林雪芬，寧 楠，馬 馳，陳沐寒，史曉揚(yáng)，劉 洪，張純溪，劉東旭

傳統(tǒng)的隱形矯治虛擬排牙通過激光掃描石膏模型或者口內(nèi)掃描獲取虛擬牙頜模型進(jìn)行牙齒移動(dòng)設(shè)計(jì)，這種排牙不包括牙根與頜骨。然而在正畸診療過程中，骨開窗、骨開裂、牙根吸收、牙根不平行等是常見的并發(fā)癥[1]。錐形束CT(CBCT)不能精細(xì)呈現(xiàn)牙冠的解剖形態(tài)，但可以呈現(xiàn)牙根、牙槽骨的信息，而虛擬牙頜模型可以提供精細(xì)的牙冠、軟組織形態(tài)，將CBCT根骨信息與虛擬牙頜模型相融合，已被證實(shí)可以重建出精確的、可重復(fù)的、數(shù)字化根骨信息的三維整合牙頜模型[2-8]。

本研究對(duì)11例偏頜代償患者，分別采用傳統(tǒng)牙頜模型和含根骨信息的三維整合牙頜模型進(jìn)行隱形矯治虛擬排牙，對(duì)比兩種排牙方案移動(dòng)設(shè)計(jì)、牙根外露、牙根平行度等差異，探討根骨信息在正畸診斷性排牙中的重要性。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象

該研究獲得山東大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院倫理委員會(huì)的批準(zhǔn)(NO.20210817)，患者均簽署知情同意書。選擇2018—2021年于山東大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院口腔醫(yī)院正畸科就診的骨性偏頜患者11例(女9例，男2例)；年齡(19.55±4.03)歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：①脊椎骨齡：CS5期或CS6期；②上頜中線與面部中線相一致，下頜在下頜姿勢位和正中咬合位都與面部中線不一致，頦下點(diǎn)偏離面部中線≥2 mm；③恒牙列完整，輕中度牙列擁擠，無冠修復(fù)史。排除標(biāo)準(zhǔn)：①面部外傷、腫瘤史；②髁突肥大及其余導(dǎo)致顏面發(fā)育性不對(duì)稱的疾病。

1.2 數(shù)字化模型的建立

1.2.1 掃描與數(shù)據(jù)處理 治療前獲取該患者的牙冠數(shù)據(jù)與根骨數(shù)據(jù)。采用數(shù)字化口內(nèi)掃描儀(Itero Element2，美國)獲取患者口內(nèi)牙冠數(shù)據(jù)，用軟件重建出STL格式的三維數(shù)字化模型。采用CBCT(5G;NewTom, Verona, 意大利)獲取患者根骨數(shù)據(jù)。拍攝時(shí)患者保持牙尖交錯(cuò)位，CBCT體素分辨率為0.3 mm，掃描參數(shù)設(shè)定為110 kV，5 mA，以醫(yī)學(xué)數(shù)字影像和通信(digital imaging and communications in medicine，DICOM)格式保存。

1.2.2 虛擬排牙 將患者的牙冠數(shù)據(jù)、CBCT數(shù)據(jù)、X線全景片、頭顱側(cè)位片、面相數(shù)據(jù)上傳至易美齊病例管理系統(tǒng)(美齊科技有限公司，杭州)。此時(shí)可獲取患者治療前(P0)的不含根骨信息的傳統(tǒng)牙頜模型。由專業(yè)的虛擬排牙工程師按照根據(jù)醫(yī)生指示對(duì)P0傳統(tǒng)牙頜模型進(jìn)行排牙。醫(yī)生指示為：①維持上切牙矢狀向位置，通過上頜擴(kuò)弓，必要時(shí)推磨牙向后解除牙列擁擠；②下頜推磨牙向后，必要時(shí)結(jié)合鄰面去釉解除擁擠；③以面部中線為基準(zhǔn)，調(diào)整上下頜中線；④根據(jù)Andrews六項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)[9]進(jìn)行排牙，最終使牙列排齊整平，建立正常覆覆蓋及Ⅰ類咬合關(guān)系。最終獲取目標(biāo)位牙頜模型，即不考慮根骨信息時(shí)建立的目標(biāo)位(P1)。

1.2.3 建立三維整合牙頜模型 上傳CBCT數(shù)據(jù)至易美齊病例管理系統(tǒng)后，由專業(yè)的工程師根據(jù)CBCT數(shù)據(jù)進(jìn)行閾值分割，三維重建，獲取包含牙根信息的上下牙列模型和頜骨模型。將該模型與P0牙冠模型進(jìn)行配準(zhǔn)、整合，得到P0包含根骨的三維整合牙頜模型。同時(shí)，將CBCT根骨信息與P1牙頜模型配準(zhǔn)、整合，獲取P1的三維整合牙頜模型。

1.2.4 結(jié)合根骨信息進(jìn)行排牙 讓同一工程師采用P0三維整合牙頜模型重新進(jìn)行排牙設(shè)計(jì)，獲取新的目標(biāo)位的三維整合牙頜模型，即考慮根骨信息時(shí)建立的目標(biāo)位(P2)。

1.3 測量方法

將P0、P1和P2的三維整合牙頜模型以STL格式導(dǎo)出，并導(dǎo)入3-Matic軟件中。

1.3.1 牙根外露的判斷 本項(xiàng)研究以治療前牙槽骨作為牙齒移動(dòng)的限度。判斷每個(gè)牙位頰舌側(cè)牙根外露的情況，牙根外露<根長1/4為0；根長1/4≤牙根外露<根長1/2為1；根長1/2≤牙根外露<根長3/4為2；牙根外露≥根長3/4為3。

1.3.2 牙根平行度的判斷 如圖1所示，用3-Matic軟件中計(jì)算慣性軸的功能重建出每個(gè)牙的牙軸。觀察牙根之間位置關(guān)系，如果存在相鄰牙牙根明顯相近，相鄰牙牙軸明顯不平行的情況，則認(rèn)為牙根不平行。記錄存在牙根不平行的牙位。

灰色：P1虛擬排牙模型；藍(lán)色：P2虛擬排牙模型。相鄰鄰牙牙根明顯靠近，牙軸明顯不平行(箭頭)

1.3.3 兩個(gè)方案的移動(dòng)方式比較 獲取P1、P2方案的移動(dòng)量表，設(shè)置伸長、頰向整體移動(dòng)、近中整體移動(dòng)、近中舌向扭轉(zhuǎn)、近中軸傾度、頰向轉(zhuǎn)矩移動(dòng)變化為正值，反之為負(fù)值。另外，3-Matic軟件中的部分比較分析(part comparison analysis)功能可估算兩個(gè)模型之間的對(duì)應(yīng)點(diǎn)，分析出對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的距離并且用顏色變化來顯示距離的大小。本研究采用此功能直觀地從三維方向上展示P1和P2的差別。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

2 結(jié) 果

ICC>0.9，表明數(shù)據(jù)測量有足夠的可靠性。

2.1 移動(dòng)方式的比較

如表1～2所示，上頜偏斜側(cè)側(cè)切牙至第二磨牙，非偏斜側(cè)第一前磨牙，下頜偏斜側(cè)側(cè)切牙至第一磨牙，非偏斜側(cè)第一前磨牙到第一磨牙的頰舌向整體移動(dòng)或轉(zhuǎn)矩存在顯著性變化(P<0.05)。此外，上頜偏斜側(cè)側(cè)切牙的軸傾度，非偏斜側(cè)側(cè)切牙、尖牙的近遠(yuǎn)中整體移動(dòng)存在顯著性差異(P<0.05)。

表1 P1與P2的上頜牙齒移動(dòng)量差異

距離偏差色階圖中的彩色模型代表了P1、P2兩個(gè)模型間的距離差異。如圖2所示，牙齒移動(dòng)變化主要集中于牙根位置的變化。

2.2 牙根外露的比較

如圖3所示，P2相比P1，能顯著改善牙根外露狀況。表3可見，牙根外露改善的牙位主要集中于上頜偏斜側(cè)尖牙、前磨牙、磨牙、非偏斜側(cè)前磨牙的頰側(cè)，與下頜偏斜側(cè)切牙、尖牙、前磨牙的舌腭側(cè)。

表3 P1、P2牙根外露得分差異

2.3 牙根平行度的比較

卡方檢驗(yàn)結(jié)果顯示P=0.00，說明P2模型相比P1能顯著改善牙根不平行的狀況。在P1模型中牙根不平行部位主要位于尖牙至第一前磨牙(53.13%)，其次為中切牙至側(cè)切牙(21.88%)，第一前磨牙至第二前磨牙(18.75%)，側(cè)切牙至尖牙(6.25%)之間。

3 討 論

將牙根信息納入診斷性排牙十分有必要。正畸治療的目標(biāo)是協(xié)調(diào)、美觀和穩(wěn)定。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，通常遵循Andrews六要素進(jìn)行排牙[9]。Andrews六要素是Andrews測量了120副非正畸治療的正常模型總結(jié)出來的正常的6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，但Andrews單純通過牙冠來判斷牙齒的軸傾度、轉(zhuǎn)矩，已被證實(shí)是不夠準(zhǔn)確的，因?yàn)檠拦谛螒B(tài)、冠-根角、牙冠長度具有多變性[10-12]，對(duì)牙齒角度的判斷應(yīng)當(dāng)結(jié)合牙冠與牙根[13]。另外，美國正畸委員會(huì)(American Board of Orthodontics，ABO)將牙根平行制定為評(píng)估正畸療效的標(biāo)準(zhǔn)之一[14]。有文獻(xiàn)表明，嚴(yán)重的牙根不平行導(dǎo)致的相鄰牙根距離小于1 mm會(huì)導(dǎo)致水平骨吸收，加速牙周破壞[15-16]。牙根平行不僅可以減少正畸結(jié)束后的復(fù)發(fā)，還意味著各個(gè)牙齒更好的軸傾度與轉(zhuǎn)矩，保證最大面積的咬合接觸，更合適的咬合力分布[4]。

表2 P1與P2的下頜牙齒移動(dòng)量差異

A～E：距離偏差色階圖，選用的范圍為-3～3 mm。綠色區(qū)域表示2個(gè)模型距離在閾值范圍(-3～3 mm)內(nèi)，藍(lán)色和紅色區(qū)域分別代表2個(gè)模型距離<-3 mm與>3 mm；F～G：P1、P2的模型疊加，P1為灰色，P2為藍(lán)色

診斷性排牙時(shí)，牙冠排列正常并不意味著牙根排列正常。本項(xiàng)研究顯示，在缺乏牙根信息的條件下進(jìn)行診斷性排牙(P1)不能準(zhǔn)確排列牙根，容易發(fā)生骨開窗、骨開裂、牙根不平行的情況。以往侯瑜琳等的研究中，不同的操作者采用牙冠模型進(jìn)行排牙，亦均存在牙根不平行和多處牙根外露現(xiàn)象[17]。本研究中，可見偏斜側(cè)上后牙頰側(cè)，下前牙區(qū)腭側(cè)牙根外露程度高，推測與研究對(duì)象的骨性錯(cuò)畸形相關(guān)。該研究所選樣本為骨性偏頜患者，其牙齒代償具有上下頜、左右側(cè)牙齒傾斜的不一致性。表現(xiàn)為偏斜側(cè)后牙反，或上后牙頰傾，下后牙舌傾；非偏斜側(cè)上后牙舌傾，下后牙頰傾；偏斜側(cè)牙齒代償更嚴(yán)重[18-19]。偏頜患者中骨性Ⅲ類占比大，常表現(xiàn)為反或者上前牙唇傾，下前牙舌傾的前牙區(qū)代償。所以，因其骨性結(jié)構(gòu)的局限性，若要建立正常的前后牙覆蓋，對(duì)于牙根的定位勢必要求更高。另外，本研究發(fā)現(xiàn)牙根不平行的情況多集中于尖牙與第一前磨牙之間，占了54.13%，這可能與尖牙的特殊位置與解剖結(jié)構(gòu)相關(guān)。尖牙位于牙弓的轉(zhuǎn)折處，它與第一前磨牙的牙根間空間是牙弓中后段最小的[20]，而尖牙又是牙根最粗壯的牙位，所以更容易發(fā)生牙根相近，牙根不平行的情況。

灰色：P1虛擬排牙模型；藍(lán)色：P2虛擬排牙模型?？梢奝1模型存在更多的牙根外露(箭頭)，主要集中于上頜后牙頰側(cè)與下前牙舌側(cè)

結(jié)合根骨信息，采用三維整合牙頜模型進(jìn)行診斷性排牙(P2)可以有效改善這些情況，降低相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)。P2模型相對(duì)于P1模型的移動(dòng)設(shè)計(jì)，集中于頰舌向整體移動(dòng)與轉(zhuǎn)矩的變化，尤其是通過增大上頜偏斜側(cè)后牙牙根的舌向移動(dòng)量來增大正轉(zhuǎn)矩，增大下前牙區(qū)負(fù)轉(zhuǎn)矩實(shí)現(xiàn)。由圖2也可見都是對(duì)牙根位置的優(yōu)化。通過牙根位置的優(yōu)化，P2模型的牙根外露、牙根平行度得到了明顯的改善。Goglin-Benoit等亦發(fā)現(xiàn)將根骨信息整合進(jìn)模型進(jìn)行排牙，可以優(yōu)化正畸矯治，尤其目標(biāo)位牙根平行度的優(yōu)化[21]。三維整合模型的優(yōu)點(diǎn)還在于可以在治療期間任意時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行牙根位置的評(píng)估，而不需要接受額外的影像輻射[4]。當(dāng)需要支抗釘加強(qiáng)支抗時(shí)，可視化治療前和治療后的根骨關(guān)系，可以輔助支抗釘定位，避免與牙根的碰撞或?qū)ρ例X移動(dòng)路徑的阻礙[22]。所以，將牙根和頜骨納入虛擬矯治設(shè)計(jì)，有助于臨床醫(yī)生診斷分析、制定治療計(jì)劃和監(jiān)控治療效果。

本研究的局限性在于沒有將牙槽骨高度和厚度的適應(yīng)改建整合到模擬過程中。此外，隱形矯治的實(shí)現(xiàn)率十分有限[23-24]，設(shè)置的目標(biāo)位并非最終矯治成果，未來需要更多的研究來對(duì)比實(shí)際矯治效果牙根位置是否得到了優(yōu)化。

4 結(jié) 論

包含根骨信息的隱形矯治設(shè)計(jì)系統(tǒng)可視化和量化了牙齒位移和根骨關(guān)系變化。可以幫助優(yōu)化目標(biāo)位，改善骨開窗、骨開裂、牙根平行度欠佳等問題。根骨信息在正畸診斷性排牙中十分的重要。