汤 佩,吴建勇

颌面部的生长发育与鳃弓的分化和鼻的发育密切相关,是个体在长、宽、高三个方向上随时间增加的一个动态的过程。但在不同方向上的生长发育存在一定的差异,横向的发育最早完成,垂直向以及矢状向的发育将持续到成年之后[1]。颌面部是垂直向、矢状向以及横向三维方向的一个整体,相互协调并相互制约,横向发育的异常可能会影响垂直向以及矢状向的发育[2-3]。对于横向宽度不调的问题,常采用扩弓的矫治方法进行纠正,但Lundstrom表明[4],普通的扩弓无法获得根尖基骨的扩张,在治疗结束后牙齿的位置不易保持,影响正畸治疗的稳定性。稳定性作为正畸治疗的目标之一,受到医生和患者的重视,因而,牙弓和基骨作为影响治疗后稳定性的因素已成为正畸诊疗过程中关注的焦点。

1 牙弓与基骨的定义及关系

1.1 牙弓与基骨的定义

牙齿于上、下颌牙槽骨内排列为有序的弓型,称为上、下牙弓[5]。然而,对于基骨的定义仍存在一定的争议,Lundström曾在1925年提出使用牙槽骨和基骨在根尖区的汇合处用以描述“根尖基骨”[4];Howes在1952年将基骨定义为牙槽骨顶部1/3的部分,对于下颌,则位于牙槽骨最狭窄的区域,即牙龈下方8 mm的位置[6];Andrews于2000年提出了“正常咬合的六要素”理论,认为WALA嵴(临床牙冠面轴线的中点(Fa点)正下方膜龈联合处软组织带最突点)可代表基骨[7]。

1.2 牙弓与基骨的关系

Andrews[7]指出,牙根应位于基骨中央。此外,Kong-Zárate等[8]研究得出,WALA嵴与Fa点之间的水平距离从切牙(0 mm)至第二磨牙(2.5 mm)逐渐增加,即基骨到牙弓之间的横向距离逐渐增大。拥有理想的第一磨牙处横向牙弓宽度能够实现长期稳定性和牙周健康[9]。当牙弓和基骨形态不调时,如正畸牙弓扩张或牙齿移动超越基骨界限,可能会导致骨开裂等情况的发生[10],且牙弓和基骨形状差异越大,越容易对牙龈、牙槽突以及牙根产生不利影响[11]。

1.3 上、下颌骨及牙弓的关系

与此同时,上、下颌骨及牙弓也必须相互匹配。根据Andrews“正常咬合的六要素”中的定义,牙冠应有一定的倾斜以达到上、下颌良好的咬合接触,当双侧上颌第一磨牙近中腭尖之间距离等于双侧下颌第一磨牙中央窝之间距离,即上颌宽度等于下颌宽度加上2～4 mm时,上、下颌最为协调[7]。上、下颌骨或牙弓宽度的不调,主要表现为上/下颌相对于下/上颌过窄、过宽。上颌狭窄可能导致后牙对刃、反,并限制下颌的向前以及侧向生长,使下颌被迫后退,出现上前牙覆盖过大的表现[2-3]。上颌磨牙代偿性颊倾可掩盖上颌狭窄,后牙可表现为正常的覆、覆盖,但会增大Wilson曲线[12]。然而,当上牙弓颊倾伴下牙弓舌倾,即上牙弓相对下牙弓宽度过大时,则会导致单侧或者双侧正锁的发生[13]。

2 测量方法

上、下颌牙弓和基骨横向关系协调的诊断十分重要,除通过临床检查后牙的覆、覆盖以及转矩来判断上、下牙弓之间的协调性外,还可以通过许多测量方法进行分析,主要包括石膏模型测量法以及影像学测量法,后者包括头颅后前位X片(posteroanteriorcephalogram,PAC)以及锥体束计算机断层扫描(cone-beam computerized tomography,CBCT)测量。

过去,学者多使用石膏模型对牙弓和基骨进行测量。1909年,Pont[14]使用Pont指数辅助诊断上、下颌牙弓宽度,然而Pont指数受到种族之间差异的影响,具有一定的争议性[15]。1925年,Lundstrom[4]提出了“根尖基骨理论”来对基骨进行描述。1952年,Howes等[6]重新定义基骨,对牙弓和基骨之间以及上、下颌基骨之间的宽度进行了分析。

随着影像学的发展,学者开始使用PAC以及CT对牙弓和基骨进行分析。1981年,Ricketts在 PAC上确定测量标志点,如磨牙最颊侧点、上颌结节与颧突支柱交点以及下颌双侧角前切迹点,通过测量左、右侧相同标志点之间的水平距离,用以评估上、下颌牙弓和颌骨的横向关系[16](图1)。1997年,Kohakura等[17]在CT影像上对下颌磨牙颊舌向倾斜度进行了测量与分析。20世纪90年代后期,CBCT被用于牙颌面放射学[18]。现如今,由于模型扫描以及CBCT技术的进步,使得正畸患者完全虚拟化,牙齿、骨骼和软组织的三维(3D)重建更加精确,学者更倾向于使用3D数字化石膏模型或CBCT图像对牙弓、基骨宽度及牙齿颊舌向倾斜度进行分析[19-24]。

U6:上颌第一磨牙最颊侧点;L6:下颌第一磨牙最颊侧点;J:上颌结节与颧突支柱交点;Ag:下颌双侧角前切迹点

使用石膏模型或3D数字化模型均能有效地测量牙弓形态。但石膏模型存在破损、降解、需严格的存档和大量的物理存储空间的缺点,从长远来看是不实用的。而3D数字化模型采用电子储存,克服了如上缺点[25],除此之外,还可以对3D数字化模型进行切割等处理、分析特定的牙齿并估计牙长轴位置。然而,无论是直接测量石膏模型还是测量3D模型均存在一些不足:不能确定牙根的具体位置;被测量的模型需要有较高的精确度,且印模材料需要延伸至前庭沟底部;所获的模型是口腔内牙弓及基骨表面的软组织形态,而非真正的基骨形态[26]。

PAC测量方法存在一定的局限性,如图像重叠、失真、难以准确定位标志点,此外,在拍摄过程中易受到患者头位的影响,无法保持胶片和物体之间的距离,头颅的再定位存在困难,精确性较CBCT低[27]。然而,CBCT可在任何需要的平面上显示每个牙齿,使牙齿的定位和测量变得更加精确,具有较高的准确性以及可靠性[25],且放射剂量较传统CT低[28]。

因此,为了充分了解牙弓和基骨的形态,可以综合使用3D数字化扫描模型以及CBCT重建模型对牙弓和基骨进行测量分析。

模型测量法常使用标志点之间的距离对牙弓和基骨宽度进行评估。牙弓标志点包括牙尖点、中央窝点、牙冠最颊侧或最舌侧点等[20,29-30],但部分学者考虑到牙尖形态变异、磨耗等干扰因素,使用Fa点作为测量标记点[19,21]。然而,当牙齿未完全萌出、牙齿颊面不规则、以及牙龈存在炎症时,临床冠面轴常常不明显,Fa点的正确定位存在一定的难度。使用的基骨标志点主要为WALA嵴点[19,21]。在分析牙齿的颊舌向倾斜度时,可以测量过Fa点的切线与平面所成的角度[31],或测量上颌第一磨牙近远中腭尖与舌沟所形成平面与正中矢状面之间的夹角[32],或使用Wilson曲线与参考平面所形成的角度来表示(图2)[19]。

WALA:WALA嵴点; B:牙冠最颊侧点; C:牙尖点; F:中央窝点; L:牙冠最舌侧点; Fa:临床牙冠面轴线的中点;平面1:平面;平面2:上颌第一磨牙近远中腭尖与舌沟所形成平面;平面3:正中矢状面;∠1:过Fa点的切线与平面所成的角度;∠2:平面2与平面3之间的夹角;∠3:Wilson曲线与参考平面所形成的角度

影像学测量法中,学者常选择Fa点、颊侧最突点及牙尖点作为标志点等来测量牙弓形态[22,33-34]。对于基骨形态的测量,不同学者对标志点的选择存在差异。Al-Hilal等[33]在CBCT图像上,以尖牙根尖1/3与根中1/3的交界点作一与参考平面平行的平面作为基骨平面,从而测量该平面上,双侧尖牙及磨牙颊舌侧皮质骨中点之间的距离。也有学者应用Lundstrom“根尖基骨”理论,在CBCT上使用左、右侧牙根尖点宽度来反映基骨的宽度[35-36]。对于牙齿颊舌向倾斜度的测量,多选择在冠状面上测量牙长轴与FH平面(Frankfort plane)、腭平面、双侧眶下缘连线、下颌平面或正中矢状面所形成的角度来表示[2,34,37-38]。与咬合平面不同,下颌平面作为一个可重复的参考平面,很少受到正畸牙齿移动的影响,有助于研究治疗后牙齿倾斜的变化(图3)。

∠1:牙长轴与FH平面(右侧耳点与双侧眶点所形成的平面)所形成的角度即∠3;∠2:牙长轴与腭平面所形成的角度;∠3:牙长轴与双侧眶下缘最低点连线所形成的角度;∠4:牙长轴与下颌平面所形成的角度;∠5:牙长轴与正中矢状面所形成的角度

3.1 与矢状向分类的关系

骨性Ⅰ类的人群中也观察到类似的现象,即男性及女性的牙弓左、右对称,且尖牙-切牙之间的距离决定了不同的牙弓形态,反映了牙弓是否存在不对称[39]。

部分学者认为安氏Ⅱ类1分类患者上颌尖牙处基骨宽度、上颌牙弓宽度较安氏Ⅰ类、Ⅲ类狭窄[40];安氏Ⅱ类1分类的上、 下颌尖牙间和磨牙间宽度均较安氏Ⅱ类2分类狭窄[41-42];安氏Ⅱ类1分类组上颌前磨牙和第一磨牙的舌倾程度明显高于安氏Ⅰ类组,下颌第一前磨牙舌倾程度明显小于安氏Ⅰ类组,但下颌第二前磨牙和第一磨牙颊舌侧倾斜度两组间无显著性差异[43];安氏Ⅱ类患者牙弓对称性较安氏Ⅰ类差[20]。然而,Shewinvanakitkul等[44]认为安氏Ⅱ类患者下颌第一磨牙的颊侧倾斜度显著小于安氏Ⅰ类患者,并认为该现象是为了代偿上颌横向不足。还有学者认为,安氏Ⅰ、Ⅱ受试者的牙弓宽度、基骨宽度差异无统计学意义[43,45-46]。造成上述结果差异的原因可能为分组标准、测量标志点的选择、牙长轴的定义、对照组的选择的不同。

骨性Ⅱ类1分类组上颌尖牙间宽度较骨性Ⅰ类、骨性Ⅱ类2分类及骨性Ⅲ类组狭窄[35],且上颌磨牙间宽度较骨性Ⅰ类小[38];骨性Ⅱ类错患者上颌基骨宽度较正常小,下颌基骨宽度较正常大[22];骨性Ⅱ类患者上、下颌尖牙的颊舌向倾斜度与骨性Ⅰ类之间差异无统计学意义,但骨性Ⅱ类患者上颌后牙较骨性Ⅰ类更舌倾,下颌后牙更颊倾,造成该现象的原因可能是由于Ⅱ类患者下颌后退,机体为了达到上、下牙弓的匹配,从而形成上牙弓舌向倾斜,宽度变小,下牙弓颊向倾斜,宽度变大的形态特点[37-38]。然而,骨性Ⅰ类与Ⅱ类组上、下牙弓的左、右侧对称性差异无统计学意义[47]。

安氏Ⅲ类患者上颌牙弓横向宽度小于安氏Ⅰ类及安氏Ⅱ类[48],下颌牙弓宽度大于正常咬合组、安氏Ⅰ类、安氏Ⅱ类组[40,49],下颌基骨宽度大于正常组[49]。Ⅲ类患者牙齿及牙弓在错畸形分类中最不对称,这可能是因为Ⅲ类错患者更容易在早期发育期间受到遗传和环境影响[20]。除上述结论外,还有的学者认为安氏Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类错畸形的牙弓宽度之间差异无统计学意义,对于上述结果的差异可能的原因在于测量标志点、研究人群的不同或者存在其他干扰因素[45]。

3.2 与垂直骨面型的关系

牙弓和基骨的横向特征不仅与上、下颌矢状向关系有关,还与垂直骨面型有一定的联系,近年来,部分学者按照垂直向骨面型分类对牙弓宽度进行了分析。在骨性Ⅰ类人群中,Forster等[54]认为,上、下牙弓宽度及上、下颌骨根中水平的横向宽度随着下颌平面角的增加,逐渐变得狭窄,但Hwang等[2]认为,仅有下牙弓宽度随着下颌平面角增大而减小;在骨性Ⅱ类及安氏Ⅱ类人群中,仅上颌牙弓随着下颌平面角增大而减小[55-56];在骨性Ⅲ类人群中,随着下颌平面角的增大,上、下颌牙弓趋于狭窄[57]。

3.3 与其他指标的相关性

少数学者对Spee曲线与牙弓的关系展开了研究,对于安氏Ⅰ类受试者,有学者认为女性的Spee曲线与下颌尖牙间宽度呈负相关[58],但有学者认为Spee曲线深度与牙弓宽度没有相关性[19,59]。造成上述结果差异的原因可能与样本人群、样本含量以及测量方法有关,因此,需要进一步的研究来探索Spee曲线与牙弓和基骨宽度的相关性。

Paulino等[60]认为若能预测因横向扩弓引起的牙弓周长变化,可能有助于正畸治疗计划的制定与实施,因此,该作者对83例已接受正畸治疗的患者和114例未接受正畸治疗的患者上、下颌模型进行测量并建立回归方程得出,无论是上、下牙弓之间还是不同性别之间,尖牙间宽度和牙弓周长之间都呈强正相关(r=0.925),且当尖牙间宽度增加1 mm时,牙弓周长增加约1.36 mm。Kareem 等[61]也对牙弓宽度和牙弓周长之间的相关性进行了研究,结果表明,上颌牙弓周长与磨牙间宽度成正比,下颌牙弓宽度与尖牙间宽度及磨牙间宽度均成正比。

除此之外,也有学者研究牙弓宽度与牙弓长度之间的关系。有学者认为,对于牙性和骨性Ⅰ类关系的受试者,其下颌尖牙间距离与牙弓长度呈轻、中度正相关[62]。Hampe[59]认为,安氏Ⅰ类下颌牙弓的长度与第一磨牙间牙弓宽度呈中度负相关。由于仅有少数学者研究牙弓长度和宽度之间的关系,且牙弓宽度的测量位置以及对牙弓长度的定义不一致,因此,需要进一步的研究证实上述结论。

4 影响因素

牙弓和基骨的形态不仅与上、下颌矢状向关系、垂直骨面型等相关,还受到多方面因素的影响,如年龄、性别、种族、民族、肌肉、喂养习惯、呼吸等。

4.1 年龄

牙弓和基骨的形态存在增龄性变化,在6周至2岁期间,即在乳牙完全萌出之前,男性和女性婴儿的上、下颌的前、后牙弓宽度均显著增加;在3～13岁期间,上颌和下颌尖牙间和磨牙间宽度显著增加;恒牙完全萌出后,牙弓宽度略有减少,尖牙间比磨牙间减少更为明显;下颌尖牙间宽度平均在8岁时,即在四颗切牙萌出后确定[63]。不仅牙弓和基骨的宽度随着年龄的变化而变化,牙齿的颊舌向倾斜度也随着年龄的增长逐渐变小[64]。

4.2 性别

多数学者认为,男性上、下颌牙弓和基骨比女性大,但男性上颌牙弓对称性较女性差,上述现象的出现可能与多种因素相关,如基因差异,男性咬合力较女性大等[20,29,33,38,54,62]。

4.3 种族

牙弓和基骨的宽度受到种族以及民族的影响,蒙古人牙弓比印度-雅利安人牙弓宽[65],其上、下颌基骨比日本人宽[66],中国和美国白人青少年在横向颅面测量方面也存在差异[67]。

4.4 肌肉

咀嚼肌、唇肌及舌肌等会对上、下颌牙弓和基骨的形态产生一定程度的影响。咀嚼肌功能亢进时,可能会促进颅颌面的横向生长,表现为高发散型人群有更窄的牙弓、更高的腭穹隆及更小的咬合力[2]。Egli等[68]对杜氏肌营养不良症(duchenne muscular dystrophy, DMD)患者的面部形态、牙弓形态和口腔功能的纵向变化研究得出,在2年的观察期内,DMD患者的上颌后牙咬合力量及唇肌力量仍小于对照组,但DMD患者下颌尖牙、前磨牙及第一磨牙间的宽度增加量较多,其原因可能是因为DMD患者的舌体增大,导致下颌磨牙间距离增加和后牙反。除此之外,Yu等[69]认为舌肌的力量与上颌牙弓的宽度成负相关。

4.5 其他因素

喂养方式及非营养性吮吸也是影响牙弓及基骨形态的因素。母乳喂养6个月或更长时间可以降低乳牙列和混合牙列中后牙反和Ⅱ类错的风险[70],而非营养性吮吸与后牙反有关[71];除此之外,在大多数情况下,口呼吸会导致上、下牙弓宽度的减小[72]。

5 小 结

牙弓和基骨是正畸诊疗的重要参数,二者的不调可能导致一系列的问题。对于牙弓和基骨形态的测量方法及指标众多,均有各自的理论基础及参考价值,但近年来使用较多的方法为数字化测量扫描模型以及CBCT图像,在模型上使用较为广泛的标志点为Fa点、牙尖点、WALA嵴点,在CBCT图像上使用的标志点差异较大,需进一步研究比较各标志点优劣。在错畸形的治疗过程中,正畸医生应重视患者早期出现的横向问题,协调上下牙弓的宽度,促进垂直向和矢状向的正常发育。然而,Ⅱ类及Ⅲ类患者牙齿已产生颊、舌向倾斜用以代偿上、下颌横向及矢状向的骨骼差异,若仍存在牙弓横向不调,可使用微种植钉辅助扩弓或外科手术辅助扩弓的方式来协调上、下牙弓宽度。不同错畸形患者牙弓和基骨存在一定的差异,且年龄、性别、种族等也会影响牙弓和基骨的形态,因此,正畸医生应根据患者牙弓和基骨的不同特点,设计个性化弓丝,协调牙弓和基骨的宽度、左右侧对称性及牙齿的转矩,以期达到良好且稳定的治疗效果。此外,若牙性代偿长期存在,可能会加剧未知的牙周和功能的问题,因此,未来对横向牙颌面尺寸的研究,应将牙周评估和咬合力纳入在内,这将有助于为Ⅱ类和Ⅲ类患者提供精确的正畸治疗。同时,研究人员还可以通过建立牙弓和基骨的相关回归方程来帮助正畸医生预测理想的牙弓形态,判断扩弓的限度,使正畸疗效更加稳定,减少复发。由于本文所总结的文献有限,部分研究横向特征的参考点以及研究方法未在本文提及,需要进一步的总结与归纳。