上頜快速擴弓后牙根吸收變化的三維測量研究

熊再道　趙桂芝　柯杰　林清華　楊鑫銘　肖依寒

自Ketcham[1]于1927年首次報道了正畸治療中的牙根吸收以來，許多研究都提示牙根吸收是正畸中常見的并發癥之一?？焖贁U弓是正畸治療中用以解決上頜寬度不足的有效手段，牙支持式擴弓器作為目前臨床應用最廣泛的擴弓裝置，其機制為短時間內積蓄較大的力將腭中縫打開，從而增加牙弓橫向寬度。矯治力使牙周支持組織發生功能性改建是正畸牙齒移動的基礎，但不適當的矯治力卻會引起牙根的病理性吸收，有研究顯示[2]上頜擴弓時產生的最大力值接近49 N，而當牙齒受力越大時，牙根更易發生吸收[3-4]。由于擴弓時作用力直接加載于支抗牙，因此其牙根吸收的風險相對更高，既往關于牙根吸收的研究多利用根尖片上牙根長度為指標[5-6]，存在一定的局限性。本研究擬通過Mimics影像系統對擴弓前后牙根CBCT影像進行三維重建，比較擴弓前后牙根吸收的體積及長度的變化，以期為臨床后續正畸擴弓治療提供一定的參考依據。

1　資料與方法

1.1　研究對象

選取自2015-02～2016-06于北京解放軍空軍總醫院口腔正畸科接受上頜快速擴弓治療患者33 例， 其中男性17 例， 女性16 例， 年齡最小10 歲， 最大為14 歲， 平均年齡12.85 歲。 病例納入排除標準如下：①處于替牙期或恒牙期，②上牙弓狹窄，橫向發育不足； ③第一前磨牙、 第一磨牙已萌出； ④牙周組織健康，無唇腭裂畸形，未接受過正畸治療。

1.2　治療方法

所有患者擴弓裝置均采用由德國非凡公司生產的Hyrax螺旋擴弓器(最大寬度10 mm)，由第一前磨牙與第一磨牙帶環粘接固位，擴弓方式均為快擴，即每天早晚各加力1次，每次打開1/4圈(約0.2 mm)，每周復查，根據患者不同情況，由我科同一位主任醫師評估，可在近期1～2 d內調整為1 次/d， 緩解后恢復2 次/d， 所有患者快速擴弓均在 6 周內完成，平均療程1.3 個月。

1.3　測量分析

1.3.1三維模型建立所有患者于擴弓前及擴弓結束后即刻進行CBCT頭顱掃描，所有攝片由我科同一位有經驗的放射醫生完成，采用同一臺CBCT設備(Galileo, Sirona Dental Systems, German)，攝片參數設定為電壓120 kV， 電流5 mA， 切片間距0.25 mm，曝光時間8.9 s， 掃描時要求患者頭部固定，咬合處于正中位，面部中線與儀器的指示中線重合，平面與地面平行。所有掃描數據以DICOM格式保存并輸出至圖形工作站，采用Mimics 17.0軟件(Materialise NV，Leuven，Belgium)，擴弓前后二次分割采用相同的Hounsfield(HU)值分割牙齒部分蒙版，經區域增長、蒙版編輯、布爾運算、3D計算等步驟分離獲得上頜第一前磨牙，第二前磨牙，第一磨牙的三維模型(圖 1)，每個牙齒依次以釉牙骨質界為截面，將牙冠與牙根分離，最終獲得只包含牙根的三維模型(圖 2)。

圖 1牙齒及牙根的分割

Fig 1Segmentation of teeth and roots

1.3.2測量數據Mimics軟件3D Properties中提供取已建模型的體積參數，分別獲取上頜第一前磨牙(U4)、第二前磨牙(U5)、第一磨牙(U6)的牙根體積。將模型導入軟件3-Matic模塊中，以牙根尖最低點到對應牙尖點距離為牙根長度，應用三維定點方法測量(圖 2)。由于第一，第二前磨牙融合根存在的可能，最終選用第一前磨牙頰根(U4B)、第二前磨牙頰根(U5B)及第一磨牙的近頰根(U6MB)、遠頰根(U6DB)、腭根(U6P)根長為測量指標。所有測量工作由同一研究者完成，所有數據測量2次，每次測量間隔一周，測量結果采用Bland-Altman散點圖進行可重復性分析。

圖 2牙根長度的測量

Fig 2Measurements of root length

1.4　統計學分析

統計學分析采用SPSS 17.0統計學軟件，治療前后牙根體積、長度比較采用配對樣本t檢驗，支抗牙(U4、U6)與非支抗牙(U5)體積變化差異比較采用單因素方差分析LSD檢驗。檢驗水準為：雙側α<0.05，以P<0.05為有顯著統計學差異。

2　結　果

Bland-Altman散點圖結果見圖 3， 可見2 次測量均數差值點全部落在95%一致性界限以內，說明測量方法具有較高的可重復性及可信度。

圖 3Bland-Altman散點圖

Fig 3Bland-Altman Plots

擴弓結束后，所有牙齒體積均有所減少，差異具有統計學意義，且支抗牙體積變化大于非支抗牙。牙根長度變化方面，第一磨牙的近頰(P=0.008)、遠頰(P=0.028)根長度明顯減小，腭根及第一、第二前磨牙頰根長度變化無統計學差異，治療前后體積變化見表 1， 各顆牙體積變化組間差異見表 2。

3　討　論

3.1　牙根吸收的評估方法

以往用于評價牙根吸收的影像方法多采用根尖片或曲面斷層片，但由于受到拍攝角度及牙根重疊等因素的影響較大，其測量結果準確性及可重復性一直存在爭議[7-8]。CBCT作為新型檢查方法，分辨率高，清晰度佳，不僅能夠最大程度的減輕傳統二維影像檢查中存在的失真、變形等問題，同時較與傳統CT，又有著照射范圍小、輻射劑量低等優點[9]。國內外關于牙根吸收的評價方法多采用的根長為指標或形態學變化的定性分級[10-11]，但由于二維X線片投射形變率的存在，以此為基準的長度數值并不準確，并且牙根形態存在變異及頰、舌側吸收并非完全對稱，對于多根牙的形態學分級十分困難。本研究對基于重建后的三維模型對牙根體積及長度進行測量，具有較好的可重復性及穩定性。

3.2　牙根吸收發生的特點

牙根吸收是影響正畸治療效果的重要因素之一，Lund[12]報道約有55%～91%的正畸患者存在不同程度的牙根吸收，并且有7%的患者存在牙根長度吸收超過4 mm。本研究中，擴弓結束后牙根吸收的形式以體積減少為主，且支抗牙較非支抗牙吸收更加明顯，說明對于擴弓的患者，較大的外在矯形力主要引起的是牙根表面的牙體組織吸收，而非集中于根尖區，并且研究中我們發現，吸收的區域具有很大的個體差異，并無顯著規律性，這與以往學者研究一致[13]。 Langford[14]認為正畸治療中牙根吸收主要發生在頰側，本研究中僅有第一磨牙的2 個頰根發生了長度顯著改變，其余牙根未見明顯變化，可能是由于第一磨牙頰根體積較小，且其根尖孔閉合較早，而閉合的根尖孔不如開放者血運豐富，抵抗外力的壓迫的能力較差[15]，所以根尖區吸收更加明顯。

3.3　牙根吸收的影響及可修復性

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