改善下颌功能性前突可以消除咬合干扰。当治疗下颌骨本身异常增长的患者时，如果发现下颌发育不足，就采取刺激下颌骨生长的方法；反之亦然，如果发现上颌发育过度，例如上颌前突，则通过抑制上颌向前发育达到颌骨形态位置协调。若上颌发育不足，则改善前后方向的不调，注意改善宽度方面横向问题，新型超弹性微分力正畸弓丝特别适用于此类骨源性错颌畸形，向前牵引上颌牙弓，达到扩弓的目的。当遇到牙源性错颌情况，既可以消除上颌中切牙间缝隙，又可以对早期拥挤牙列行扩弓治疗。若前牙反颌 固定矫治器，功能性矫治器与此同时，当早期开颌亦或是乳牙早失致间隙不足时，也可以得到良好矫治。

此外安氏错颌三类的各个类型，临床效果良好，得益于超弹性微分力在释放作用力的过程中牙齿受力较为恒定。若为安氏一类错颌，后牙颊舌向错位或是牙列稀疏，则主要在牙弓前段施加正畸力量。若为安氏二类错颌，远中错颌，下牙与下牙弓处于远中位置，磨牙为远中关系，不论是骨性二类，还是牙性二类，都可以得到很好的疗效。若为安氏三类错颌，远中错颌，下牙与下牙弓处于近中位置，磨牙为近中关系，则主要力量用于矫治学号牙弓向前。

2 金合金弓丝的应用

2.1 优缺点 金合金弓丝含10%金、15%的铜和银，其最大的优点是光泽度高、柔软并具有较好的弹性[14]，热处理可以提高弓丝的弹性极限。美国学者Angle于1925年发明方丝弓矫正技术，当时使用的主要是由黄金制成的多带环矫正器。早用于口腔正畸的金属弓丝材料[15]。但由于黄金价格昂贵，加上其质地软，因此这种材料的使用范围极其有限。30年代以前广泛用于正畸，后被不锈钢丝取代。

2.2 临床应用 可以用于治疗功能性三类错颌，解决下颌功能性前突的问题，消除咬合干扰；上颌发育过度上颌前突抑制上颌向前发育使形态位置协调；可以在青少年牙列发生早期拥挤时，给予扩弓治疗，减轻或消除咬合干扰为牙齿提供生长空间；亦可以用于乳牙早失所导致的间隙不足

3 不锈钢弓丝的应用

3.1 优缺点 早在1929年就出现了不锈钢丝，由于这种材料具有硬度和弹性模量高[16]、抗腐蚀性能好脱颖而出，而且价格易于接受。新一代不锈钢丝材料的弹性模量大，在矫治过程中较小的形变会产生较大的力，而形变恢复后其弹力又很快消失[17]。由于矫治力变化幅度大，不易控制，因此需要经常加力和调换弓丝，而多年临床实验表明过大的矫治力有可能造成牙周组织的损伤和牙根吸收[18]。这种弓丝的最大缺点之一是脆性大，弯制时容易折断。不锈钢丝较小的变形会产生较大的正畸力，而且正畸力的大小会随变形的恢复而迅速改变，因此矫治力不易控制，也不易获得临床上所需的推动力，而且正畸治疗疗程长，复诊间隔短，病人不适感强[19]。

3.2 临床应用 因其硬度和弹性模量高，故广泛应用于功能性错颌的治疗。可以治疗前牙深覆合或深覆盖。以及下颌功能性前突的咬合干扰。下颌骨本身异常增长，特别适用，骨源性错颌需要比较大的正畸矫治力量，恰好不锈钢弓丝在矫治过程中较小的形变会产生较大的力。得益于其相对较高的硬度和弹性模量。若下颌发育不足，则刺激下颌生长，可以提供接触点，提供生长的动力，促进下颌骨发育，以防面型发育不良影响美观，也可以同理治疗上颌发育过度，上颌前突，抑制上颌向前发育使形态位置协调，有助于表情，言语等功能。上颌发育不足就改善前后方向的不扩弓调，提供强大正畸牵引力量扩弓，促进颜面部发育。下颌发育过度时通过头帽-颏兜，可以抑制下颌发育，可在支架承担金属部分的材料，为矫治器提供力量支点。前牙反颌既可以做固定矫治器，又可以做功能性矫治器进行矫治。安氏一类错颌，例如前牙深覆合，前牙反颌，牙列牙齿排列稀疏，双牙弓前突，主要在牙弓前段行使正畸功能。

4 β-钛弓丝的应用

4.1 优缺点 β-钛合金丝的主要特点有：①热处理后强度高，仍能保持优越的加工性能[20]；②耐蚀性优良，其耐腐蚀疲劳性能也优良；③高弹性回复力，弓丝在大幅度弯曲后无永久变形[21]；④硬度较低，弓丝硬度低于不锈钢丝，便于成形，可与托槽相匹配，产生较小的矫治力，可用于治疗初期的排齐牙齿弓丝，又可用于治疗结束时的完成弓丝。用于正畸矫治时，用于治疗中期关闭间隙和后期的转矩恢复[22]。

4.2 临床应用 β-钛合金丝应用广泛，临床上常常用于解决功能性错颌问题。功能性二类错颌当发生下颌后退磨牙二类关系时前牙深覆合或深覆盖。功能性三类错颌消除咬合干扰。骨源性错颌既可以刺激下颌生长，也可以抑制上颌向前发育使形态位置协调。牙源性错颌，当上颌中切牙间有缝隙时，β-钛合金丝特别适用于关闭牙齿之间异常间隙，并且得益于其高弹性回复力，弓丝在大幅度弯曲后无永久变形等等优点。在早期拥挤进行扩弓，在常规扩弓的基础上还可以促进转矩恢复，一举两得：既解决了牙列拥挤的问题，又矫治了个别牙旋转，单个牙不正的问题。安氏一类错颌例如牙列中牙齿排列稀疏，牙列受力主要在牙弓前段。

5 热弹性镍钛合金弓丝的应用

5.1 优缺点 热弹性镍钛合金丝属于马氏体合金，除了具有显著的弹性外，还很好地利用了形状记忆效应，具有记忆效应、易就位、在矫治牙列拥挤的畸形时，弓丝能较方便地弯制各种曲及小圈而不易折断[23]，能就位于严重错位畸形的牙齿上的托槽槽沟中。轻中度拥挤需后牙前移时，矫治力弱且柔和，托槽不易脱落，患者戴矫治器后感到舒适。但RTF牙弓丝弯曲力矩和扭转力矩略低。

5.2 临床应用 功能性二类错颌：下颌后退磨牙二类关系前牙深覆合或深覆盖，以及功能性三类错颌下颌功能性前突咬合干扰都可以解决，疗效良好。牙源性错颌发生早期拥挤时，特别适用于此类错颌畸形，具有记忆效应、易就位、在矫治牙列拥挤的畸形时，弓丝能较方便地弯制各种曲及小圈而不易折断，能就位于严重错位畸形的牙齿上的托槽槽沟中，扩弓可达到最佳效果。前牙反颌少用。无论是早期开颌，还是当乳牙早失致间隙不足时，选择该类弓丝可以提供弱且柔和的矫治力，托槽不易脱落，患者戴矫治器后感到舒适。

综上所述，超弹性微分力正畸弓丝是各种错颌畸形均可作为首选，金合金弓丝、不锈钢弓丝、常规镍钛弓丝、β-钛弓丝、玻璃纤维等优缺点鲜明。理想的矫正弓丝应该具有成形性、限性、弹性和回复力好的特点，并且外形美观，摩擦系数低，希望可以获得直径稳定性好，污染和异味少，具有较好的弹性外，并且有较好的可成形性。在未来的日子里，我们深信通过正畸临床医师与材料科技工作者的努力，将多种力学材料学应用组合，一定会创造出更加性能优良，临床效果极佳，成本低原料易得的的正畸弓丝。