2.1 扩弓的理论基础 上颌骨扩张的阻力主要来源于腭中缝、翼腭缝、颧骨。随着年龄的增长，上颌骨骨缝逐渐由纤维性结合转变为骨性嵌合，扩弓阻力逐渐增加。在扩弓矫形力的作用下，颅面部的各组织之间位置会发生相应的改变，尤其是腭中缝的改变[4]。HOU等[5]研究发现在扩弓机械矫形力作用下，上颌骨腭突之间组织中成骨细胞增殖促进软骨和骨的形成，同时破骨细胞活化促进骨改建。矫形力对成骨细胞和破骨细胞功能有着重大影响，当骨形成大于骨吸收，将使新骨形成，腭中缝分离，上颌横向扩大[6]。由于青春期后腭中部结构及上颌骨周围骨缝高度交错，一些作者认为青春期后患者的上颌骨扩张是不可行的，需要手术辅助腭部快速扩张(SARPE)[7]。最新研究发现大部分腭中缝可能终生都不会完全骨化[8]，为成人扩弓奠定了理论基础。
2.2 扩弓装置
2.2.1 传统的牙或黏膜支持式扩弓装置 在传统的上颌扩弓治疗中，上颌快速扩弓器是最常见的治疗方法，可分为以下3类：①带有螺旋扩弓器或分裂簧的可摘矫治器；②舌弓，通常采用W形或四角簧设计；③固定的螺旋扩弓器，可以粘结在带环上或直接粘结在牙面上，最常采用的是Hyrax扩弓矫治器和Hass扩弓矫治器。可摘矫治器和舌弓产生慢速扩展，固定扩弓器可以进行快速(0.5 mm/d或更多)、中速(0.25 mm/d)或慢速(1 mm/周)的加力。上颌快速扩弓器通过对上颌牙列施加横向的矫形力，可以打开腭中缝，增加上颌骨宽度，亦可以产生明显的不必要的牙齿移动，如上后牙的颊向倾斜，从而达到纠正骨骼和牙畸形的目的[9]。这种不希望产生的牙效应在成人患者中尤为显著，因而建议尽量在患儿生长发育早期使用上颌快速扩弓器。此外，在垂直方向上，上颌快速扩弓器对上颌骨下段的扩张有效，但对上颌骨上段的扩张效果较差[10]。WERTZ[11]报道了腭中缝以非平行的方式打开，其中前鼻棘处最宽，而腭骨后部打开量明显减少，呈前宽后窄的“V”形扩张，此句前后矛盾缺乏长期稳定性。CELENK-KOCA等[12]对40名青少年的随机临床对照试验表明，传统上颌扩弓骨性效应仅占26%。
2.2.2 外科辅助上颌快速扩弓 通常采用腭中缝矢状劈开和颊侧骨皮质切开术松解上颌骨，减弱扩弓阻力，再利用各种螺旋扩弓器实现上颌骨宽度的扩大，其优势是能够最大程度的避免牙齿过度颊倾等传统扩弓矫治所带来的各种不良反应。然而，这些侵入性手术创伤大，存在诸多手术并发症，如术后疼痛、感染、出血、神经损伤等，增加了治疗风险，同时增加了患者的经济负担[13]。因此，多数患者和临床医生都希望尽量避免手术治疗，通过非手术的方式来解决上颌横向发育不足问题[14]。
2.2.3 微种植钉辅助上颌快速扩弓 将微种植钉植入腭中缝两侧，扩弓器产生的力量通过腭侧种植体直接施加到腭中缝并传递到整个上颌骨，可最大限度地减少不必要的牙齿移动和牙槽骨弯曲，促进更多的骨骼效应，更好的进行垂直向控制，尤其是对高角、腭中缝闭合的患者更有优势[15]。相比于传统扩弓器，微种植钉辅助上颌快速扩弓是完全或部分骨支持式的扩弓器。然而，许多微种植钉辅助上颌快速扩弓更多的是引起鼻腔前部和下部的扩张，类似于年轻患者的上颌快速扩弓，在鼻腔的后部和上部区域具有有限的扩张[16]。
2.2.4 上颌骨性扩弓器 微种植钉辅助上颌快速扩弓有多种样式，在临床应用中，有成功的经验，也有失败的教训。美国加州大学洛杉矶分校的MOON教授在微种植钉辅助上颌快速扩弓的基础上，取其精华，去其糟粕，成功研发了上颌骨性扩弓器。上颌骨性扩弓器是一种特殊类型的微种植钉辅助上颌快速扩弓器，属于骨支持式扩弓器，具有促进鼻腔后部和上部扩张的特殊功能[17]。上颌骨性扩弓器通过4颗穿透双层骨皮质(腭骨和鼻底)的微种植体的辅助，将特制的螺旋扩弓器固定在硬腭后部，使螺旋扩弓器产生的扩弓力直接作用于上颌骨而不是牙列，从而产生骨性扩弓效应[18]。WON MOON博士已为其研发的新型扩弓器——上颌骨性扩弓器申请国家专利。
2.3 上颌骨性扩弓器适应证和禁忌证
2.3.1 适应证 骨性上颌牙弓狭窄，尤其针对腭中缝已经闭合的成人患者；骨性Ⅲ类，伴有单侧或双侧后牙反；各个年龄阶段，尤其是青少年晚期和成年患者，已经出现第二性征，包括面部毛发、声音变化、月经周期开始以及CS4期以上颈椎成熟度；垂直生长型患者(高SN-GoGn和FMA角)；鼻咽部疾病导致上气道狭窄。
2.3.2 禁忌证 面中部1/3较宽的患者；面部骨骼存在骨折；腭盖高拱狭窄难以放置扩弓器；不能配合长期治疗的患者。
2.4 上颌骨性扩弓器构造和扩弓方式 上颌骨性扩弓器由2个磨牙带环和1个主体组成，主体由1个特制的螺旋扩弓器支架和4个用来容纳支抗钉的钉孔组成，见图1。螺旋扩弓器支架有MSEⅠ型、MSEⅡ型、改良MSEⅡ型3种，以下着重介绍MSEⅡ型，见图2，它是新一代扩弓器，有3种尺寸，分别是8，10，12 mm，其钉孔直径1.8 mm，厚度2 mm。支抗钉尺寸为1.5 mm×11 mm、1.8 mm×11 mm和1.8 mm×13 mm，支抗钉长度包括 2 mm钉孔厚度，1.0-2.0 mm扩弓器与腭黏膜的间隙，1.0-2.0 mm腭黏膜厚度，至少5.0-6.0 mm的双皮质骨结合。支持臂与腭黏膜间至少2 mm间隙，3 mm最佳。支抗钉植入后，一般经过1周初期稳定后再加力。通过独特的小扳手对扩弓器加力，Ⅱ型扩弓器最大可在加力工具上施加50 kg的推力，扩弓力量亦可达到5.9 kg，是常规非打钉扩弓器2 kg左右扩弓力量的近3倍。发明者MOON教授建议按照表1进行扩弓，因扩弓的频率存在个体差异，可根据患者年龄、骨骼硬度、腭中缝成熟程度及形态调整。应注意上颌中切牙间出现明显间隙前后扩弓频率不同。当上颌骨宽度等于或大于下颌骨宽度时，即完成扩张。为了保持扩弓效果，上颌骨性扩弓器保持在原位≥3个月，以待骨缝新骨沉积，此时可以开始进行固定矫治。保持期间可将带环和连接杆去掉，只留中间扩弓器主体。MOON教授诊治的1例54岁上颌牙弓狭窄患者，扩弓3个月上颌中切牙间出现明显间隙，总治疗时间3年半，保持2年后效果仍稳定。
2.5 上颌骨性扩弓器临床操作流程及注意事项
(1)第1次：向患者解释治疗过程，签署知情同意书；在第一磨牙近远中放置分牙装置。
(2)第2次：拆除分牙装置并将带环放置在第一磨牙上，常规使用藻酸盐印模材料取模并灌制模型，重新放置分牙装置。通过测量模型第一磨牙之间腭盖高度及宽度选择扩弓器型号，确保螺旋扩大器尽可能靠近腭顶，腭顶与扩弓器之间的最大间隙不超过1 mm，且与腭中缝平行。严重的腭盖高拱会阻碍上颌骨性扩弓器的垂直定位，应适当修整扩弓器的前段或后段，或先用最小号扩弓器，再更换大号；或先用传统的腭中缝扩展装置，待有足够空间放置小号扩弓器时再更换，最后将加工单和模型一起邮寄到加工厂并注明是否需要其他正畸附件(例如前方牵引钩)。
(3)第3次：针对每位患者，选择合适的支抗钉。通过测量扩张前锥形束计算机断层技术所获得影像，其上颌第一磨牙水平的腭中部区域的骨厚度来选择微螺钉的长度，以确保腭穹隆和鼻底的皮质骨层的微螺钉接合，然后拆除分牙装置，对上腭进行消毒；玻璃离子粘接上颌骨性扩弓器装置；局部浸润麻醉，使用支抗钉植入工具植入支抗钉，见图3。植入方法：先用上颌骨手动打钉工具配短杆将支抗钉拧入一半，另一半用弯柄打钉工具来完成。所有的微种植体必须是平行放置的，应力分布均匀，可阻止上颌骨外旋；若微种植体之间不平行，斜形植入，应力分布不均匀，易出现种植钉折断、松动、移位等。2个前部微种植体可有轻微的前倾，以便与腭穹隆附近骨质较厚的区域接合。2个后部微种植体位于骨质较薄的区域，实现腭骨和鼻骨的双层骨皮质接合。待1周后，种植钉与骨形成较为稳定的骨结合，即开始扩弓。嘱患者预防性应用2 d抗生素。
(4)定期复诊：使用镊子检查所有种植体的稳定性：若发现种植体有任何松动即可移除，即使单侧只保留一个微种植体，治疗仍可持续。在患者达到满意的扩弓效果后，应将上颌骨性扩弓器装置保留3-6个月时间，对扩弓效果进行保持，以待骨缝新骨沉积，此时可以开始进行固定矫治。保持期间可将带环和连接杆去掉，只留中间扩弓器主体。
(5)临床应用注意事项：腭中缝打开的宽度与患者口腔内牙齿产生的间隙并不完全相等，因为牙周韧带牵引的原因，间隙存在自然的关闭。当中切牙间出现间隙后，可视临床治疗需求尽快粘接托槽，以利用活跃的骨改建达到良好的关闭间隙的效果，同时防止黑三角的产生。扩弓过程中需谨慎扩弓并发症的发生，例如软硬组织炎症；种植钉周围炎；种植钉弯曲、折断、松动脱落；扩弓器松动、移位；不对称腭扩展等。
2.6 上颌骨性扩弓器对周围结构的影响 上颌骨扩张的阻力主要来源于颧骨、腭中缝、翼腭缝。学者通常采用高分辨率锥形束计算机断层扫描来评价上颌骨性扩弓器治疗前后骨骼、牙齿及气道的变化[19]。①对颧骨的影响：由于上颌骨位于颧弓内侧，颧弓支撑是阻碍上颌骨横向运动的主要障碍。CANTARELLA等[20]利用高分辨率锥形束计算机断层扫描图像，分析颧骨、上颌骨、颧弓的变化，结果显示前部的上颌骨宽度增加2.8 mm，后部的颧骨间宽度增加2.4 mm，左右侧颧突角度分别增加1.7°和2.1°，说明在水平面上，上颌骨性扩弓器治疗后上颌骨、颧骨及整个颧弓明显向外侧移位，骨弯曲(一种发生在周期性弯曲力作用于骨头上的现象，它被认为是一种为了防止明显骨折而耗散能量的自适应机制)发生在颞骨的颧突，因此颧上颌复合体的旋转中心位于颞骨颧突的近端，比文献中报道的牙支持式扩弓器的旋转中心更靠后、更靠外侧，利于上颌骨后部的扩张；②对腭中缝的影响：研究发现，在治疗前和使用上颌骨性扩弓器治疗后6个月拍摄的锥形束计算机断层扫描图像表明腭中缝分离程度[21]。图像显示，上颌骨性扩弓器能有效地分割青少年晚期腭中缝，并在后鼻棘分离(4.3 mm)约为前鼻棘的90%(4.8 mm)，腭中缝在矢状方向上几乎完全平行裂开。这可能是因为上颌骨性扩弓器位于硬腭后部，且4个前后距离较大的微种植体靠近颧骨，可使扩张力沿整个腭中缝分布；③对翼腭缝的影响：研究已经表明，青少年晚期翼腭缝的打开总是伴随着严重交错骨表面的骨折，这是由于刚性交错和高度分离的阻力，同时上颌骨后部的运动导致腭骨锥突与蝶骨翼突的分离[10]，这在治疗Ⅲ类患者时具有重要的意义，面具前牵引治疗时，因上颌骨性扩弓器松解翼腭缝，减少了上颌牵引阻力，有效的促进上颌发育；④对软组织的影响：ABEDINI等[22]通过面部三维软组织分析发现，使用上颌骨性扩弓器后，鼻旁、上唇和双颊均有显著变化，但双颊周围的平均变化幅度比鼻旁高，这些变化在1年后不会复发；⑤对气道的影响：上颌骨宽度不足的功能性并发症通常表现为咽部气道塌陷、鼻腔气流阻力增加、舌位改变；它们导致口咽部气道狭窄，鼻呼吸困难，从而降低患者的生活质量[23]。上颌骨性扩弓器扩弓后鼻腔气道的上部、下部、前部和后部的宽度均增加，咽腔最狭窄处的气道也增加。气道半径增加可以提高上气道容积，大幅度降低气道阻力，减小的气道阻力增加了空气流量。上颌骨扩张后，血氧饱和度增加，阻塞性睡眠呼吸暂停的症状减轻[24]，伴有上颌骨狭窄的口呼吸患者，生活质量提高。综上所述，上颌骨性扩弓器使整个面中部结构扩张，导致腭中缝、翼腭缝裂开，颧骨间宽度增加，包括鼻骨上区在内的整个鼻腔变宽，鼻腔总容积显著增加。二维和三维叠加清楚地显示了面中部骨骼结构的扩张和向前移动，几乎不存在牙齿的移动[25]。
2.7 上颌骨性扩弓器优势 ①传统的上颌快速扩弓器通过牙齿传递扩张力会产生不必要的牙性效应和牙槽骨弯曲，却没有实现真正的骨骼扩张，尤其是对于腭中缝交错接合程度更高的较年长患者。相比于传统的上颌快速扩弓器，上颌骨性扩弓器扩弓不受年龄限制。研究表明，患者的性别和年龄对骨缝打开的影响微乎其微[26]。应用上颌骨性扩弓器扩弓的患者，在前鼻棘和后鼻棘处腭中缝的打开宽度几乎相等[27]，说明上颌骨性扩弓器能够实现腭中缝在矢状方向上几乎完全平行打开而无不良的牙齿副作用，如后牙颊向倾斜、后牙颊侧骨皮质减少、牙根吸收、牙周损伤等[28]，因此正畸治疗优先选择上颌骨性扩弓器的高角患者下颌后下旋转更少；②相比于外科辅助上颌快速扩弓，上颌骨性扩弓器创伤小，治疗风险较低，费用低，可消除手术(如外科辅助上颌快速扩弓或Le FortⅠ截骨)的需要，减轻了患者的身体和经济负担；③相比于微种植钉辅助上颌快速扩弓，上颌骨性扩弓器结构更加简单，放置位置更靠后，支抗钉垂直穿破双层骨皮质植入，能更好地促进鼻腔后部和上部扩张，充分松解骨缝，降低扩弓阻力；④应用范围广：骨性上颌牙弓狭窄伴高角(可避免后牙倾斜)；骨性Ⅲ类(配合前方牵引)；面中部1/3较窄(可扩宽鼻底)；上气道狭窄(鼻通气量和上气道体积均有显著改善)。同时上颌骨性扩弓器可与外科辅助上颌快速扩弓配合使用，治疗上颌骨极度狭窄的复杂病例；利用腭侧种植钉和各种弹性装置纠正严重错位的牙齿。
