三维成像技术评估骨性Ⅱ类错颌不同垂直骨面型的牙轴倾斜特征

doi:10.12307/2022.525

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：
骨性Ⅱ类：通过头影测量得出的上下颌骨在矢状方向相对位置的关系，可分为3种类型：Ⅰ类、Ⅱ类及Ⅲ类，其中骨性Ⅱ类代表下颌相对上颌位置靠后。
转矩角、轴倾角：通常指牙齿长轴与牙合平面垂线的夹角，唇舌方向的倾斜角度即为转矩角，近远中方向的倾斜角度即为轴倾角。

背景：课题组前期通过锥形束CT测量研究发现，Ⅲ类错颌的牙轴倾斜特征受垂直方向不调的影响存在一定的代偿表现。而中国人作为Ⅱ类错颌的高发人群，在不同骨面型的诊治策略上有所不同，推测与各牙位的牙轴倾斜代偿差异有关。
目的：探究骨性Ⅱ类错颌不同垂直骨面型的全牙长轴在矢状向及冠状向的倾斜特征，以期为临床诊治提供指导。
方法：收集不同垂直面型的骨性Ⅱ类错颌70例(均角30例、高角20例、低角20例)、骨性Ⅰ类均角30例患者头颅锥形束CT影像的Dicom数据，应用invivo 5.1软件进行骨性Ⅱ类高、均、低角错颌及骨性Ⅰ类均角错颌全牙轴倾角、转矩角的测量，并进行对比分析。
结果与结论：①骨性Ⅱ类错颌中，低角骨面型的牙轴倾角与高角、均角骨面型相比，差异有显著性意义(P < 0.05)；高角和均角骨面型的牙轴倾斜特征基本相似；②骨性Ⅱ类低角与Ⅱ类均、高角比较：矢状向，上前牙正转矩角减小及下前牙相对倾斜直立，上后牙冠近中轴倾角减小及下后牙近中轴倾角增大；冠状向上，Ⅱ类低角上下尖牙的近中轴倾度减小，差异有显著性意义(P < 0.05)；③骨性Ⅱ类与Ⅰ类均角比较：矢状向，除下前牙外，Ⅱ类高、均角与Ⅰ类均角的牙轴特征基本相似，但两组与Ⅱ类低角相比差异有显著性意义(P < 0.05)；下前牙中，Ⅱ类错颌组间差异较小但与Ⅰ类均角相比下前牙表现为牙轴唇倾增加；冠状向，后牙中，Ⅱ类各组间牙轴倾斜特征相似，但与Ⅰ类相比上后牙有舌向倾斜趋势，下后牙有颊向倾斜趋势，且在上颌第二前磨牙、第一磨牙、第二磨牙及下颌第一磨牙中差异有显著性意义(P < 0.05)；前牙中，Ⅱ类错颌与Ⅰ类错颌牙轴倾斜特无明显差异；④提示骨性Ⅱ类错颌整体存在下前牙及后牙的牙齿代偿，其中低角较高角、均角的牙齿代偿明显；骨性Ⅱ类低角错颌的矢状向牙齿倾斜特征与颌骨的旋转有关。

https://orcid.org/0000-0003-3283-1290 (周星宇)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

关键词: 骨性Ⅱ类, 垂直骨面型, 转矩角, 轴倾角, 颅锥形束CT

Abstract: BACKGROUND: Based on cone-beam CT measurement, the research group has found that the dental inclination characteristics of class III malocclusion are compensated due to the influence of the vertical direction. As a population group with a high incidence of class II malocclusion, there are different diagnoses and treatment strategies in Chinese people with different skeletal types, which is speculated to be related to the compensation difference of dental inclination.
OBJECTIVE: To explore the sagittal and coronal inclination characteristics of the whole tooth axis in different vertical skeletal types of class II malocclusion in order to provide guidance for clinical diagnosis and treatment.
METHODS: Dicom data of cone-beam CT images were collected from 70 patients with skeletal class II malocclusion (middle angle: 30 cases, high angle: 20 cases, low angle: 20 cases) and 30 patients with middle-angle skeletal class I. The tipping angle and torque of all teeth were measured and compared by the software Invivo 5.1.
RESULTS AND CONCLUSION: (1) In skeletal class II malocclusion, there was a statistically significant difference in the dental inclination of low-angle skeletal class II and high-/middle-angle skeletal class II, while the dental inclination of high- and middle-angle skeletal class II was basically similar. (2) Comparison of low-angle with middle- and high-angle skeletal class II: In the sagittal plane, the positive torque of the anterior upper teeth decreased and the anterior lower teeth were relatively upright, while mesio-inclination of the upper posterior teeth decreased and mesio-inclination of the lower posterior teeth increased. In the coronal plane, there was a significant difference in the trend of mesio-inclination of the upper and lower canines with low-angle class II (P < 0.05). (3) Comparison of skeletal class II and middle-angle skeletal class I: In the sagittal plane, except for anterior lower teeth, the characteristics of tooth inclination of middle-/high-angle class II and middle-angle class I are basically similar; however, there was significant difference between the two groups and low-angle class II (P < 0.05). For the anterior lower teeth, the skeletal class II malocclusion group showed no significant difference; however, compared with middle-angle class I, the labial inclination of the anterior lower teeth had increased. In the coronal plane, for the posterior teeth, the inclination characteristics of skeletal class II were similar. However, compared with skeletal class I, the posterior upper teeth showed a lingual inclination trend and the posterior lower teeth showed a buccal inclination trend. Moreover, there were statistically significant differences among upper second premolars, first molars, second molars, and lower first molars (P < 0.05). For the anterior teeth, there was no significant difference between class II and class I malocclusions. To conclude, skeletal class II malocclusion has the dental compensation of the anterior lower and posterior teeth, and the dental compensation of low-angle class II is more significant than that of high- and middle-angle class II. The sagittal inclination of low-angle skeletal class II malocclusion is related to the rotation of the jaw.

Key words: skeletal class II malocclusion, vertical skeletal type, torque, tipping angle, cranial cone-beam CT

中图分类号:

周星宇, 贾莹, 李仲伟, 丁琪. 三维成像技术评估骨性Ⅱ类错颌不同垂直骨面型的牙轴倾斜特征[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(17): 2625-2630.

Zhou Xingyu, Jia Ying, Li Zhongwei, Ding Qi. Characteristics of dental inclination in different vertical skeletal types of skeletal class II malocclusion: a three-dimensional imaging evaluation[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2022, 26(17): 2625-2630.

图/表（结果） 6

2.1 参与者数量分析参与试验患者影像资料共计110例，因在三维成像软件中出现标志点影像缺失及牙齿成像不清晰而被排除10例，最终纳入观察对象100例。
2.2 试验流程图见图5。

2.3 左右同名牙倾斜位置一致性检验通过配对t检验及秩和检验发现同颌左右同名牙的转矩角和轴倾角一致性较好 (P > 0.05)。之后把同名牙数据合并进行处理，牙位上颌用U表示，下颌用L表示，并用数字1-7表示中切牙到第二磨牙的牙位，见表1，2。

2.4 不同垂直骨面型的牙轴倾斜特征
2.4.1 不同垂直骨面型对骨性Ⅱ类错颌牙轴倾斜度的影响其中低角骨面型的牙轴倾斜度与高角、均角骨面型相比差异有显著性意义(P < 0.05)；高角和均角骨面型的牙轴倾斜特征相似，除L4、L1牙位，其余差异均无显著性意义(P > 0.05)，见表3，4。L4、L1可能系样本误差，此后将高角和均角两组数据合并处理。

2.4.2 骨性Ⅱ类低角与Ⅱ类均、高角比较 ①矢状向，Ⅱ类低角上下牙轴倾斜度的差值较大，表现为Ⅱ类低角错颌上前牙正转矩角减小及下前牙相对舌倾直立；上后牙冠近中轴倾斜度减小及下后牙近中轴倾斜度增大，差异有显著性意义 (P < 0.05)，见表3及图6A。②冠状向，与Ⅱ类均、高角相比，Ⅱ类低角上下尖牙的近中轴倾斜度减小，差异有显著性意义(P < 0.05)，并表现出上牙较下牙的近中轴倾斜度增大，见表4及图6B。

2.4.3 骨性Ⅱ类不同垂直骨面型与骨性Ⅰ类均角比较 ①矢状向：除下前牙外，Ⅱ类高、均角与Ⅰ类均角的牙轴特征基本相似，但两组与Ⅱ类低角的牙轴倾斜度差异有显著性意义(P < 0.05)；下前牙中，Ⅱ类错颌组间显差异较小但与Ⅰ类均角相比，下前牙表现为牙轴唇倾增加，其中L1、L2相比差异有显著性意义(P < 0.05)，见图7A。②冠状向：后牙中，Ⅱ类不同垂直骨面型的牙轴倾斜特征相似，但与Ⅰ类相比上后牙有舌向倾斜趋势，下后牙有颊向倾斜趋势，且在U5-U7、L6中差异有显著性意义(P < 0.05)；前牙中，Ⅱ类错颌与Ⅰ类错颌牙轴倾斜度相比差异无显著性意义，见图7B。

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引言

材料方法

1.1 设计对比观察试验，单因素方差分析结合配对样本t检验或秩和检验。
1.2 时间及地点试验于2018年10月至2019年12月在贵州医科大学附属口腔医院正畸科完成。
1.3 对象根据纳入和排除标准，收集2016-2018年贵州医科大学附属口腔医院就诊患者治疗前头颅锥形束CT的Dicom数据，其中骨性Ⅱ类错颌畸形70例(包含均角30例，高角20例，低角20例)及骨性Ⅰ类均角30例，平均年龄23岁。所有患者对检测方案均知情同意，且得到医院伦理委员会批准。
纳入标准：①骨性Ⅱ类错颌：上下齿槽座角> 5°或wits值> 0.6 mm；骨性Ⅰ类错颌：0°<上下齿槽座角<5°；②高角型：下颌平面角> 32°；低角型：下颌平面角<22 °；均角型：下颌平面角22°-32°；③未发生牙周损害性牙齿移位。
排除标准：①位于牙弓外的牙齿及扭转牙(扭转度> 20°)；②牙列缺损/缺失；③牙体缺损/显著畸形；④颌面部手术、外伤史、正畸治疗史。
1.4 方法
1.4.1 收集影像资料按纳入和排除标准收集、整理DICOM (KaVo 3D eXam)影像资料，并利用Invivo 5.1(Ver.5.1，Anatomage，美国)软件重建影像，分组测量。
1.4.2 测量项目及方法各项目的定点及测量经课题组负责人员严格反复培训，其测量结果准确性检验合格后由作者对各测量项目连续测量3次，取其均值纳入统计分析。
(1)主要指标的定义：①牙合平面：右下中切牙切缘与双侧下颌第一磨牙远中颊尖相切的平面；②全牙长轴：牙冠中心点与根尖1/3中心点连成的直线；③轴倾角：全牙长轴和牙合平面垂线分别在矢向平面投影之间的夹角，牙冠较牙根偏向近中，记为正值；反之，牙冠偏向远中，则记为负值；④转矩角：全牙长轴与牙合平面垂线分别在冠状平面投影之间的夹角，牙冠较牙根向唇(颊)侧倾斜，记为正值；反之，牙冠向舌侧倾斜则记为负值。
(2)确定牙合平面：分别在横断面、矢状面、冠状面等基准平面上调整头位以保证同时完全显示牙合平面定点，确定牙合平面，测量过程中保证牙合平面位置的一致性，见图 1。

(3)轴倾角测量：在已确定的牙合平面上设定各牙位近远中边缘嵴中点连线，并平行于该连线进行切片，见图2，切片层厚0.100 mm，切至该牙近远中最完整影像时，用invivo 5.1量角功能测量全牙长轴与牙合平面垂线的近远中夹角，即为全牙轴倾角，见图3。在测量前牙轴倾角时需调整矢状面以切到全牙长轴，矢状面牙合平面的改变并未影响前牙轴倾角的大小，但每换一个牙位进行测量时需保证初始牙合平面的一致性。

(4)转矩角测量：在已确定牙合平面的平行平面上设定近远中边缘嵴中点连线，并垂直于该连线进行切片，见图2，切片层厚为0.100 mm，切至该牙位唇(颊)舌向最完整影像时，用量角功能测量全牙长轴与牙合平面的垂线的唇(颊)舌向夹角，即为全牙转矩角，见图4。

1.5 主要观察指标通过Invivo 5.1软件对骨性Ⅱ类高、均、低角错颌及骨性Ⅰ类均角错颌的全牙轴倾角及转矩角进行测量分析。
1.6 统计学分析采用SPSS 25.0统计学软件进行统计学分析。先检验左右同名牙组间均数的一致性，符合正态分布定量资料用x±s表示，采用配对样本t检验；非正态分布采用M(Q)表示，用秩和检验Wilcoxon进行统计分析。后对骨性Ⅱ类均角、高角及低角及Ⅰ类均角的同名牙分别进行组间比较，符合正态分布及方差齐性，采用单因素方差分析检验。检验水准α=0.05，以P < 0.05为差异有显著性意义。

讨论

3.1 骨性Ⅱ类不同垂直骨面型的代偿特征为弥补自身的发育缺陷颌骨及牙轴倾斜位置常会表现出不同程度的代偿特征，SOLOW[9]认为牙颌代偿机制包括牙槽和基骨的改建以及牙齿倾斜度的变化，从而使不同错颌畸形达到正常的咬合关系。此次研究对Ⅱ类错颌的牙轴特点进行分析发现，低角骨面型相比高均角骨面型的牙轴差异更为显著，提示在低角错颌中牙齿代偿变化相对显著，而随着垂直骨生长，牙齿代偿变化可能来不及表现而是以骨及软组织的变化占据明显优势。已有研究显示高角骨面型髁突上后方的生长以及升支的改建都与下颌骨的旋转密切相关[10]；且随垂直高度增加，下颌骨矢状向的生长量要大于垂直向的生长量[11]。MACARI等[12]发现不同垂直骨面型患者软组织厚度的不同也与代偿有关，垂直生长型患者颏前点的软组织更厚、颏下点的软组织更薄，以上说明随下颌平面的增加，弥补矢状向不调的骨及软组代偿趋势更加明显。而进一步了解骨性Ⅱ类错颌不同垂直骨面型的牙性代偿特征则更有助于正畸医生在治疗时对牙轴进行预判，防止出现超出生理范围的移动。
3.2 骨性Ⅱ类不同垂直骨面型牙轴在矢状向的特征牙轴在矢状向的表达上，此次研究结果显示，与Ⅰ类均角相比Ⅱ类错颌中各垂直骨面型均有下前牙唇倾趋势，其结果符合大多数研究[13-14]，骨性Ⅱ类由于下颌较短小、位置靠后且有旋转张开的趋势使下前牙唇倾代偿。
在Ⅱ类错颌中各垂直骨面型间进行比较时，Ⅱ类低角较Ⅱ类均、高角则表现为下切牙牙轴相对直立，与CHUNG等[15]的结果一致，并认为是Ⅱ类低角下颌骨逆旋造成的。吴浩等[16]在对Ⅱ类错颌的研究中同样也发现了上下颌骨的旋转特征，他认为水平生长型多表现为上颌顺旋、下颌逆旋的聚合型生长，解释了此次研究中Ⅱ类低角组上牙牙轴可能随上颌骨的顺时针旋转呈现前牙舌倾及后牙远中倾斜的特征，而下前牙的唇倾代偿受上前牙舌倾的阻挡难以表现，下颌牙列的整体代偿生长又趋于向前，从而使下颌表现出前后牙轴向中间聚合的趋势。这种趋势易出现较深的Spee曲线，可能与低角患者下颌基骨长度相对不足有关[17]，陡峭的后牙合平面进一步形成合干扰加重下颌后缩[18]，因此推测骨性Ⅱ类低角错颌或许是一种“假性Ⅱ类错颌”，是由于牙性阻挡表现在矢状方向的错颌假象。当在基骨条件允许内，通过适当加大上前牙的唇侧转矩，下颌的生长及牙合位的绞索得到释放后，上下牙列相互适应或许可自行调整到Ⅰ类关系。
3.3 骨性Ⅱ类不同垂直骨面型牙轴在冠状向的特征此次研究结果中Ⅱ类错颌冠状向的牙轴特征主要表现在后牙及尖牙上。与大部分研究认为的Ⅱ类患者因伴有上牙弓狭窄上后牙应颊倾代偿不同的是[19-20]，此次试验通过与Ⅰ类均角比较发现Ⅱ类错颌上后牙有舌倾趋势、下后牙有颊倾趋势，其结果与王亮等[21]和HWANG等[22]的研究一致，提示Ⅱ类错颌牙列的相对后缩会使后牙的覆盖相应增加，上牙舌倾及下牙颊倾趋势是对牙列前后错位的补偿，而骨性Ⅱ类不同垂直骨面型间无明显差异，说明后牙转矩受垂直方向影响较小，临床上可通过纠正Ⅱ类错颌的后牙转矩打开后牙锁结促进下颌的导出。
骨性Ⅱ类前牙同样存在矢状向代偿性特征，BARROS等[23]认为Ⅱ类错颌中，下颌切牙存在过度的近中倾斜特征，导致下颌牙弓长度增加与上颌牙弓长弓不匹配，尖牙关系更趋向Ⅱ类。此次试验中Ⅱ类错颌的均角、高角比Ⅰ类均角有向近中倾斜的趋势，但差异无显著性意义；反而Ⅱ类低角骨面型的尖牙表现出近中轴倾减小的特征，由于尖牙在牙弓转角处独特的位置特征，其轴倾和转矩之间有一定互通性，而表现出相应的直立代偿。冯枫[24]的研究中，上下颌前牙轴倾角相差越大，取得的咬合关系越偏离正常牙牙合，由此推测Ⅱ类低角上下尖牙的轴倾是相互适应性减小的，通过缩减之间近远中的角度差来建立尖牙良好的锁结关系，加大轴倾以补偿牙弓长度的方法并不利于维持Ⅱ类低角患者的咬合稳定性。
综上，不同垂直骨面型的Ⅱ类错颌存在一定的牙轴特征，其中低角骨面型的牙轴倾斜特征较显著且表现出明显的牙性代偿；而高角、均角骨面型特征虽不明显但与Ⅰ类均角比同样存在牙代偿现象；Ⅱ类低角错颌无论在矢状向还是冠状向上，其牙轴倾斜特征显示上下颌存在牙合干扰/锁结关系，改善不同区域牙轴倾斜度成为正畸治疗的关键。鉴于此次试验统计所示的标准差较大，患者之间仍存在很大的个体化差异，临床医生还需在叠加代偿掩饰治疗和去代偿治疗中作进一步预判，必要时应对Ⅱ类不同垂直骨面型的骨及软组织进行综合分析。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程