趙喆 王富 鄭秀麗 安娜 陳吉華

軍事口腔醫(yī)學(xué)國家重點實驗室 口腔疾病國家臨床醫(yī)學(xué)研究中心 陜西省口腔醫(yī)學(xué)重點實驗室空軍軍醫(yī)大學(xué)口腔醫(yī)院修復(fù)科 西安 710032

功能載荷下的牙移動，是指咀嚼過程中牙齒在牙槽窩內(nèi)發(fā)生生理性移動的現(xiàn)象。功能載荷下的牙移動是口腔內(nèi)存在的一種基本生理現(xiàn)象，對于分散和傳遞咬合力、減少牙齒周圍組織損害、減少牙齒磨耗、防止牙體組織折裂以及防止食物嵌塞等起著重要作用。了解功能過程中牙齒活動的正常范圍及其對不同載荷的響應(yīng)是評估異常移動和作出有效臨床決策的基礎(chǔ)。雖然牙移動的相關(guān)研究已經(jīng)持續(xù)了數(shù)十年，但受到口內(nèi)環(huán)境和測量儀器的影響，對咀嚼狀態(tài)下牙齒移動過程的研究尚未得出令人滿意的答案。本文將對相關(guān)研究進(jìn)展做以介紹。

1 功能載荷下牙移動的生理基礎(chǔ)

功能載荷下的牙齒移動取決于力的大小、力點、牙根形態(tài)和周圍組織的健康狀況[1]。牙齒—牙周膜—牙槽骨作為一個復(fù)合體以協(xié)同的方式起到分散咀嚼力的作用。在復(fù)合體中，不同組織具有不同的剛性，牙周膜的彈性模量在幾十到數(shù)百Mpa之間，釉牙本質(zhì)界下200～300μm厚的軟區(qū)牙本質(zhì)為3～10 GPa，牙骨質(zhì)—牙本質(zhì)界面為2～4 GPa，牙骨質(zhì)為3～15 GPa，骨組織和管間牙本質(zhì)為10～20 GPa，管周牙本質(zhì)約為30 GPa，釉質(zhì)為75～100 GPa[2]。不同剛性的組織在壓縮載荷下表現(xiàn)出不同程度的形變，形變大小遵循多個彈簧串聯(lián)的原則。其中，未礦化的牙周膜剛性最小，因此最初的變形遠(yuǎn)大于其他組織，在低負(fù)荷誘導(dǎo)下的牙移動中起著決定性作用。隨著載荷的增大，當(dāng)牙周膜被壓縮到一定程度后形變幾乎不再增加，此時牙體組織和頜骨的形變繼續(xù)增大。這種功能載荷下的壓縮機制不僅保證了大部分咬合力能夠被牙周膜吸收和緩沖掉，也保證了牙周膜的形變被控制在生理范圍內(nèi)，避免了因為過度壓縮而導(dǎo)致的牙周膜損傷。牙周膜對不同荷載的反應(yīng)主要與兩個系統(tǒng)有關(guān)。牙周膜通過膠原纖維將天然牙固定于牙槽骨中從而組成了牙周膜的彈性系統(tǒng)[3]。牙周膜中的血管和細(xì)胞外基質(zhì)等成分構(gòu)成了牙周膜的流體相系統(tǒng)[4]。在2個系統(tǒng)的協(xié)同作用下，咬合過程中牙齒在咬合力作用下發(fā)生一定范圍內(nèi)的生理性移動，在去除咬合力后則會以非線性[5]的速度恢復(fù)至初始位置。

2 功能載荷下牙移動的影響因素

牙移動的本質(zhì)是物體在力的作用下產(chǎn)生運動，牙齒與牙周膜和牙槽骨作為受力整體共同承擔(dān)力的作用。在力的作用下牙齒與牙槽骨幾乎不發(fā)生形變，牙周膜則通過形變吸收大部分能量，從而降低了力對牙齒的移動能力[6]。因此，功能載荷下的牙移動主要受到力的大小、咬合接觸點和牙周膜這3個方面的影響。

2.1 力的大小

Ben-Zvi等[7]模仿生理載荷大小，對迷你豬第一磨牙施加0～120 N范圍內(nèi)的外力，觀察發(fā)現(xiàn)隨著力的增大，牙齒的移動量也隨之增加，根據(jù)實驗結(jié)果繪制力、位移關(guān)系圖能夠得到平滑的力—位移曲線。這一發(fā)現(xiàn)與多位學(xué)者的研究結(jié)果一致，互為印證[1,8-9]。

2.2 咬合接觸位置

作用點是影響牙齒移動的又一關(guān)鍵因素，對于牙齒而言作用點即為咬合接觸點。在Ishihara[10]的研究中，將金箔貼于牙面以此來獲得不同的咬合接觸，測量咬合接觸改變前后的牙齒位移路徑，結(jié)果表明不同咬合接觸下，上頜第一磨牙的移動方向和距離均發(fā)生改變。

2.3 牙周膜的性質(zhì)與幾何形狀

牙周膜幾何形狀小范圍的變化會導(dǎo)致牙齒移動的強烈變化以及牙周膜應(yīng)變和骨應(yīng)力改變[11]，在牙齒移動測量及三維有限元分析模擬中牙周膜的性質(zhì)和形變特征是決定模型準(zhǔn)確與否的關(guān)鍵因素[1-2,4]。

2.4 其他因素

其他因素如年齡、性別、測量時間、體位等也對牙移動的距離和方向具有一定的影響。隨著年齡的增長，礦化組織的積累或膠原纖維的萎縮會導(dǎo)致牙周間隙逐漸縮小[12]，牙周膜變形能力降低。此外，隨著年齡增長，咀嚼力大小也將發(fā)生改變。年齡因素通過這種間接作用影響著功能載荷下的牙齒移動。

3 功能載荷下牙移動的測量

牙齒移動的量化測量一直是個難點。在長達(dá)數(shù)十年的研究中，學(xué)者們對功能載荷下牙移動進(jìn)行了一系列的研究，測量方法不斷優(yōu)化。尤其是近年來數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展，為功能載荷下牙移動的測量研究開辟了新的方向[13-14]。

在Picton[15]的試驗中，通過比較近遠(yuǎn)中鄰牙上測量儀的指針讀數(shù)，來判斷牙齒是否存在近遠(yuǎn)中向的傾斜。Behrend[16]設(shè)計出能夠測量牙齒移動距離的裝置，在研究中對左上頜尖牙在垂直向和頰舌向的移動進(jìn)行了二維方向上的測量，結(jié)果顯示，在19.6～29.4 N咬合力作用下牙齒位移最大值約為60μm。Siebert[17]通過使用非接觸式的位移傳感器，成功地獲得了自然牙列和含有修復(fù)體的牙列在咬合至牙尖交錯位時的三維方向上的牙齒移動大小和方向。雖然該研究可以獲得牙齒的三維移動數(shù)據(jù)，但由于試驗采用的非接觸式傳感器必須固定于咬合夾板中，安裝較為繁瑣，因此并不適合大樣本量的數(shù)據(jù)采集。且由于傳感器分辨率較低，所得的數(shù)據(jù)精確度有限。Parfitt[18]的研究解決了這一問題，他們使用直線式傳感器對牙移動進(jìn)行測量，通過電壓的線性變化來反應(yīng)對應(yīng)的牙齒位移量。這種傳感器精確度和靈敏度較高，能夠分辨0.001 mm的軸向運動。研究記錄了中切牙在不同大小力的作用下的位移量：0.098 N力作用下的平均位移量為0.012 mm；0.98 N力作用下為0.02 mm；9.8 N力作用下0.028 mm。該裝置不僅可以精確地記錄牙齒移動量的大小，而且能夠記錄牙齒移動與時間的關(guān)系。Ishihara[10]利用三維微位移計對咬合狀態(tài)下第一磨牙的移動方向和移動量進(jìn)行測量?？梢栽谌S方向、3個自由度下測量磨牙與前牙的相對位移。Salamati等[19]將超聲晶體植入到乳豬的上乳磨牙髓室內(nèi)，將其參照點黏附在頰、腭側(cè)牙槽骨板；在牙槽嵴的頰側(cè)和腭側(cè)固定應(yīng)變片；并在腭側(cè)牙槽骨內(nèi)插入面向牙周間隙的壓力換能器。通過以上3組裝置，在自由進(jìn)食和咬肌刺激的過程中同時記錄牙齒活動、牙槽彎曲和液體壓力。

數(shù)字化技術(shù)也逐漸被應(yīng)用于牙移動的測量。Boldt等[20]以微型發(fā)光二極管作為光源，用CCD芯片捕捉光斑變化并將數(shù)據(jù)通過采集卡進(jìn)行數(shù)字化最終輸出為牙齒位移數(shù)據(jù)。也有學(xué)者通過計算機對實驗中難以觀察到的生物力學(xué)響應(yīng)和應(yīng)力分布變化進(jìn)行了模擬。Yomoda等[21]將測量所得的咀嚼過程中的咬合狀況、下頜運動規(guī)律、食塊（口香糖）物理學(xué)特征作為輸入數(shù)據(jù)，利用有限元非線性動力學(xué)分析方法模擬了咀嚼過程中下頜第一磨牙的位移模式和食塊破裂模式。但是利用有限元方法也有其局限性，其有效性取決于幾何表達(dá)的精度以及對應(yīng)材料特性的精確度和準(zhǔn)確性，牙骨質(zhì)、牙本質(zhì)、牙周膜等生物組織的各向異性、黏彈性等差異均會造成模擬與實際之間的差距[22]。Karimi等[23]的實驗中，分別使用了彈塑性、超彈性和黏彈性3種材料模型來模擬牙周膜，結(jié)果表明與彈塑性和超彈性模型相比，黏彈性牙周膜模型導(dǎo)致松質(zhì)骨中的應(yīng)力降低。因此，利用有限元來模擬真實的牙齒狀態(tài)還需要更多的臨床試驗數(shù)據(jù)作為支持。

除了單個牙齒的移動，牙齒的相對移動對于了解咀嚼過程中的牙齒狀態(tài)同樣重要。Kasahara[24]在其研究中對咬合狀態(tài)下的鄰面間隙大小進(jìn)行了測量，根據(jù)光強分布確定相應(yīng)的間隙大小。結(jié)果表明相鄰牙齒在靜止?fàn)顟B(tài)下的距離為3～21μm，在咬合過程中該距離消失。這一結(jié)論證實了相鄰兩牙之間存在間隙且間隙大小會隨著咬合過程中牙齒移動而發(fā)生變化。李琳琳等[25]利用數(shù)字化設(shè)備設(shè)計出了更加簡單便捷的測量方法。通過口腔掃描的方式采集患者牙列數(shù)據(jù)，分析咬合前后鄰面間隙的變化量和牙齒偏轉(zhuǎn)角度。雖然口腔掃描儀的精度限制[26]和軟件擬合誤差導(dǎo)致測量值存在一定誤差，但這一方法相較于復(fù)雜的傳感器設(shè)備，具有良好的臨床可操作性，為牙移動的測量提供了一種全新的思路。

4 功能載荷下牙移動的意義

牙齒移動是咀嚼過程中的固有特征，也是一種內(nèi)在的保護(hù)和適應(yīng)性反應(yīng)。牙齒通過移動將咬合力分散到整個牙列及支持組織，維持了整個牙弓的受力平衡，降低了應(yīng)力集中，最大限度地減少了不可逆性損害發(fā)生的概率[2]。同時，牙齒通過移動將咬合力傳遞給牙周膜，緩沖了大部分的咬合力，避免了牙齒硬組織和頜骨的損傷[3]。

正畸牙移動指的是長期恒定正畸力作用下牙齒的永久性的移位過程[27-28]。正畸牙移動與功能載荷下的牙移動是兩種截然不同的移動模式[29]。但在正畸的初始階段，即施力后的24～48 h內(nèi)[30]，牙齒在牙槽窩內(nèi)有一段快速移位的過程。此時的正畸牙移動與功能載荷作用下的牙移動一樣，都可以看作是由牙周膜受力形變而引起的牙齒移動。正畸骨重塑的啟動同樣涉及到功能載荷下的牙移動。Cattaneo等[31]認(rèn)為，單純正畸力為靜態(tài)力，無法啟動骨重塑的過程，他提出正畸牙移動的啟動是正畸力和咀嚼力的相互作用下的結(jié)果。因此，雖然功能載荷下的牙移動與正畸牙移動無論在力的特點還是在移動原理上均存在著巨大差別，但二者之間卻存在著一定程度的相關(guān)性。

與天然牙相比種植體與牙槽骨的結(jié)合為剛性結(jié)合，缺乏牙周膜作為中間相。這導(dǎo)致種植體無法像天然牙一樣，具有生理性的牙移動。研究[32]表明，天然牙在功能載荷下水平方向可觀測到56～108μm的動度，而種植義齒僅為10～50μm。這種動度的差異導(dǎo)致種植義齒在咀嚼狀態(tài)下無法與鄰牙保持一致性移動，增加了種植義齒與鄰牙間出現(xiàn)食物嵌塞的概率。此外相同的載荷作用下，種植體與天然牙組相比，牙槽骨所受應(yīng)力和應(yīng)變更大[33]。這提示，臨床醫(yī)師在種植義齒的咬合接觸調(diào)整與衛(wèi)生維護(hù)等方面均需考慮移動特征的差異性。

功能載荷下的牙移動異常與食物嵌塞的發(fā)生也存在一定的關(guān)系。牙齒的生理性活動在將力傳遞給鄰牙的過程中必然導(dǎo)致兩個牙面之間的相互接觸，牙齒的這種滑動運動不斷改變著牙齒近端接觸形態(tài)。當(dāng)近端接觸在咀嚼過程中足夠強時，將能夠抵抗分離作用力從而防止了食物嵌塞的發(fā)生[34]。一旦近端接觸異常無法抵抗分離作用力，食物嵌塞現(xiàn)象即會出現(xiàn)[35]。此外，還有學(xué)者[36]認(rèn)為牙齒在功能載荷下的移位不同步會引起咬合狀態(tài)鄰接區(qū)間隙增大從而導(dǎo)致食物嵌塞的發(fā)生。由此可見，功能載荷下牙齒的異常移動可能是造成食物嵌塞發(fā)生的間接或直接原因。

牙周組織的狀態(tài)是功能載荷下牙移動的重要影響因素，因此當(dāng)牙周組織發(fā)生病變時牙齒將表現(xiàn)出異常的活動度。Sinescu等[6]認(rèn)為，牙周疾病將導(dǎo)致牙齒—牙周膜—牙槽骨系統(tǒng)病理性改變，這些改變會導(dǎo)致牙齒活動性的變化。隨著牙周疾病的進(jìn)展，牙槽骨的吸收將導(dǎo)致牙齒—牙周膜—牙槽骨復(fù)合體的進(jìn)一步破壞，在臨床上則表現(xiàn)為牙松動度的不斷增加。

利益沖突聲明：作者聲明本文無利益沖突。