劉佳莉 蔡森鑫 嚴(yán)峻 王梅潔 許潾于 蘇杰華

直絲弓矯治技術(shù)中，單純采用平直弓絲滑動法關(guān)閉間隙的力學(xué)機(jī)制存在一定的缺陷[1-2]，特別是對前、后牙相對支抗的控制及尖牙控制等仍有不足，常需要其它方法，如搖椅形、J鉤、種植支抗等輔助控制牙齒的移動[3]。雙鑰匙曲(double key hole loop，DKHL)唇弓是一種特殊的正畸關(guān)閉曲，2 個垂直曲使力量加載更加柔和，配合特殊激活方式，可以靈活控制前牙和后牙移動的方式[4-5]。DKHL的生物力學(xué)機(jī)制較為復(fù)雜，臨床應(yīng)用主要依靠正畸醫(yī)師的臨床經(jīng)驗，為此有必要對其不同激活方式的效果進(jìn)行深入的研究。本研究以Typodont模型為研究對象，模擬DKHL唇弓3 種激活方式關(guān)閉拔牙間隙，分析加力后前牙和后牙的冠根移動變化趨勢，可為其臨床應(yīng)用提供有益的參考。

1 材料與方法

1.1 實驗器材

1.2 實驗步驟

1.2.1 人工牙數(shù)字模型采集 采用3 Shape掃描儀對上頜單個人工牙分別進(jìn)行掃描，建立包含牙冠和牙根形態(tài)的單個人工牙數(shù)字模型，以STL格式保存。

1.2.2 Typodont標(biāo)準(zhǔn)模型建立 按人工牙臨床冠中心粘接上頜矯治器，確認(rèn)定位準(zhǔn)確后，制作硅橡膠導(dǎo)板。采用間接粘接技術(shù)、以RelyXTMUltimate粘接劑將矯治器粘接于各組人工牙，依次更換鎳鈦圓絲、鎳鈦方絲、0.48 mm×0.64 mm DKLH不銹鋼方絲，每次換絲后以47 ℃水浴15 min。拔除第一前磨牙后，分別進(jìn)行三維掃描，建立初始數(shù)字模型，保存為STL格式。

1.2.3 DKHL加載實驗 12 副Typodont模型隨機(jī)分為3 組(n=4)，采用鎳鈦拉簧以3 種不同方式加載5 N的力量關(guān)閉拔牙間隙。工況一(C1)：在遠(yuǎn)中鑰匙曲的遠(yuǎn)中制備短牽引鉤，拉簧加載于第二磨牙頰面管與牽引鉤之間;工況二(C2)：鎳鈦拉簧加載于第二磨牙的頰面管與遠(yuǎn)中鑰匙曲頂部之間，鑰匙曲之間未結(jié)扎；工況三(C3)：分別結(jié)扎雙側(cè)的近遠(yuǎn)中鑰匙曲，使尖牙近中和遠(yuǎn)中的水平段弓絲成5°夾角，再安放入槽并按工況二加載拉簧(圖 1)。加載完成后，47 ℃水浴30 min，隨后冷卻30 min。重復(fù)水浴1 次后進(jìn)行模型掃描，建立加載后數(shù)字模型。

圖 1 下頜不同工況加力模式

1.2.4 冠根融合模型的建立 初始和加載后數(shù)字模型導(dǎo)入Geomagic軟件中，分別將上頜單個牙齒模型與之自動匹配和重疊，建立帶有牙根的冠根融合模型(圖 2)。

圖 2 上頜牙列三維模型

1.2.5 牙齒移動趨勢分析 以Typodont底座為參照建立三維坐標(biāo)系。原點為中心圓柱孔與底座底平面的交點；經(jīng)原點平行于底座后緣為水平向，左側(cè)為正方向；經(jīng)原點垂直于底座后緣為矢狀向，遠(yuǎn)中向為正方向；模型中心圓柱螺紋為垂直向，根向為正方向。初始和加載后的冠根融合模型在Geomagic軟件中以Typodont底座為基準(zhǔn)進(jìn)行匹配重疊，觀察比較每顆牙齒的移動趨勢。在模型中分別標(biāo)記各個牙齒的標(biāo)志點(冠方標(biāo)志點包括切牙切緣中點，尖牙牙尖點，第二前磨牙、第一、第二磨牙的中央窩點；根方標(biāo)志點包括單根牙根尖點及第一、第二磨牙的根分叉點)，測量標(biāo)志點的三維位置變化值，左右同名牙的位移合并取均。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析

2 結(jié) 果

2.1 數(shù)字模型重疊分析

工況一中，矢狀向上前牙輕度內(nèi)收、后牙輕度前移，切牙的冠、根位移類似，未見明顯舌傾，但尖牙根尖位移明顯小于冠部，表現(xiàn)為遠(yuǎn)中傾斜移動；后牙牙冠輕微近中移動，牙根向遠(yuǎn)中傾斜。垂直向上牙列基本保持整平狀態(tài)，前牙包括切牙和尖牙有輕度的伸長位移，后牙無明顯變化。工況二中，矢狀向上拔牙間隙明顯減小,前牙牙冠和牙根整體內(nèi)收、位移基本一致；后牙牙冠輕微近中移動，牙根遠(yuǎn)中傾斜的角度明顯減?。淮怪毕蛏虾笱蓝纬蕮u椅形排列，但前牙無明顯變化。工況三中，矢狀向上前牙的牙冠內(nèi)收位移與工況二接近，但牙根內(nèi)收位移明顯大于牙冠，表現(xiàn)為明顯的根舌向控根移動；上后牙牙冠近中移動的距離大于工況二，并且第二磨牙的牙根中有一定的近傾斜。垂直向上，前牙和后牙段搖椅形排列更加明顯，切牙段有明顯的壓低，尖牙高度基本保持不變(圖 3)。

2.2 矢狀向移動趨勢

3 種工況中牙齒的矢狀向位移如圖 4。工況一前牙牙冠的內(nèi)收位移大于其他工況，且從工況一、工況二到工況三，前牙牙冠內(nèi)收位移逐漸減少。相反，工況三的前牙牙根舌向位移明顯大于其它工況。就前牙冠根位移比而言，工況一的冠根位移接近一致，從工況一、工況二到工況三，前牙冠根位移比逐漸減小，特別是在工況三中，冠根位移比可達(dá)到1∶5～1∶6，表現(xiàn)為顯著的舌向控根移動效果。

后牙牙冠的近中位移從工況一、工況二到工況三逐漸增大。工況一前后牙移動位移比值約2∶1，工況二中比值接近1∶1，工況三中則約為1∶2。

2.3 垂直向移動趨勢

圖 3 水浴前(綠)后(紅)模型重疊圖

圖 4 3 種工況下牙齒矢狀向位移折線圖

圖 5 3 種工況下牙齒垂直向位移折線圖

3 種工況中各個牙齒的垂直向位移如圖 5。工況一中切牙和側(cè)切牙牙冠均少量伸長，工況二中切牙垂直向基本保持原位、側(cè)切牙有輕度壓低，工況三中切牙和側(cè)切牙牙冠的壓低位移明顯增大，尖牙基本保持不變。中切牙的牙根有輕度伸長，尖牙逐漸出現(xiàn)伸長的位移，特別在工況三中尖牙根尖伸長位移較為明顯，這可能與其舌向控根移動有關(guān)。

在后牙區(qū)，各牙的位移明顯小于前牙區(qū)。工況一中，第二前磨牙牙冠輕度壓低而第二磨牙牙冠輕度伸長，工況二和工況三中后牙牙冠垂直高度變化不大。后牙牙根的垂直向位移在工況一和工況二中不明顯，工況三中表現(xiàn)為整體輕度伸長。

3 討 論

DKHL是Roth提出的一種關(guān)閉拔牙間隙的方法，其優(yōu)點是力量加載柔和，可以靈活控制拔牙間隙兩側(cè)牙齒移動的方式[6]。工況一模擬Kazumi法，DKHL唇弓未加控制、類似直接回抽激活，切牙冠根內(nèi)收位移接近1∶1；工況二模擬Suzuki法，加載位點移至尖牙遠(yuǎn)中鑰匙曲頂部，增加了前牙段的正轉(zhuǎn)矩，前牙牙根舌向位移有所增加；工況三模擬Dobranszki法，近中段和遠(yuǎn)中段弓絲之間形成人字形曲，明顯增加了切牙段的正轉(zhuǎn)矩，切牙冠根位移比例明顯減小，表現(xiàn)為舌向控根的效果。陳奇等[4]的臨床研究表明，DKHL唇弓與滑動法和關(guān)閉曲法相比，可在高效關(guān)閉拔牙間隙階段有效地控制前牙轉(zhuǎn)矩使前牙整體內(nèi)收，特別是Dobranszki法，前牙偏直立的患者可以增加雙鑰匙曲間結(jié)扎力度。馮艷華[7]的臨床研究也證實DKHL與低位種植支抗結(jié)合長牽引鉤滑動法均可獲得良好的前牙轉(zhuǎn)矩控制。

DKHL在前牙的垂直向控制上也較為靈活。工況一前牙有輕度伸長，適用于前牙開合、允許適當(dāng)伸長的患者；工況二中，前牙在內(nèi)收時可保持其垂直向高度；工況三前牙在內(nèi)收后明顯壓低，適用于深覆合病例壓低上前牙、打開咬合。Dobranszki等的光彈模型研究證實，雙鑰匙頂部結(jié)扎可以前牙產(chǎn)生壓低的力量。陳奇等[4]的臨床研究認(rèn)為通過加大雙鑰匙間結(jié)扎力量的大小，可以控制咬合打開的效果，DKHL為前牙壓低提供了一種有效的治療方法。

DKHL采取不同方式激活時，后牙的移動也存在差異。矢狀向上，從工況一、工況二到工況三，前牙的內(nèi)收位移減小、后牙的近中位移增大。遠(yuǎn)中鑰匙曲的頂部加載，特別是鑰匙曲頂部結(jié)扎，明顯促進(jìn)了后牙的近中移動，其原因可能是前牙產(chǎn)生根舌向控根移動、尖牙牙根遠(yuǎn)中傾斜，增加了遠(yuǎn)中移動的難度，前牙支抗增強(qiáng)所致。后牙區(qū)如果不做支抗控制，Dobranszki法只能實現(xiàn)后牙弱支抗，適用于需要大量前移后牙的患者。潘美珍等的臨床研究證實DKHL可有效地實現(xiàn)后牙的近中整體移動[8]。需要前牙大量內(nèi)收的病例使用Dobranszki法時，應(yīng)采用有效的方法加強(qiáng)后牙支抗。垂直向上，工況一和工況二中后牙無顯著變化，而工況三中上頜后牙有輕度的伸長傾向。李永剛等[9]的三維有限元研究亦認(rèn)為工況三鑰匙曲頂部結(jié)扎使后牙區(qū)伸長力增加，可能導(dǎo)致上頜后牙伸長。高角病例使用DKHL時需密切觀察后牙的垂直向變化，必要時采用橫腭桿、種植支抗等方法維持和控制后牙高度。

正畸生物力學(xué)的實驗研究方法有光彈法[10]、三維有限元法[11]、機(jī)械測試法[12]和Typodont模型實驗[13]等，均各有優(yōu)點和不足。Typodont模型實驗雖然并沒有模擬牙周膜，但其人工牙在頜蠟中的移動還是一定程度上反應(yīng)了正畸力量在一定周期內(nèi)表達(dá)的結(jié)果，與牙齒在頜骨內(nèi)移動的結(jié)果類似，具有一定的可信度[13]。DKHL激活方式靈活多變，臨床相關(guān)文獻(xiàn)還比較有限，Typodont模型研究仍可為進(jìn)一步的理論研究和臨床研究提供有益的參考。

4 結(jié) 論

雙鑰匙曲的3 種不同激活方式可以控制前牙和后牙的移動方式和支抗。DKHL唇弓直接水平加力時，前牙有伸長傾向；遠(yuǎn)中鑰匙曲頂部加載時，可控制前牙轉(zhuǎn)矩和垂直向位置；增加DKHL頂部間結(jié)扎后，將進(jìn)一步壓低前牙并增加正轉(zhuǎn)矩，利于打開咬合和前牙控根移動，但后牙易于整體前移，需加強(qiáng)后牙的支抗控制。