新型正畸转矩簧夹装式门形辅弓及其临床应用

郑丹 易俭如 李宇 赵志河

口腔疾病研究国家重点实验室 国家口腔疾病临床医学研究中心四川大学华西口腔医院正畸科 成都 610041

转矩控制对正畸治疗获得理想的效果尤为重要。上切牙过于舌倾，会造成“衰老面容”[1]；过度唇倾，会破坏微笑美学[2]。同时前牙的转矩决定了切导斜度，舌倾的上切牙会增大切导斜度，切导斜度与髁导斜度过大的差值，不利于颞下颌关节的健康[3]。上前牙内收时若发生转矩丧失，不仅导致无法获得理想的咬合关系[4]，而且增加了骨开窗、骨开裂及复发的风险[5-6]。

常规的转矩控制方法包括弯制第三序列弯曲、使用预置高转矩或低转矩的托槽、反黏托槽等。然而，上述方法主要依靠托槽槽沟和弓丝之间的相互作用，因力臂太小，转矩效率较低[7]。本课题组曾报到1种焊接式自制门形辅弓，可显著提高正畸转矩效率[8]。在临床应用中，医生们发现该门形辅弓（即第一代门形辅弓）因需要焊接，有一定弊端。

本文将介绍本课题组发明的一种操作更为便捷的新型成品正畸转矩簧——夹装式门形辅弓（即第二代门形辅弓）（专利号：ZL 2011202-68338.7）。

1 夹装式门形辅弓的结构

夹装式门形辅弓由2部分组成（图1）： 1）施力部分：门形辅弓的中央施力部分为不锈钢圆丝弯制的U形曲。成品门形辅弓的U形曲设计了6和8 mm 2种高度，根据牙冠长度来选择，大多数情况下用6 mm的U形曲。2）固位部分：与第一代门形辅弓通过焊接方式固位不同，夹装式门形辅弓的固位部分是U形曲末端的2个金属夹，类似游离牵引钩的固位金属夹。使用时，将2个金属夹分别置于目标牙托槽的两侧，用常规正畸牵引钩钳将金属夹夹闭于主弓丝上，使门形辅弓与主弓丝形成刚性连接。

图1 夹装式门形辅弓的结构Fig 1 The construction of crimpable gate spring

2 夹装式门形辅弓的临床应用要点

2.1 适应证

门形辅弓主要适用于单颗牙的转矩控制，通过改变门形辅弓的方向获得根舌向或根唇向转矩移动——这种控根转矩移动正是最难实现的正畸牙移动类型。

将U形曲置于牙的龈方并向舌侧弯曲加力后，获得根舌向转矩；将U形曲置于切方并向舌侧弯曲加力后，获得根唇向转矩。

2.2 门形辅弓和主弓丝的选择

成品的夹装式门形辅弓（浙江新亚医疗科技股份有限公司，中国）分为6和8 mm 2种型号，临床中根据槽沟到龈缘或切缘的高度进行选择，使得激活后的门形辅弓在牙面上的施力点刚好位于龈缘或切端的牙面上，以获得最大的力臂。

建议使用0.457mm×0.635mm的不锈钢丝作为主弓丝，既可以提供必要的对抗形变的刚度，又可以提供一定的转矩自由度（α）（图2A）。当主弓丝刚度不足时，门形辅弓加力后主弓丝发生形变，消耗一部分的力值，降低目标牙改转矩的效率。门形辅弓激活后，目标牙发生以主弓丝为旋转中心的根舌向或根唇向移动，即牙齿与托槽作为整体围绕主弓丝发生转动（图2B）。

图2 应用门形辅弓后牙齿的旋转中心Fig 2 Rotational center of tooth in the application of crimpable gate spring

2.3 临床安装及加力

在目标牙的托槽两侧主弓丝上做标记点，使用牵引钩钳在标记点处夹闭固位金属夹，将门形辅弓固定到主弓丝上。先进行U形曲“预弯”，预弯的角度以弓丝入槽后，门形辅弓U形曲的顶端与牙面刚好接触但无作用力为宜；再进行“加力弯曲”，即进一步将U形曲弯向舌侧。加力弯曲后，将主弓丝入槽，完成全口弓丝结扎，放置门形辅弓的目标牙务必进行双重结扎（图3），避免反作用力让主弓丝脱离槽沟。需要注意的是已进行加力弯曲的门形辅弓，在主弓丝入槽结扎时会有一定的弹性阻力，此为正常现象，也恰好正面已成功加力，只需用手指压紧主弓丝结扎即可。

图3 双重结扎Fig 3 Double ligation

使用门形辅弓的患者，仍然按常规每4周复诊1次，临床根据目标牙的转矩改正情况进行调整，遵循少量多次的原则，避免控根过程中产生过大力[9]。当获得理想的转矩后，仍需戴用被动状态的门形辅弓3个月以上，以确保疗效的稳定。在调整门形辅弓力值的同时，其他调整如关闭拔牙间隙，均可正常进行（图4）。

根据笔者的临床经验，推荐使用约0.98 N的转矩力值，可以比较高效地纠正前牙转矩。在口外模型中进行门形辅弓加力实验，经3次测量后取平均值，得到6和8 mm门形辅弓不同“加力弯曲”角度产生的力值（表1）。根据实验数据，在门形辅弓轻触牙面后，6 mm门形辅弓加5°左右“加力弯曲”，8 mm门形辅弓加10°左右“加力弯曲”可达到纠正转矩的有效力值。因患者个体差异，加力后转矩改正的速度并不一致，因此难以预估力值地衰减。每次复诊，使用测力计测量目前的力值，当力值小于0.98 N时，需再次进行加力弯曲。

图4 控制转矩同时关闭间隙Fig 4 Control torque and close the space at the same time

表1 6和8 mm门形辅弓不同加力度数对应的力值Tab 1 Force value produced by different bending angles on 6 and 8 mm crimpable gate spring

2.4 常见临床用途

2.4.1 唇侧错位尖牙的舌向控根 唇侧错位尖牙在临床上比较常见，但直丝弓矫治器预置的转矩及第三序列弯曲，难以对根唇舌向位置进行有效控制。图5B所示，该患者13及23牙分别与12及22牙易位，远中牵引13、23牙改正易位，排齐整平后，23牙根唇向突出，根形明显。使用夹装式门形辅弓对23牙施加根舌向转矩，效果显著（图5C、D）。

2.4.2 上中切牙舌向控根 对于前突拔牙病例，内收过程中上切牙转矩的控制是尤为重要的。上切牙过度舌倾不仅影响美观，还会导致咬合关系不理想，增加骨开窗、骨开裂风险，增加颞下颌关节负担[1,3-6]。上切牙的转矩控制重在预防，包括使用高转矩托槽、第三序列弯曲、摇椅弓等。但当切牙失转矩后，通过上述方法改正转矩便力不从心。图6所示为一拔牙内收患者，在关闭间隙时上颌中切牙失转矩，牙根向唇侧突出（图6A、C）。使用门形辅弓施加根舌向转矩，3个月后，上中切牙恢复转矩，牙根回到牙槽骨内（图6B、D）。

2.4.3 上颌侧切牙唇向控根 腭侧错位的上颌侧切牙（图7A）的牙根通常在腭侧，在排齐过程中，因矫治器与弓丝在冠方施力，可以牵引牙冠唇向移动，但牙根仍留在腭侧（图7B）。图7所示使用夹装式门形辅弓，将U形曲部分朝向切方，对22牙施加冠舌向、根唇向转矩。施力2个月后，22牙转矩恢复正常（图7C），门形辅弓保持3个月后再去除以维持牙根位置的稳定。

图5 唇侧错位尖牙的舌向控根Fig 5 Lingual root torque of labial malpositioned canine

图6 上颌中切牙舌向控根Fig 6 Lingual root torque of maxillary central incisors

3 夹装式门形辅弓的生物力学优势

3.1 夹装式门形辅弓与传统转矩方法的比较

在弓丝上加第三序列弯、反黏托槽、使用预置高转矩或低转矩的托槽等传统方法控制转矩效率低下的根本原因在于，这些方法都依赖弓丝和槽沟的相互作用来产生力矩，而方形主弓丝较细，在转矩施力中力臂过小，力矩过小，使其在转矩控制方面存在固有不足。此外，主弓丝尺寸小于槽沟尺寸产生余隙角，造成预设转矩或弓丝外加转矩额外地消耗；带转矩的不锈钢丝还会造成托槽槽沟的塑性形变[7]，增加转矩控制的难度。

力矩的大小是能否高效控制转矩的关键，而力矩（M）=力（F）×力臂（d）。因此为获得较大的力矩，力和力臂的大小是关键。如图8A所示，d=r×cosγ，b=r×cosβ，因β≤γ[γ，β∈（0°，90°）]，根据数学推算可以得出r×cosβ≥r×cosγ即b≥d。因此，即便使用全尺寸弓丝，使d达到最大值，也仅为0.711mm（即槽沟宽度）。临床常用的0.457mm×0.635mm和0.483mm×0.635mm不锈钢弓丝与槽沟间存在余隙角，使得力臂进一步减小，分别为0.55和0.57mm，远远小于门形辅弓提供的6～8 mm的力臂（图8B）。

图7 上颌侧切牙唇向控根Fig 7 Labial root torque of maxillary lateral incisors

图8 门形辅弓的力学原理Fig 8 The mechanics of crimpable gate spring

此外，托槽预置转矩的表达受托槽粘接的高度[10]、托槽槽沟的尺寸、弓丝的尺寸和刚度[11]、牙面形态、结扎方式等多种因素影响，增加了转矩表达的不确定性。研究表明，因现实生产工艺的限制，实际余隙角往往比理想余隙角大，又进一步削弱传统方法控制转矩的能力。而夹装式门形辅弓力臂长，施加轻力即可产生有效力矩，使用不锈钢圆丝弯制的U形曲进行加力，具有施力柔和、持久的特点。

3.2 夹装式门形辅弓与同类转矩簧的比较

初代焊接式门形辅弓需要医生自己弯制，增加工作量；采用点焊固位，影响主弓丝性能，且有脱焊风险。而新一代夹装式门形辅弓为成品，无须焊接，临床使用更为方便。

另一类是传统成品转矩簧（图9）。传统转矩簧由金属丝弯制而成，通过末端2个线圈组（图9b）与主弓丝连接，必须选择与线圈内径一致粗细的主弓丝插入才能固位。加力时，线圈组相对主弓丝发生转动，一定程度上会削弱其施力。夹装式门形辅弓通过牵引钩钳夹闭的方式，可以使辅弓与主弓丝形成刚性连接，避免了主弓丝与门形辅弓发生相对转动，提高了力的加载效率。此外，由于传统转矩簧需要从主弓丝末端套入直到目标牙位置，当主弓丝上已有牵引钩或弯曲时（如内收前牙过程中常在侧切牙与尖牙之间放置牵引钩），则该转矩簧无法越过牵引钩对其近中切牙施力（图10）。

图9 传统转矩簧结构图示意图Fig 9 The construction of Warren spring

图10 夹装式门形辅弓在临床使用的优越性Fig 10 The advantages of crimpable gate spring in clinical application

综上所述，由我国自行研发的夹装式门形辅弓结构简单，安装方便，施力持续、轻柔，改正转矩效率高，是一种值得推广的正畸临床新技术。