单侧完全性唇腭裂患者上颌前牵引及扩弓治疗协同效应的有限元分析

吴珊珊，高朵朵，赵子昂，周建华，马志博，孙世璋 ，黄 威

(1.石家庄和协口腔医院正畸科 河北 石家庄 050051；2.延安大学附属医院口腔科 陕西 延安 716000；3.河北医科大学临床学院 河北 石家庄 050017；4.河北医科大学口腔医学院·口腔医院 河北省口腔医学重点实验室 河北省口腔疾病临床医学研究中心 河北 石家庄 050017)

唇腭裂为口腔颌面部最常见的一种先天发育异常性疾病，其中单侧完全性唇腭裂患者约占30%[1]。由于先天发育缺陷及术后瘢痕挛缩等原因，该类患者常伴有上颌发育不足等症状[2-3]，上颌前牵引及扩弓治疗能对其起到明显改善作用[4-5]。两种治疗方式的联合作用效果与单一效果的比较，既往主要通过伴有骨性Ⅲ类错牙合畸形的非裂隙患儿进行观察[6-8]，而对单侧完全性唇腭裂患者研究较少，且关注点主要为扩弓能否提高前牵引效果，而前牵引对扩弓的影响以及联合治疗是否对单独矫治的不对称性产生影响尚未见报道。本研究通过三维有限元技术，在同一模型上分组添加上颌前牵引力、扩弓力及联合作用力，分析比较其上颌移动情况，以期从生物力学角度为临床治疗提供一定理论参考。

1 材料和方法

1.1 分组添加作用力：在已建立的单侧完全性唇腭裂上颌骨三维有限元模型上[9]（见图1）分组添加作用力：第一组前牵引力，第二组扩弓力，第三组前牵引联合扩弓力，其中力值大小、方向及作用部位见表1[10]，设定上颌骨后端的翼颌连接区为限制面进行运算[9]。

图1 单侧完全性唇腭裂上颌骨有限元模型

表1 作用力的设定[10]

1.2 观测点的选取：在健患侧上颌骨牙槽突上由前向后分别对称性选取6个节点作为观测点（见图2），记录其矢状向及横向位移量。

图2 观测点的选取

1.3 统计学分析：选用SPSS 26.0软件包进行统计学分析，采用配对t检验对各组位移进行组内及组间比较，P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 位移云图的解读：第一组Z轴方向位移云图与第三组Z轴方向位移云图，见图3。Z轴方向代表了矢状向，正值代表向前移动，负值代表向后移动，数值的绝对值代表了位移量，以上两图位移趋势相近，均以向前移动为主且牙槽突前端位移量最大，由前内向后外位移量逐渐变小。

图3 Z轴方向位移云图

第二组X轴方向位移云图与第三组X轴方向位移云图，见图4。X轴方向代表了横向，正负值代表了水平移动的方向，数值的绝对值代表了位移量，以上两图位移趋势相近，均由中央裂隙区向两侧水平移动（横向宽度增加）且牙槽突前端位移量最大，由前向后位移量逐渐变小。

图4 X轴方向位移云图

2.2 位移比较：各组观测点位移量及健患侧差值见表2，各组观测点位移比较的统计学分析见表3。

表2 各组观测点位移量及健患侧差值的绝对值 （mm，×10-2）

表3 统计学比较分析

2.3 小结：由图3可知，上颌前牵引及上颌前牵引联合扩弓治疗均会导致上颌骨前移，由表2～3可知单独上颌前牵引健患侧上颌骨前移程度差异明显，出现前牵不对称现象；联合扩弓治疗后，健侧上颌骨前移程度降低，患侧上颌骨前移程度增加，但健患侧上颌前移差异仍明显；结合健患侧位移差值比较可知，前牵引组差值明显大于联合组即联合扩弓治疗后，前牵不对称现象将有所改善。

由图4可知，上颌扩弓及上颌扩弓联合前牵引治疗均会导致上颌骨横向宽度增加，由表2～3可知单独上颌扩弓健患侧上颌骨扩弓程度差异明显，出现扩弓不对称现象；联合前牵引治疗后，健患侧上颌骨横向宽度均有明显增加，但健患侧上颌骨扩弓差异仍明显；结合健患侧位移差值比较可知，扩弓组与联合组无明显差异，即联合前牵引治疗后，扩弓不对称现象无明显改善。

3 讨论

由于矫治方式的区别，前牵引主要针对上颌矢状向发育不足，扩弓则主要改善横向发育缺陷，曾有学者报道两种矫治作用可能会产生协同效应[11]。本研究通过联合力与单一矫治力进行比较，观察其矢状向及横向位移差异，以其对协同效应问题进行探究。根据位移云图可以发现各组移动趋势相近，均为由前向后逐渐降低，故观测点由前向后选取可代表上颌骨整体移动情况，而在对应牙齿的牙槽骨上选取，是由于该投影点相对稳定容易寻找，同时健患侧观测点均为对称性选取，方便比较及统计学分析。

曾有学者提出扩弓可有效松解上颌骨缝，起到促进前牵效果的目的[12]。学者们对伴有骨性Ⅲ类错牙合畸形的非裂隙患者进行了大量临床观察[13-17]，从而比较联合扩弓治疗与单纯前牵引治疗在促进上颌前移方面有无差异。部分学者认为扩弓能有效提高前牵引效果[13-16]，包括骨性前移量增加，疗效缩短等。但仍有相当一部分学者认为两种治疗方式在促进上颌前移方面无明显差异[8,17-18]。由于非裂隙患者与唇腭裂患儿相比存在解剖结构差异，同时后者受到瘢痕挛缩等因素影响，其结论尚不能完全代替唇腭裂患者。既往针对唇腭裂患儿在该领域的研究较少，Elabbassy等[19]曾将28例平均年龄10.8岁的单侧唇腭裂患者分为两组，第一组仅行钛板钛钉支抗的前牵引治疗，第二组先行上颌扩弓治疗，再采取相同方式的前牵治疗，发现两组在上颌前移量上无明显差别。但也有学者持不同观点，Dogan等[20]对30例伴有骨性Ⅲ类错牙合畸形的单侧完全性唇腭裂患者进行分组观察发现，上颌前牵引联合交替扩缩弓治疗较单纯前牵引治疗而言，有更加明显的骨性上颌前移效果。两者结果差异可能是由于扩弓方式不同造成，但也有研究认为对于非裂隙患者交替扩缩弓较单纯快速扩弓而言，并未显著增强前牵引效果[21]。本研究认为上颌前牵引可有效提高扩弓量，从生物力学角度分析前牵引提高了上颌突度进而力臂得到了延长，在相同横向扩弓力作用下，力矩更大故横向宽度增加。

单侧完全性唇腭裂患者由于解剖结构缺陷存在发育不对称性，即便完善牙槽突裂植骨，硬腭区骨缺损仍无法恢复。曾有学者报道在对单侧唇腭裂患者施加对称性矫治力时，健患侧上颌会出现不对称移动[11]，牙槽突裂植骨可改善其不对称性[22]，但联合治疗是否能对该不对称性产生影响尚未见报道。本研究发现在施加对称性矫治力时，上颌前牵引联合扩弓治疗、单独前牵引或扩弓治疗均会产生健患侧上颌位移不对称现象。但联合扩弓治疗后，前牵不对称现象将有所改善，而联合前牵引治疗后，扩弓不对称现象无明显变化。

三维有限元为一种理论模拟技术，其结果与临床实际尚存在一定差距，但其结果趋势可从理论上对临床情况进行反映。本研究认为对于单侧完全性唇腭裂患者，联合前牵引治疗可对上颌扩弓产生促进作用，联合扩弓治疗可对上颌前牵引不对称现象起到改善作用。