隐形矫治上颌牙移动效能的评价

陈慧欣

广东省江门市口腔医院正畸科，广东江门 529000

隐形矫治器（clear aligner，CA）是由计算机辅助设计其形状，再由透明弹性塑料制作而成的无托槽透明矫治器，其以便捷、美观、舒适、可预测的特点赢得了越来越多医师和患者的青睐[1]。它可在矫治前通过软件模拟牙齿移动的方向，提前预知矫治后的效果，并可根据医生和患者的要求修改矫治方案，设计不同患者不同牙齿的个性化移动，实现以结果为导向的正畸治疗。然而，隐形矫治软件模拟的牙移动方向是否与患者真实的牙移动方向一致，即隐形矫治牙移动的效能如何，是隐形矫治成功与否的关键。本研究选取的病例均使用隐适美隐形矫治器Invisalign（Align公司，美国），应用其配套的ClinCheck（Align公司）软件设计矫治方案，探讨隐形矫治的上颌牙移动效能。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2017年6月～2019年6月就诊于本院正畸科采用Invisalign隐形矫治器的成年患者20例，其中女12例，男8例，年龄18～36岁。每例上颌均有14颗恒牙（从左上第二磨牙至右上第二磨牙），共280颗牙，均采用非拔牙策略。纳入标准：（1）成年患者，无影响牙齿移动的疾病；（2）采用非拔牙矫治方案；（3）选择Invisalign隐形矫治器并能按照医嘱完成治疗过程。排除标准：有牙周组织相关疾病或其他影响牙齿移动的系统性疾病。

1.2 研究方法

1.2.1 采集病例 选取符合研究条件的Invisalign隐形矫治患者，经患者知情同意后，用iTero口内扫描仪获取患者矫治前的三维数字化牙颌模型，命名为初始模型。应用ClinCheck软件设计矫治方案，并获得矫治结束后的数字化牙颌模型，命名为目标模型。指导患者每天佩戴矫治器至少22h，每付矫治器佩戴2 周后更换下一付矫治器。待矫治方案设计生产的矫治器佩戴完成后，用iTero口内扫描仪获取患者矫治后的三维数字化牙颌模型，命名为实际模型。

1.2.2 模型配准 将初始模型、实际模型和目标模型数据导入Geomagic studio12（美国）软件中，用不同着色区分不同模型，红色为初始模型，绿色为实际模型，蓝色为目标模型。

建立同一参考坐标系：X 轴：连接双侧第一恒磨牙近中颊尖点的连线，向全牙列右方延伸为正。Y 轴：连接中切牙切缘邻接点与 X 轴垂直的线，后方牙齿为正。Z 轴：过 X、Y 轴交点做与 X、Y 平面垂直的线，在上颌为向牙列合方延伸为正，龈方延伸为负。Δx代表牙齿在颊舌向上的移动量，Δy代表牙齿在近远中向上的移动量，Δz代表牙齿在垂直向上的移动量。见图1。

图1 建立坐标系

选取切牙乳头最前点，第三腭皱襞的末端点作为配准点进行手动注册后再进行全局注册，分别将初始模型和实际模型、初始模型和目标模型进行配准，自动迭代100次后进行最佳拟合对齐。偏差＜0.2mm，采集点10000，自动消除偏差。进行偏差分析，确认所选标志点处于误差范围之内。见图2。

图2 模型重叠配准

1.2.3 模型测量 选择测量参考点：（1）Pt1：切牙牙冠切缘中点或尖牙牙尖点或前磨牙颊尖点或磨牙近中颊尖点。（2）Pt2：切牙的近中切嵴与近中边缘嵴的交点或尖牙、前磨牙、磨牙的近中牙尖嵴与近中边缘嵴的交点。（3）Pt3：磨牙颊沟末端点。见图3。

图3 参考点的选择

计算各牙在颊舌向、近远中向和垂直向的移动量：（1）切牙、尖牙、前磨牙、磨牙近远中向移动量：Pt2的Δy。（2）切牙、尖牙、前磨牙、磨牙垂直向移动量：Pt1的Δz。（3）切牙、尖牙、前磨牙颊舌向移动量：Pt1的Δx。磨牙颊舌向移动量：Pt3的Δx。

表2 不同方向移动效能的比较（x ± s，%）

一致性检验：实验数据均由本人测量，采用同一测量工具，一周后随机选择5个病例进行重新测量，使用组内相关性分析检验测量结果一致性，显示差异无统计学意义（P＞0.05）。

1.2.4 计算各牙的矫治效能 实际移动量=实际模型坐标值-初始模型坐标值；目标移动量=目标模型坐标值-初始模型坐标值；牙齿移动效能=实际移动量/目标移动量×100%。

1.3 统计学处理

采用统计学软件SPSS20.0对数据进行统计分析，采用配对t检验比较牙齿颊向、舌向、近中、远中、伸长、压低的实际移动量与目标移动量，采用组间方差分析比较各方向的移动效能，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 目标移动量与实际移动量的比较

上颌牙齿颊向、舌向、近中、远中、伸长、压低的实际移动量均小于目标移动量，差异有统计学意义（P＜ 0.05），见表 1。

表1 目标移动量与实际移动量的比较（x ± s，mm，n=280）

2.2 移动效能的比较

远中移动的效能最高，压低的效能最低，差异有统计学意义（P＜0.05），见表2。

3 讨论

1997年，美国Align公司提出隐形矫治技术[2]。1998 年，该公司将研发的 Invisalign隐形矫治器应用于临床，后有学者对其矫治效率进行研究。Simon等[3]研究了30位Invisalign矫治器的患者，认为其平均矫治效率为 59%，其中磨牙远中移动的效率最高，达 87%，而上颌前牙转矩和前磨牙扭转的效率分别为42%和40%。Aikaterini等[4]系统回顾了Invisalign矫治器的临床有效性，认为其在整体牙齿扩弓，拔牙间隙的关闭，咬合紊乱的矫正和显著的矢状向和垂直向错合的矫正方面有效性欠佳。Orfeas Charalampakis等[5]评价了使用Invisalign矫治器的切牙在水平向上的移动最符合预期，在垂直向和旋转上的移动不及预期，尤其是上颌中切牙的压低和上颌尖牙的旋转。Thorsten Grünheid等[6]评价了Invisalign 矫治器在非拔牙病例中不同牙齿类型和移动方向的实现效率，发现其在前牙移动的实现效率较高，在后牙的较差。Jean-Philippe Houle[7]等研究了Invisalign 矫治器的扩弓效率，发现上颌扩弓的平均准确度为72.8%，下颌扩弓的的总体准确度为87.7%。戴帆帆等[8]研究了拔除第一前磨牙的Invisalign病例的第一磨牙和中切牙的移动效率，发现第一磨牙的转矩控制和中切牙的内收没有完全达到预期效果。本研究发现，所有样本牙齿的实际移动量均小于预期的目标移动量，与上述学者的研究结果一致。经分析认为，原因可能包括以下方面：（1）隐形矫治器的性能。Papadopoulou等[9]研究发现Invisalign矫治器在使用一到两周后，其表面粗糙度和机械性能会变差。由于隐形矫治主要依靠热压膜技术制成的矫治器的形变使牙齿发生移动，矫治器性能的衰减会不可避免地引起矫治效能的降低。因此，使用性能更稳定的隐形矫治器可以使预期矫治目标的实现更有保证[10-12]。另外，制定每一付矫治器合适的佩戴时间，使其既能有足够的时间充分发挥矫治力，也能在矫治器性能大量衰减前及时更换下一付矫治器，也能提高矫治效能[13]。由于个体差异，不同患者或者不同难度的病例的最适矫治器佩戴时间可能有所不同，制定个性化的矫治器佩戴方案可能有助于提高矫治效能。（2）附件的影响。附件很大程度上决定了隐形矫治器的固位和矫治力的实施[14]，附件的类型，附件的粘接是否准确，附件材料的性能[10]，在矫治器佩戴过程中附件的脱落、磨损也会影响矫治效能的实现。这需要临床医生设计更合适的附件，提高附件粘接技能，选择更稳定耐磨的附件材料，在复诊监控中及时发现脱落和磨损的附件，及时修复。（3）牙周组织的状况。矫治力过小，牙齿不发生移动。矫治力过大，会对牙周组织造成损伤，延缓牙齿的移动。只有最适合的矫治力才会使牙周组织处于最活跃的生理性改建状态，矫治的效率最高[15-16]。但生产矫治器的公司无法得知不同患者的最适矫治力，就无法根据不同患者的牙周状况设计最适合该患者的矫治器，因此矫治预期值无法完全达到。（4）患者的依从性。隐形矫治器是患者可以自行摘戴的矫治器，患者是否按照医嘱佩戴，是否按时复诊都影响了矫治的效能[17]。

在牙齿颊舌向、近远中向、垂直向的移动中，伸长的效能最低，与Kravitz等[18]的研究结果一致。究其原因，可能与伸长移动与矫治器的脱位方向一致，附件很难使牙齿发生合向移动，伸长移动时矫治器容易脱轨有关。

本研究的结果表明，隐形矫治动画设计的牙齿移动在临床上并不能完全实现，特别是伸长移动的实现效能最低，提示我们设计矫治方案时，应适当增加过矫正，辅助牵引或者种植支抗等措施以提高实现效率。至于增加多少的过矫正或者牵引能提高多少的移动效能，尚待进一步深入研究。

如何使隐形矫治实现精准的牙齿三维移动，提高矫治效能是值得正畸医师探索的问题。本研究只选取了样本的上颌牙齿作为研究对象，是由于上颌有切牙乳头最前点，第三腭皱襞的末端点等比较稳定的解剖标志点作为模型配准的参考点[19-20]，而所有样本的下颌牙齿均设计了移动，导致下颌没有稳定的模型配准参考点，因此未将下颌牙齿纳入研究。若下颌能找到稳定的参考点，比如植入种植钉，可将全牙列纳入研究，这样会更全面。另外，Geomagic studio12的数字化模型配准和ClinCheck软件设计的矫治方案都只涉及牙冠，不涉及牙根，因此本实验研究的实际上是牙冠的移动效能，至于牙根是否和牙冠一起整体移动以及牙根的移动效能如何，还有待深入研究。