生理性支抗与机械力支抗控制策略

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2017.10.025

中国组织工程研究 ›› 2017, Vol. 21 ›› Issue (10): 1629-1634.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2017.10.025

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生理性支抗与机械力支抗控制策略

哈丽哈•赛力克别克，许瑶，古力巴哈•买买提力

新疆医科大学第五附属医院口腔科，新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市 830011

出版日期:2017-04-08 发布日期:2017-05-08
通讯作者: 古力巴哈?买买提力，硕士，副教授，主任医师，硕士生导师，新疆医科大学第五附属医院口腔科，新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市 830011
作者简介:哈丽哈?赛力克别克，女，1990年生，哈萨克族，新疆医科大学在读硕士，研究方向为口腔正畸学。
基金资助:
国家自然科学基金项目(31160231)；新疆维吾尔自治区自然科学基金项目(联合基金)(2016D01C229)

Overview of the strategies for physiologic anchorage control and mechanical anchorage control

Haliha•Sailikebieke, Xu Yao, Gulibaha•Maimaitili

Department of Stomatology, the Fifth Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University, Urumqi 830011, Xinjiang Uygur Autonomous Region, China
Department of Stomatology, the Fifth Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University, Urumqi 830011, Xinjiang Uygur Autonomous Region, China

Online:2017-04-08 Published:2017-05-08
Contact: Gulibaha?Mamaitili, Master, Associate professor, Chief physician, Master’s supervisor, Department of Stomatology, the Fifth Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University, Urumqi 830011, Xinjiang Uygur Autonomous Region, China
About author:Haliha?Sailikebieke, Studying for master’s degree, Department of Stomatology, the Fifth Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University, Urumqi 830011, Xinjiang Uygur Autonomous Region, China
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China, No. 31160231; the Natural Science Foundation of Xinjiang Uygur Autonomous Region, No. 2016D01C229

摘要/Abstract

摘要：

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文题释义：
生理性支抗：隐形的支抗，不在正畸医生的视野之内，即使没有牵拉力，磨牙也会逐渐往前倾斜而丢失支抗。量为磨牙生长和漂移的总量，方向为磨牙逐渐前倾型的近中移动。
分差力矩：用分差力矩矫治牙齿的方法由Mulligan提出，它描述的是V形曲在两邻牙之间不同部位会对前后两颗牙齿产生不同的力矩的一个常规力学现象。

背景：支抗控制是正畸治疗的关键，生理性支抗丢失量是磨牙生长和漂移的总量。
目的：通过生长发育及生物力学的角度分析生理性支抗矫治技术的矫治原理，探讨生理性支抗矫治技术的矫治特色。
方法：应用计算机检索1976年6月至2016年10月PubMed数据库及中国知网数据库，检索词“Physiologic anchorage control；Anchorage loss；Mandible growth；支抗；生理性支抗；下颌骨生长”，同时查阅相关图书。
结果与结论：生理性支抗控制技术不仅能阻碍磨牙支抗丧失，还能避免生长导致的生理性支抗丧失，达到最大支抗的要求。对处于生长发育期的患者，存在支抗控制的优势。

ORCID: 0000-0002-6931-1945(古力巴哈•买买提力)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

关键词: 生物材料, 口腔生物材料, 支抗, 支抗控制, 支抗丧失, 生理性支抗, 直丝弓矫治技术, 分差力, 新型交叉颊面管, 国家自然科学基金

Abstract:

BACKGROUND: Anchorage control is a critical part of orthodontic treatment, and physiologic anchorage loss consists of molar growth and drifting.
OBJECTIVE: To detail the principles of physiologic anchorage spee-wire system through the growth and biologic force aspects.
METHODS: A computer retrieval of PubMed and CNKI databeses was performed for relevant articles published from June 1976 to October 2016 using the keyword of “physiologic anchorage control; anchorage loss; mandible growth” in English and Chinese, respectively.
RESULTS AND CONCLUSION: The physiologic anchorage spee-wire system cannot only avoid natural growth-induced physiological anchorage loss but also preserve molar anchorage, so as to achieve the request of maximum anchorage.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

Key words: Orthodontic Anchorage Procedures, Molar, Tissue Engineering

中图分类号:

R318

哈丽哈•赛力克别克，许瑶，古力巴哈•买买提力. 生理性支抗与机械力支抗控制策略[J]. 中国组织工程研究, 2017, 21(10): 1629-1634.

Haliha•Sailikebieke, Xu Yao, Gulibaha•Maimaitili . Overview of the strategies for physiologic anchorage control and mechanical anchorage control[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2017, 21(10): 1629-1634.

图/表（结果） 1

2.1 最大支抗与牙槽骨边界根据牛顿第三定律，在正畸治疗中，让错位的牙受力发生移位，必然会产生一个作用于某一结构的大小相等、方向相反的反作用力。Proffit^[2]将对这种反作用力产生的不希望的牙齿移动的抵抗称为支抗。正畸矫正过程就是支抗控制的过程，支抗控制贯穿于整个正畸诊断与治疗的过程，并且起着至关重要的作用。支抗按照支抗磨牙前移量占据拔牙间隙的比例分为强、中、弱3种。最大支抗被定义为支抗磨牙前移量占拔牙间隙的1/3或1/4以内^[3-4]，如采用种植钉、口外弓。对于这种更适合于矫治结束后疗效评价的定义，在临床上，正畸医师们是通过矫治结束后，观察患者的唇部侧貌突度的变化来衡量是否达到所需要的支抗效果的。但是Xu等^[5]关于63例需要最大支抗病例的前瞻性随机临床试验研究显示，在达到正畸医生要求的软组织侧貌突度的正畸矫正结果下，并未实现对磨牙最大支抗效果的控制。说明用矫治结束后的软组织侧貌面型的改善来评价强支抗控制效果的设想是错误的，矫治过程中实际发生的支抗丢失量被患者颌骨的生长掩饰了，应该运用正确的头影测量技术进行评价。

Proffit教授^[2]认为切牙整体后移量的边界是2 mm。许天民教授等^[5]的生长期样本的研究表明，在口外弓最大支抗控制的情况下，切牙根尖的平均后移量不到 1 mm。可以说，切牙牙根的内收量受牙槽骨舌侧骨皮质的限制。但临床上，为了达到预期的支抗控制效果，避免支抗丢失，往往采用在矫治力作用下几乎不动的绝对支抗装置——种植钉^[6]。但是，随后就有学者研究发现，种植钉在实现各种需要的牙齿移动形式的同时，也造成了一些不需要的牙齿移动现象。例如在内收前牙的同时可能造成磨牙的压低、关闭间隙时导致磨牙间宽度减小、形成不规则的牙槽骨、增加了矫治过程中牙根吸收的风险^[7-8]。在移动牙齿的过程中，牙槽骨的改建以骨吸收为主，骨增生非常有限。即使保持3年后，骨增生的量也未与骨吸收的量达到平衡^[9]。在矫治的过程中，用绝对支抗种植钉内收前突的前牙时，切牙牙根接触至腭侧骨皮质后，种植支抗不会像支抗磨牙会前移关闭间隙，仍持续的矫治力会导致需要内收的前牙牙龈萎缩、牙槽骨的吸收、骨开窗、骨开裂等不良反应^[10-12]。因此，在正畸矫治过程中考虑到牙槽骨的舌侧边界，应该提供的是最适宜的支抗，而非想象中越强越好的支抗类型。

2.2 生理性支抗矫治技术的矫治理念

2.2.1 生长发育原理在20世纪40至50年代，正畸医生们通过观察替牙期磨牙关系的变化发现磨牙的生理性的移动，并将这种调整称为牙齿的生理性迁移。替牙期之后，当上下颌磨牙建立咬合关系之后，磨牙位置的变化是很难观察到的，因为评价口内磨牙位置变化的对颌牙也在变化之中。Enlow和Hans^[13]将生长发育过程中的磨牙发生的近中移动称为牙齿的漂移。

Björk等^[14]通过追踪19例带金属标记钉的颌面部生长发育样本，发现在6年的观察期中，上下颌骨均向下、向前生长，上颌磨牙发生了平均5.5°的近中倾斜。Bjork的接班人Solow教授所带领的研究团队进行的研究发现14例女性金属种植钉样本在9-25岁时期磨牙平均前移量为3 mm左右^[15]。以个体观察发现1例下颌生长呈前旋转型的女性，上颌磨牙前移量> 7 mm。加拿大Burlington生长发育中心的纵向观察研究发现关于Ⅱ型错牙合样本，上颌磨牙9-16岁时平均向前倾斜量为8.1°。其中在12-14岁期间，上颌磨牙向前平均倾斜量为2.8°^[16]。Tsourakis等^[17]用Case Western Reserve University颅面生长发育中心的纵向资料研究发现下颌往前生长的量大于上颌往前生长的量，这个差值是由上后牙的代偿来实现的，且上磨牙牙冠近中前移。在11-13岁或12-14岁期间下颌骨超过上颌骨的生长量约为2 mm。所以，在正常的生长中随着下颌骨往前的生长上磨牙是会逐渐往前倾斜移动的。

许天民教授^[1⁸^]在45°斜侧位片上用金属种植钉的重叠进行的纵向研究，分析：①在生长发育过程中，后牙牙合平面在不断的减小，因为下颌生长旋转量大于上颌生长旋转量，牙合平面为了代偿上下颌骨旋转的差异致使上后牙萌出比前牙萌出的多，导致牙合平面旋转、减小；②上颌磨牙向前倾斜移动来代偿下颌骨往前的旋转及下颌骨超过上颌骨往前生长的量，从而导致生理性的支抗丢失，量可达到2.63 mm，超过最大支抗控制要求，不可忽视；③在建牙合之前，上颌尖牙及双尖牙是往后倾斜的，在建牙合之后开始往前倾斜。Dawn 等^[1⁹^]研究得出不论高角还是低角患者，下颌骨是往前旋转的。

当矫治过程中采取拔牙时，Alexander等研究发现，在拔除下颌第一前磨牙时，下颌的磨牙会以1.2 mm每年的速度向近中移动。在临床也会发现牙齿缺失后，临近缺牙间隙的牙也会相向移动^[20-23]，其原因主要被认为与越隔纤维的牵拉力和咬合力有关，这与前述的生长导致的磨牙前移一致。

Xu等^[5]通过前瞻性随机临床试验发现支抗的丢失量与患者自身的生理特点如年龄、性别等相关。另一项大样本的回顾性研究显示年龄越小人群上颌磨牙越后倾，可以得出随着下颌骨的生长发育，上颌磨牙为了保持与下颌磨牙的咬合关系在逐渐向前倾斜移动^[17]，形成了一定的支抗丢失，于是许天民教授将磨牙在没有受到任何正畸牵引力的情况下表现出的逐渐的近中倾斜移动称为生理性的支抗丢失。这样的移动虽然很难通过肉眼观察到，但由于患者矫治疗程长，累计移动量与机械力支抗丢失量可持平，水平向生长发育型的患者，生理性的支抗丢失的总量甚至可以超过机械力支抗丢失量。

因此，正畸矫治结束后，测量出来的磨牙支抗丧失量应该包括2个部分，一部分是生理性支抗丢失，另一部分是由矫正器产生的机械力对磨牙造成的支抗丢失，称为机械力支抗丢失。生理性支抗丢失的总量可以看作是磨牙生长和漂移的总量。对机械力支抗丢失最直观的理解是当用磨牙作为支抗拉前牙向后时，磨牙受到牵引力的反作用力的影响而会发生向前的移动，此时必须采取防止磨牙向前移动的支抗控制措施，如采用TPA、Nance弓、种植钉等。

高琳等^[24]通过对比使用TPA、Nance弓及无支抗辅助装置的矫治过程中排齐整平阶段上颌磨牙支抗发生的变化，发现3组均发生了上颌磨牙的近中倾斜移动，且TPA、Nance弓及无支抗辅助装置矫治的倾斜量之间的差异无显著性意义。由此，可以判断TPA和Nance弓并不能有效的阻止上颌磨牙的向前倾斜。在方向上，生理性支抗丢失主要的表现形式为磨牙的近中倾斜移动，而不是磨牙整体前移。而在时间上，生理性支抗丢失是一个即使没有矫正器的情况下，随着生长，磨牙产生的一种不易察觉的缓慢的速度持续的向前的倾斜移动。机械性支抗丢失中，磨牙是沿着主弓丝作接近整体的前移的^[18]。

因此正畸支抗控制不是只有当磨牙上有矫正器时要采取的措施。对于需要最大支抗控制的患者而言，正畸矫正的第1天就应该采取支抗控制措施，24 h全程都需要防止磨牙前倾，即矫治开始就要给予磨牙一个持续轻微的后倾力矩。许天民教授^[5]的前瞻性随机临床试验研究发现63个戴口外弓的最大支抗病例磨牙平均向前倾斜了7.2°，直丝弓矫治技术中即使戴用口外弓也不能阻止上磨牙的前倾。

在最常见的矫治年龄12岁时，黏结固定矫治器可发现磨牙因为受到前倾的力矩而向前倾斜，所以直丝弓矫治器加速了牙合平面的减小，磨牙的前倾。Braun等^[25]研究发现牙合平面每旋转1°，上切牙突度增加0.5 mm。在临床直丝弓矫治中，不容易发现牙合平面的改变。

保护磨牙支抗是固定矫治技术的重要理念之一，各种矫治技术都有其相应的技术来实现对磨牙支抗的保护^[26]。生理性支抗矫治技术应用的新型交叉颊面管由一个-25°的后倾圆管和-7°的后倾方管在颊管近中入口处交叉而成(图2)。方管的设计是研究发现最大支抗磨牙平均向前倾斜了7.2°，最后1根粗方丝入槽时能让磨牙保持直立状态。-25°是平均磨牙牙冠高度，再大将出现牙合干扰所允许后倾管最大的角度。排列初期细NiTi圆丝进入颊管的后倾圆管，产生较小的后倾力矩来抵消磨牙的前倾趋势。细NiTi圆丝对磨牙的后倾作用是有限的，因此产生的切牙唇倾也很有限。由于在排齐初期双尖牙区不入槽，尖牙将自动远中移动，此时尖牙与切牙间的牙龈越隔纤维收缩，阻碍切牙唇倾^[2⁷^]。后倾管的使用优势在于通过应用细的镍钛丝能够充分发挥矫治器轻力、低摩擦的优势。其次，矫治过程中不用考虑后倾曲的安放位置、角度，也不用考虑咀嚼等因素对其产生的影响。新型交叉颊面管与口外弓相比，在不依赖患者配合的情况下24 h不间断的在口内发挥对磨牙的后倾作用，更易实现磨牙的远中倾斜。与种植钉支抗相比，属于损伤小，且临床操作简便的支抗保护措施。通过低摩擦细镍钛丝排齐前牙并且同时保护后牙的支抗。

2.2.2 力学原理方丝弓矫治技术的设计思想，基于Angle以唇侧方形弓丝作为力源，托槽视为传力的装置，通过使用长方形弓丝的形变力达到牙列排齐的理念，以实现对牙齿的三维向控制及移动^[29]。方丝弓矫治器是固定在牙冠上，力量较分散，固位精确，牙齿不易松动的矫治器^[30]。其最大的特点是牙齿的三维空间位置可以由医生通过弯制各种矫正曲来控制。在2颗牙的力系统中，力矩最大的牙是弓丝和托槽的槽沟成角最大的，从而占据主导力矩的地位，控制整个力系统的力矩方向和前后两颗牙上的垂直向力。在弯制弓丝时，可以控制调节因矫治需要所弯制的曲的位置，比如为了增强支抗控制，在磨牙的近中弯制后倾曲，让磨牙成为主导力矩。同一角度，放在2颗牙之间弓丝的不同位置会对2颗牙产生不同的力矩和力的方向及大小。因此，在方丝弓矫正技术中，可以通过选择不同的曲的大小和位置来调节矫治力系统。作为口腔正畸学领域的突破性进展之一的直丝弓矫治器，在精确的定位牙齿、使用合理的矫治力、治疗程序的简洁化等方面都具有显著的优点，直丝弓矫治技术正成为正畸学领域的主流矫治技术^[31]。

在直丝弓矫治技术中，弓丝上的曲预成在托槽上，加上无曲镍钛丝的应用，就不用再弯制各种曲了。预置的数据是基于Andrews^[32]对自然正常牙合的测量值，即自然牙合中的最佳咬合状态。这时弓丝和槽沟的角度，即曲的位置不再受控制，转变为由错位的牙齿决定。牙齿错位越严重，弓丝和槽沟的角度越大，越有可能成为占主导力矩的牙。根据牙齿萌出顺序，最早萌出的恒牙是第一恒磨牙，错位的可能性最小。尖牙，尤其是上颌尖牙是最后一个萌出的牙齿，最有可能因为间隙不足而错位、扭转。在直丝弓托槽中，磨牙和双尖牙的近远中向倾斜角度大多为0°，尖牙的近远中向倾斜度为8°-13°。综合尖牙萌出条件及直丝弓槽沟设计特点，尖牙占据主导力矩的可能性最大，致使尖牙后方的双尖牙及磨牙在排齐的过程当中逐渐前倾，支抗丧失。由此可以得出，在直丝弓矫治技术中，占据主导力矩的是错位最严重的牙齿。此时，除了转变为应用方丝弓矫治技术及种植钉支抗的应用以外，尚存的解决方案是在磨牙上预成-25°的颊管，让磨牙在细的镍钛圆丝排齐上下颌牙列阶段就成为占据主导力矩的牙齿，生理性支抗技术中颊面管的设计正是如此，防止支抗丧失的同时使得尖牙自主的向后移动从而更加有效、快速的解前牙段的拥挤、在矫治初期就有效改善患者面型^[33]。

对于下颌磨牙而言，其初始的位置即为前倾位，在矫治过程中，即使使用0°的颊面管，弓丝入槽后，其近中的牙齿给予的是向后倾斜的力矩，而非向前倾斜的。因此生理性支抗矫治技术中，下颌磨牙使用具有虚拟的牙合向开口的颊管，且只有在需要下颌前牙压低及磨牙直立的情况下才使用，使下颌磨牙占据主导力矩^[34]。

Spee医生^[35]发现下颌骨向前的平动受关节前结节限制，因此下颌骨的前伸是沿关节前结节的弧形滑动，牙弓因此形成倾斜度与关节前结节相协调的纵牙合曲线Spee曲线。Andrews等^[36]认为Spee曲线有不断加深的倾向，下颌骨向前向下的生长速度比上颌骨快且持久，使得下颌前牙受限制于上颌前牙及唇肌的力量受到向后上的力。其次，即使在生长发育结束后下颌磨牙仍有向前的推力，同样会导致上述结果。因此建议将整平Spee曲线作为正畸治疗的目标之一，尤其是深覆牙合患者。整平Spee曲线成为正畸矫治的重要步骤，主要是直立磨牙，唇向倾斜或压低前牙，伸长前磨牙等^[3⁷^]。直丝弓矫治技术中，最初使用的细的力量较弱的镍钛丝排齐牙齿，几乎不可能对下前牙有压低、对磨牙有直立的作用，因此对整平下牙弓Spee曲线几乎没有效果。但此时平直的弓丝进入上牙弓时，会对上磨牙有一个前倾力矩，让上切牙受到伸长力，因此上牙弓的整平很容易实现。上颌拔牙间隙减小，支抗丢失，上磨牙由代偿性的后倾变为相对弓丝的0°夹角的“直立”。随后的矫治中，正畸医生试图通过口外弓，种植钉等支抗装置在不断换粗的弓丝上挽救细丝阶段非控制的磨牙前倾运动，这明显是有难度的。直丝弓矫治技术实际上加速了生理性支抗的丢失，在支抗控制部分忽视了生理性支抗控制部分。Xu等^[3⁸^]的大样本数据得出，磨牙因对上下颌骨骨性关系的代偿，而拥有不同的轴倾度。比较上颌磨牙的初始位置，Ⅱ类错牙合、青少年、高角患者比Ⅰ类、Ⅲ类、青少年患者处于更后倾的位置，必然要求拥有更强的支抗控制措施，如果此时采用普通的直丝弓矫治技术整平Spee曲线，必然会导致较大的支抗丧失。不整平上牙弓Spee曲线，上磨牙不会前倾而占据拔牙间隙，为上颌前牙内收提供充足的间隙。生理性支抗矫治体系中，上颌的弓丝除了矫治初期进入磨牙后倾管的镍钛丝为直丝以外，其余的上颌弓丝均要添加少许的Spee曲。直丝弓矫治技术认为在更换至最后一根不锈钢方丝时增加曲度会增加矫治过程中的摩擦力，从而对矫治疗程产生影响。但PASS矫治过程中，矫治效果并不完全依赖于弓丝上的曲度，弓丝上的曲度很小，部分曲度是通过后牙上逐渐增加的后倾角来实现的。直丝弓矫治技术中，后牙预成前倾的轴倾度，当通过在弓丝上增加Spee曲来实现后倾后牙形成Spee曲度时，弓丝上要增加的角度确实会很大，进而会增加弓丝与槽沟之间的成角，增加矫治过程的摩擦力。生理性支抗矫治技术维持了后牙的生理性代偿特点，因此而称为生理性支抗Spee氏弓矫正器^[3^9-40^]。

现今的支抗控制系统都是由矫治器来维持介导的，尚未有人研究口腔作为一个咀嚼器官，其中咀嚼肌、唇颊舌肌、牙列生长发育等对磨牙的支抗能力有什么影响。Dudic等^[41]的一项研究得出，来自颌间或者颌内的阻力都会影响牙齿移动的速度。在临床的实践中，考虑是否拔牙时，正畸医生在设计矫治方案时早已观察到，高角患者更容易丧失支抗倾向于拔牙，底角患者支抗控制佳谨慎拔牙。理由之一就是咀嚼肌力量在高、低角患者中的强弱。可见，咀嚼肌力量对支抗的控制是有影响的。磨牙长轴如果与咀嚼肌方向一致，则咀嚼肌的收缩力可以完全转换为沿磨牙牙长轴的正向压力；如果磨牙前倾，随着磨牙的前倾，沿磨牙的牙长轴的阻碍磨牙前移的阻力会逐渐减小，沿牙合曲线方向导致支抗丢失的分力会逐渐变大。因此，正畸医生虽然不能改变咀嚼力合力的大小，但可以通过合理调节磨牙的角度增加咀嚼肌在磨牙牙长轴方向的正压力来达到增强支抗的效果。这种咀嚼肌沿磨牙牙长轴方向上的正压力也可以看作是以颌间阻力的形式减小支抗丢。

生理性支抗矫治技术在接受牙齿代偿规律保护支抗的情况下，内收前牙至牙槽骨舌侧骨皮质的边界，剩余间隙由后牙前移来关闭，即充分合理利用生物体自身的解剖结构，节省支抗丧失，保护牙齿不离开其生理性的边界。

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生理性支抗与机械力支抗控制策略

Overview of the strategies for physiologic anchorage control and mechanical anchorage control

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