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T曲常用于上頜尖牙內(nèi)收。由此在尖牙上產(chǎn)生的正畸負(fù)荷（力和力矩）系統(tǒng)受多種因素影響，包括架內(nèi)距離（IBD）和牙齒角度的變化。然而，與尖牙運(yùn)動(dòng)同時(shí)發(fā)生的臨床負(fù)荷系統(tǒng)的變化尚未量化。就傾斜和/或平移而言，不同的負(fù)載系統(tǒng)，尤其是力矩比（M / F）的微小差異會(huì)導(dǎo)致不同的牙齒移動(dòng)模式。量化負(fù)荷變化以預(yù)測(cè)治療效果并避免潛在的副作用非常重要。在這里，我們假設(shè)在尖牙的內(nèi)收過(guò)程中尖牙的位置和角度的臨床變化將顯著影響到牙齒的負(fù)荷系統(tǒng)。

正畸負(fù)載系統(tǒng)是三維的，由三個(gè)力和三個(gè)力矩組成。臨床上很難測(cè)量整個(gè)3D正畸負(fù)載系統(tǒng)。因此，我們主要采取將放置在牙模上的弓絲作為實(shí)驗(yàn)裝置，使用LOOP仿真軟件或有限元（FE）方法等數(shù)值估算方法來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。本研究的目的是監(jiān)測(cè)正在進(jìn)行內(nèi)收的尖牙的臨床負(fù)荷系統(tǒng)，并量化其運(yùn)動(dòng)模式對(duì)負(fù)荷組分的影響。

方法

測(cè)量力和力矩分量以及M / F，使用從患者在不同時(shí)間點(diǎn)獲得的模型以及定制的正畸力測(cè)試儀進(jìn)行。定量測(cè)量尖牙內(nèi)收前后IBD和初始及剩余負(fù)荷分量，研究尖牙內(nèi)收過(guò)程中負(fù)荷系統(tǒng)的變化。

經(jīng)機(jī)構(gòu)審查委員會(huì)批準(zhǔn)后，本研究同意并招募了九名患者。納入標(biāo)準(zhǔn)為1）有必要拔除上頜第一前磨牙2）治療期間上頜尖牙內(nèi)收的可能指征。平均年齡為21±歲（14至47歲）。上頜第一前磨牙被拔除，包括第二磨牙在內(nèi)的上牙弓上托槽、排齊整平。在尖牙內(nèi)收之前，0.019×0.025英寸的不銹鋼弓絲完全插入0.022×0.028英寸大小的槽孔中。上頜第二前磨牙，第一磨牙和第二磨牙用0.010不銹鋼絲進(jìn)行結(jié)扎，并與橫腭桿連接以建立后部單元。

對(duì)于每個(gè)患者，右側(cè)和左側(cè)尖牙隨機(jī)分配接受受控的傾斜移動(dòng)（CT）或整體移動(dòng)（TR）。為了完成CT或TR，設(shè)計(jì)并制造了由0.017'×0.025'TMA線（Ormco，Glendora，CA）制成的兩個(gè)分段T曲，以提供不同的M / F以內(nèi)收尖牙。兩側(cè)的T曲被設(shè)計(jì)為能夠提供124cN的收縮力。使用有限元（FE）模型計(jì)算患者的CT和TR所需的M / F比值，這些模型基于錐束計(jì)算機(jī)斷層掃描（CBCT）。使用MIMICS®（Materialise Group，Leuven，Belgium）軟件處理CBCT掃描的原始圖像數(shù)據(jù)，以創(chuàng)建牙齒，牙周韌帶（PDL）和上頜骨復(fù)合體的重建數(shù)字模型。從數(shù)字模型中創(chuàng)建一個(gè)有限元模型，然后將其導(dǎo)入到ANSYS（Canonsburg，PA）軟件中，以計(jì)算由于正畸載荷引起的牙齒位移。負(fù)載包括內(nèi)收力F和一對(duì)C力矩，作用于托槽上（圖1）。計(jì)算得到的牙齒位移模式。然后，力矩逐漸增加。力矩和力偶使牙齒發(fā)生傾斜或整體移動(dòng)。9例患者的平均預(yù)期Mx / Fy為7.7 mm，TR為10.4 mm。

IBD被定義為第一磨牙托槽輔弓管的近中面到尖牙托槽的遠(yuǎn)中面的距離。預(yù)計(jì)IBD在尖牙內(nèi)收期間會(huì)減少，并且隨著時(shí)間的推移，IBD會(huì)有更多的減少，從而導(dǎo)致M / F增加。為此，需要進(jìn)行初始M / F調(diào)整的措施。使用LOOP（Kifissia，Hellas，Greece）仿真軟件估計(jì)每1mm IBD縮小后M / F的增加量。從該分析中估計(jì)每減小1mm IBD約增加50％M / F。在這項(xiàng)研究中，每個(gè)治療期間被定義為當(dāng)每次復(fù)診測(cè)量的尖牙內(nèi)收超過(guò)1mm時(shí)。但I(xiàn)BD變化預(yù)計(jì)會(huì)有很大差異，因此只能估計(jì)總的M / F增長(zhǎng)，其設(shè)定為70％。為了保持一致，計(jì)算的平移M / F降低了大約35％（M / F估計(jì)總增加的一半），以確保治療期間的平均M / F接近理想值。用于傾斜移動(dòng)的M / F進(jìn)一步減小以增強(qiáng)傾斜效果。另外，為了防止由內(nèi)收力引起的向內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)，還使用相同的有限元模型計(jì)算了用于平移牙齒的期望的抗旋轉(zhuǎn)力矩。為了確保平均Mz / Fy比率接近期望值，為了補(bǔ)償IBD減少的影響，所實(shí)施的初始Mz / Fy降低了約35％。

在每個(gè)治療時(shí)間間隔開始時(shí)，每個(gè)T曲在相應(yīng)的復(fù)制丙烯酸模型上進(jìn)行調(diào)整，與定制的正畸力測(cè)試儀相連，以確保提供精確的負(fù)載。通過(guò)在支架上注入輕質(zhì)和中等體聚乙烯硅氧烷（PVS）材料（Examix NDS，GC Corporation，Tokyo，Japan）制作上牙弓的印模，然后印制藻酸鹽。用兩個(gè)螺絲將丙烯酸模型連接到OFT。用環(huán)氧粘合劑（Loctite E-120HP Hysol Epoxy Adhesive，Henkel，RockyHill，CT）將目標(biāo)牙齒（尖牙）連接到稱重傳感器上，然后與丙烯酸模型完全分離，從而保持其原始位置和方向（圖2）。

在測(cè)量丙烯酸模型的初始IBD后，制作具有圖3所示的幾何形狀的T曲。確定T曲的形狀，大小，長(zhǎng)度和方向，以及避免干擾臉頰和咀嚼。水平腳在T曲的兩端彎曲以便于插入管中，這也確保了在將經(jīng)OFT驗(yàn)證的T曲轉(zhuǎn)移給患者時(shí)IBD是相同的，圖5。在連接到OFT的復(fù)制丙烯酸模型上安裝T形環(huán)以用于測(cè)試力和力矩分量。OFT設(shè)計(jì)用于測(cè)量尖牙托槽上的正畸負(fù)載系統(tǒng)（圖2a）。使用兩個(gè)稱重傳感器（多軸力/力矩Nano17，ATI工業(yè)自動(dòng)化公司，Apex，NC）測(cè)量尖牙托槽上施加的六個(gè)力和力矩分量。每個(gè)測(cè)力傳感器的力范圍為0-20N，分辨率為0.025N，力矩范圍為0-100N-mm，分辨率為0.003N-mm。每個(gè)左側(cè)尖牙都建立了一個(gè)局部坐標(biāo)系，其內(nèi)收方向與稱重傳感器的正y軸對(duì)齊，頰側(cè)方向與x軸正向，牙齦方向與z軸正向（圖2b）一致。右側(cè)尖牙的局部坐標(biāo)系與左側(cè)尖牙不同（圖2a和2b）。在這項(xiàng)研究中，臨床上表達(dá)的負(fù)荷系統(tǒng)是有意義的，并且側(cè)面不是一個(gè)受控參數(shù)，因?yàn)閮A斜或平移被隨機(jī)分配到每一側(cè)。因此，使用左側(cè)臨床使用的坐標(biāo)系來(lái)描述結(jié)果。

對(duì)于每個(gè)治療時(shí)間間隔，在每個(gè)治療期后制造丙烯酸模型，并在每個(gè)尖牙處彎曲一個(gè)新的T曲，并使用OFT進(jìn)行調(diào)整。并記錄治療后IBD。對(duì)于先前治療的T曲恢復(fù)并安裝在治療后丙烯酸模型上，使用OFT測(cè)量殘余負(fù)載系統(tǒng)。目視檢查恢復(fù)后的T曲是否有永久變形的跡象或由于移除造成的其他損壞。這項(xiàng)研究排除了受損的T曲。因此，記錄了初始和剩余負(fù)載系統(tǒng)。

結(jié)果

六個(gè)負(fù)載組件的安裝和儀器誤差如表1所示。關(guān)鍵負(fù)載組件Fy，Mx和Mz的最大標(biāo)準(zhǔn)偏差分別僅為1％，1％和3％，這意味著測(cè)量值為是一致的。

只有CT組的9個(gè)T曲和TR組的11個(gè)T曲通過(guò)了視覺檢查。由于個(gè)體差異，本研究中的初始IBD范圍為16.4-24.4mm。 IBD每次治療間隔的降低幅度為0.3至1.9毫米（平均1.23毫米）。盡管標(biāo)準(zhǔn)是治療間隔為1毫米尖牙移動(dòng)，但間距較大時(shí)會(huì)導(dǎo)致較大的IBD減少。測(cè)量初始和剩余負(fù)荷系統(tǒng)，表2.兩側(cè)的負(fù)荷系統(tǒng)按照相同的慣例表示。正y軸對(duì)應(yīng)于內(nèi)收（遠(yuǎn)端）方向，正x代表頰側(cè)方向，正z軸對(duì)應(yīng)于牙齦方向。正Mx向提示冠遠(yuǎn)中傾斜，正My向提示冠舌側(cè)傾斜，而正Mz向提示冠遠(yuǎn)中旋轉(zhuǎn)。因此，-Mx是防傾斜力矩。初始內(nèi)收力Fy為124.4±3.3cN。在內(nèi)收平面上，TR的初始防傾斜力矩Mx為-780±0.8cN-mm，CT為-340±1.1cN-mm。因此，在方法中描述的M / F減小后，最初的Mx / Fy對(duì)于TR為-6.3±0.8mm，對(duì)于CT為-2.8±0.9mm。

首先比較兩組之間的負(fù)載系統(tǒng)。統(tǒng)計(jì)上，在力量下降方面沒有顯著差異（p = 0.4046），但在CT和TR組之間瞬間下降有顯著差異（p = 0.02037）。在每個(gè)治療間隔結(jié)束時(shí)，CT組的牽引力下降到58.5±20.6 cN（殘余力），TR組的牽引力下降到55.6±26.6 cN。 CT組的平均初始抗傾斜力矩Mx為140±130cN-mm，降至-200cN-mm（殘余力矩）;在TR組為250±150cN-mm，降至-530cN-mm。因此，CT組的平均Mx / Fy下降為1.1±2.3mm;在TR組是4.0±3.6mm。在其他方向，如內(nèi)收力，初始載荷分量是相同的，因此兩組的數(shù)據(jù)相結(jié)合。頰舌力Fx從-5.6±17.5 cN（舌側(cè)）變?yōu)?±24.9 cN（頰側(cè)）;咬合-牙齦力Fz從4.7±11.9cN至3.4±17.9cN（壓低）;抗傾斜力矩My，頰舌方向從60±180 N-mm到50±180 cN-mm（舌側(cè)傾斜）;和抗旋轉(zhuǎn)力矩Mz從-580±190cN-mm到-520±240cN-mm（冠近中旋轉(zhuǎn)）。

內(nèi)收力Fy隨著IBD的減小而減小。圖6顯示了每個(gè)曲的IBD降低與力下降的關(guān)系。

兩組的力下降與IBD變化的線性回歸估計(jì)為：

每個(gè)IBD減小階段平均內(nèi)收力下降為：CT組26.7 cN/mm，TR組44.9 cN/mm，表示每減小1mmIBD，內(nèi)收力在CT組下降20%，在TR組下降36%。測(cè)定系數(shù)（R2）分別為0.3714和0.5575。該系數(shù)在0和1之間，數(shù)值越高，相關(guān)性越強(qiáng)。

同樣，抗傾斜力矩Mx也隨著IDB的減小而減少（圖7）。