正畸上颌扩弓的研究进展

霍冬蕊，靳雪，刘甜爽，夏慧敏，侯彦

（河北医科大学口腔医学院/口腔医院正畸科，河北省口腔医学重点实验室，河北 石家庄）

0 引言

上颌扩弓技术是于1860 年由Angell 医师提出的一种正畸矫治方法[1]，在临床解决上颌横向发育不足中得以广泛应用。其原理实际上是骨组织的改建，通过扩弓矫治器对上颌施加横向的矫形力，抵抗腭中缝组织的生物结合力，使骨组织分离。同时，引发一系列生物学反应，如破骨细胞活化促进骨吸收，骨膜细胞增殖促进骨及软骨的形成[2]等，从而促进上颌骨横向发育。根据上颌扩弓速度的不同，分为快速扩弓和慢速扩弓。一般快速扩弓适用于处于生长发育高峰期的儿童，慢速扩弓适用于已过生长发育高峰期的患者。相比之下，慢速扩弓对腭部组织损伤较小，复发较少，有利于矫治后的稳定[3]。而快速扩弓可产生更多的骨性效应，利于后牙的整体移动，更适合治疗生长发育期牙弓狭窄的患者[3]。上颌扩弓是正畸临床矫治过程中常见的一种治疗方法，本文对常见矫治器的扩弓原理、矫治效果、应用以及扩弓矫治技术在临床上的应用进行综述。

1 常见扩弓器

1.1 Frankel 矫治器

Frankel 矫治器又称功能调节器，是德国人R.Frankel 在19 世纪60 年代发明的一种可摘矫治器[4]，经改进后成为临床常用的功能性矫治器之一。这类矫治器主要的作用部位在口腔前庭，利用颊屏、唇挡, 解除颊侧软组织对牙和牙槽骨的压力，促使舌对前磨牙以及上下颌磨牙持续施压，使牙齿向颊侧方向移动；通过改变口周肌的动力平衡，牵拉粘膜及其下部的骨膜组织，使骨沉积增加，刺激牙槽骨生长[5], 从而扩展牙弓，达到扩弓的作用。

Frankel 矫治器主要适用于口面肌功能异常所引起的功能性错牙合畸形，能够较好地利用自然力。通过扩大牙弓，促进颌骨及前庭沟处牙槽骨最大程度的发育，改善颌骨及牙槽骨基部的外观，恢复口颌系统的功能。但此类矫治器应用在口腔内具有一定的不足，容易引发一系列静止性反射，且结构易损坏、不结实，需要患者的配合, 增加了治疗的不确定性。

此类矫治器可用于矫正替牙期患者颌间关系不调（长度、宽度不调），治疗安氏Ⅱ、Ⅲ类错牙合畸形，不适用矫治牙齿错位、牙列拥挤等问题。

1.2 Hyrax 矫治器

Hyrax 矫治器是一种牙支持式矫治器，一般是作用于上颌后牙区段，将上颌第一磨牙和第一前磨牙作为支抗牙，并装置带环，将带环与螺旋扩弓器通过焊接杆相连, 利用螺旋扩弓器的开大作用, 将矫形力传导至腭中缝，使腭中缝被打开，从而促进骨缝内新骨的沉积[6]，引起腭部骨组织的改建。同时牙槽等组织发生腭向改建，促进牙齿的颊向移动[5]，实现扩大上颌牙弓的目的。

Hyrax 矫治器体积小、容易清洁，并且不会压迫上腭黏膜。但缺点是可能引发牙槽骨的吸收和弯曲、牙龈退缩等不良反应, 且必须在患者双侧上颌第一磨牙和第一前磨牙完全萌出后使用[7]。有动物实验表明,应用此类扩弓器治疗,会伴有支抗牙的轻度颊倾[8]。

通过临床实验，冶录平[9]等认为, Hyrax 进行慢速扩弓，更符合生理特性, 对颊侧骨质厚度的影响也较小, 这与Lagravere[10]等也通过研究证实了这一点。

该矫治器通过扩弓矫治，可以治疗牙列拥挤或严重宽度不调、后牙反牙合、上颌发育不足以及需要进行前方牵引的安氏Ⅲ类。

由于Hyrax 矫治器利用支抗牙进行扩弓时，产生牙齿颊侧倾斜的程度较大，于是通过改良设计出了Haas矫治器。

1.3 Haas 矫治器

Haas 矫治器是由Dr.Haas 于1961 年设计制作的一种带有树脂基托的固定螺旋快速扩弓器,由带环、塑料基托、焊接杆以及螺旋扩弓器组成[1]，分为带环式和铸造式。其扩弓原理是通过对牙周膜施加压力，使牙槽突弯曲、支抗牙倾斜。当施加在牙齿和上领牙槽突的压力大于牙移动所需的力时，这个压力就会作为矫形力，打开腭中缝，上颌得以快速扩弓[5]。

Haas 矫治器作为一种牙和骨共同支持式矫治器，施加在两侧牙槽突上的作用力分布平行均匀，利于上颌骨快速开展。但由于其扩弓螺旋弹簧较小，所以适用于较狭窄的上颌牙弓。同时可能会对腭黏膜造成损伤, 患者舒适度较差[11]。

Haas 矫治器可以通过扩弓，有效矫治牙列严重拥挤或严重宽度不调、牙弓狭窄、后牙反牙合等问题。如通过扩大牙弓，促进颌骨及前庭沟处牙槽骨最大程度的发育，恢复口颌系统的功能；安氏Ⅰ类错牙合可通过快速扩弓获得间隙，从而排齐牙列；安氏Ⅲ类错牙合患者在后牙基骨宽度合适的情况下，可进行Haas 快速扩弓矫治[11]。

1.4 微种植钉辅助上颌快速扩弓器

微种植钉辅助上颌快速扩弓器(Microimplantassisted rapid palatal Expansion, MARPE) 是上颌快速扩弓器(Rapid palatal expansion,RPE) 的改选装置，将微种植钉支抗技术与上颌快速扩弓技术相结合，通过骨性支抗的作用扩展腭中缝，达到扩弓的目的。

其扩弓的疗效可以维持长期的稳定性，牙槽骨可以随牙齿位置的变化而发生改建，同时对牙槽骨高度降低、牙齿颊倾等牙齿牙周产生的副作用较小[12]，能够减少支抗牙的牙齿倾斜。2010 年，Lee[13]等首次提出利用微种植钉辅助上颌快速扩弓器非手术治疗成人重度MTD 的矫治方法，Choi[14]等通过临床研究证实了这一点。韩钰[12]经实验研究发现，应用MARPE 治疗后，上颌第一磨牙间宽度增加了约6.57mm,上颌第一磨牙区域牙槽骨间宽度增加了约2.62mm。

黄河是中国第二大河，是世界上复杂难治的河流之最，黄河流域水安全问题也是中国水安全问题的缩影。黄河流域水资源保护局局长司毅铭介绍了黄河流域实施水功能区限制纳污红线管理的整体构想与初步实践。

该矫治器主要矫治上颌横向发育不足，可以有效开展青少年和年轻成人的腭中缝, 矫正骨性牙弓狭窄，对于生长发育晚期的患者依然能取得骨性扩弓疗效。

1.5 上颌骨性扩弓器（Maxillary skelet al expander,MSE）

美国加利福尼亚大学Won Moon 教授制造了上颌骨性扩弓器并将其命名MSE。MSE 的扩弓矫治原理是将4 枚足够抗弯的微种植钉作为骨性支抗，植入硬腭骨板靠近腭中缝处，同时螺旋扩大器在颚骨板处施加矫形力，产生水平方向的作用力，快速打开腭缝，促进新骨沉积[15],从而扩展上颌牙弓的宽度。

相比Hyrax 矫治器、Haas 矫治器，MSE 的最大特点是对患者的年龄没有限制，即不仅可以矫治儿童患者，也可以矫治成人患者（即腭中缝已闭合），同时可以对上颌骨产生更多的骨性效应。杨阳[16]等通过实验发现MSE 打开成人腭中缝的成功率较高并且骨性效应较明显，这与Cantarella[17]等研究结果一致。而Hyrax 矫治器、Hass 矫治器只适用于矫治腭中缝生理性没闭合的患者，且只能产生50%的骨性效应，另外50%为牙性效应。黄金通过实验研究，得出结果为MSE 螺旋扩大器平均打开4.91±1.06mm 后，上颌骨腭中缝尖牙、磨牙水平宽度增加量分别为3.08±1.48mm和2.62±1.06mm；上颌尖牙间宽度增加2.03±1.12mm,上颌第一磨牙间宽度增加 4.28±1.56mm[18]。从而得出结论：成人上颌骨宽度不足的患者，在进行MSE 矫治后，腭中缝可以成功打开，解决上颌宽度不足的问题。

上颌骨性扩弓器可进行成人快速腭中缝扩弓，有效矫治成人上颌宽度不足、上颌骨性狭窄等问题。

1.6 四眼簧固定扩弓矫治器 (Quad-Helix 矫治器)

Quad-Helix 矫治器起源于 20 世纪 70 年代，由Ricketts 将上颌磨牙处的带环与W 型弹簧前后安置的螺旋圈相连接而制成[19]。相对于Hyrax 矫治器和Haas 矫治器, 扩弓方式主要以慢速扩弓为主。其扩弓原理是对牙弓施加持续的横向力，使牙周腭部组织拉伸，导致上颌后牙颊向倾斜，引发颊侧骨吸收、牙移动。当此横向力抵抗腭中缝组织的生物结合力时，腭中缝被打开，导致上颌牙弓的扩大。张月兰等[20]通过研究认为用Quad-Helix 矫治器进行扩弓，主要导致牙齿的颊向倾斜，并验证此结果与年龄因素有关。

Quad-Helix 矫治器加力方式较灵活,可以不对称加力, 进行个性化调整，使矫形力保持稳定持久[21]。由于矫治器置于腭侧, 所以不会影响同期位于颊侧托槽对牙齿的调整。其扩弓效果良好，通过用Quad-Helix 矫治器进行上颌扩弓，Frank 和Enge[22]发现腭中缝的打开与磨牙间的宽度比值为6:1, 即腭中缝每打开1mm, 牙齿会移动大约6mm。经过实验，廖明华[23]等发现使用Quad-Helix 矫治器治疗后, 反牙合得到了矫正，且替牙期患者颌骨基骨宽度有变化, 恒牙期患者变化不明显。

该矫治器对磨牙间距不足、上颌牙弓狭窄所致的替牙期和恒牙早期后牙反牙合等情况有良好的矫治效果。

1.7 无托槽隐形矫治器

随着图像采集处理技术、三维成像技术等发展，数字化广泛应用在口腔正畸学领域，其中最典型的应用为无托槽隐形矫治技术。无托槽隐形矫治技术是20世纪90 年代后期，首先在美国出现的一种新型牙颌畸形矫治技术。

无托槽隐形矫治器是基于三维数字化牙颌模型的采集建立、分析诊断、矫治方案的设计，并通过计算机辅助制作出一系列透明的活动矫治器。在制作时预置扩大量, 患者按顺序戴用矫治器就可以起到扩弓作用。其扩弓主要是通过牙齿的颊倾、位移和牙槽骨的组织改建来实现的[1]。

无托槽隐形矫治器的扩弓效果主要集中在前磨牙区, 而磨牙区的效果相对较弱, 并且由前向后扩弓效率逐渐减小，赵祥[24]等通过研究31 例患者认为这可能和矫治器在前磨牙到磨牙区力量的衰弱以及后牙区牙周膜面积较大有关。Houle[25]等在研究64 例成年患者扩弓情况后，发现 Invisalign 扩弓效率上颌为72.8%。Solano-Mendoza[26]等认为Invisalign 矫治器虽然有明显的上颌扩弓效应，但相比预期位移量，牙齿的实际位移量存在“滞后性”。朱雯雯[27]通过研究认为国产隐形矫治器可以矫治成人牙齿的轻中度拥挤，矫治器对牙齿控根移动的功能较差，但倾斜移动的效果较好，且越靠近牙弓后段扩弓精确度越低。

无托槽隐形矫治器顺应了人们对舒适性、美观性、便捷性的要求，主要适用于矫治轻中度牙列拥挤。在排齐牙列、关闭少量牙间隙、牙齿倾斜移动等方面的效果也比较理想。经研究其无法解决骨性横向宽度不调的问题。随着这项技术的不断进步与完善，未来的隐形矫治技术一定能解决更多的临床问题，推动口腔正畸的新发展。

2 扩弓矫治技术在临床上的应用

2.1 牙列拥挤

牙列拥挤是临床常见的错 畸形，一般通过减少牙量或增加骨量解除牙列拥挤。增加骨量的方法包括扩展牙弓宽度，推磨牙向远中移动、颊向扩大牙弓[28]等。

牙列拥挤的矫治方法，在长度上推磨牙向远中移动所应用的矫治器如口外弓和摆式矫治器；从宽度上利用螺旋矫治器进行快速扩弓，利用上颌分裂基托矫治器、四角簧矫治器等进行慢速扩弓，从而颊向扩大牙弓解除牙列拥挤。随后，临床上出现了自锁直丝弓矫治技术、无托槽矫治技术等扩弓矫治方法，满足了患者对矫治器舒适度和美观性的要求。

2.2 反牙合

青少年患者由于上颌发育不足，通常是利用合垫配合面具进行前方牵引来治疗骨性反牙合。但由于支抗不足，会引发磨牙倾斜、上颌出现代偿过度所导致的上前牙唇倾等，增加了后期扩弓的难度。此时利用微种植钉辅助上颌快速扩弓器进行前方牵引可以避免上述情况的发生。

后牙反牙合分为单侧后牙反牙合和双侧后牙反牙合。双侧后牙反牙合可通过Haas 矫治器、Hyrax 矫治器打开腭中缝，增加上颌的骨量，从而开展上颌的宽度；还可以使用牙弓开展的方法，利用四眼簧固定扩弓矫治器、分裂基托矫治器调整上颌牙弓的宽度。反牙合不严重的患者在使用固定矫治器进行矫治的同时，可以使用颊侧的扩弓辅弓装置进行扩弓。

2.3 上颌骨宽度不足

上颌骨宽度不足(Maxillary transverse deficiency,MTD) 主要是指上颌基骨的宽度狭窄。在青少年中发生率为2.7%～23.3%[29]，成人中发生率约为9.4%[30]。临床常表现为腭盖高拱、上颌“V”字型牙弓等，在安氏I 类、 II 类、Ⅲ类错牙合畸形中均有发生[31-33]。

患者可通过Hyrax 矫治器、Haas 矫治器、微种植钉辅助上颌快速扩弓器等进行扩弓矫治，应用上颌骨性扩弓器（MSE）打开4.91±1.06mm，上颌骨腭中缝尖牙、磨牙水平宽度增加量分别为3.08±1.48mm,2.62±1.06mm[34]。恒牙期唇腭裂患者普遍存在上颌骨宽度不足的问题，在牙槽突植骨术前的正畸治疗中，大多采用固定矫正器并根据病情配合使用扩弓辅弓或四角舌弓，从而达到扩弓的目的，提高牙槽突植骨的成功率。同时应该尽量减少扩弓的幅度以降低唇腭裂患者上颌扩弓的复发。

3 总结

随着科技飞速发展，生活水平逐渐提高，口腔正畸矫治逐渐受到大量的关注。其中，以上颌扩弓为例，在临床上得到了广泛的应用，如牙列拥挤、上颌骨宽度不足、后牙反牙合等错牙合畸形，通过扩弓矫治，能够得到显著的改善。同时，在上颌扩弓矫治方面所应用的矫治器及技术，也在不断地发展和完善，从功能性矫治器到数字化隐形矫治器，逐渐适用于患者的需求以及相关治疗，因症施力从而得到较好的矫治效果。各矫治器各有利弊，如何利用其矫治优点扬长避短，在临床上针对不同情况的患者进行治疗，从而达到良好的矫治效果，这是是我们今后需要不断努力的方向。