上颌横向发育不足的研究进展

    上颌横向发育不足（maxillary transverse deficiency，MTD）是临床中常见的错牙合畸形，常表现为上下颌牙弓及基骨宽度的不协调，后牙区单侧或双侧反牙合，常伴前牙拥挤、微笑时颊廊间隙过宽、腭盖高拱。但有部分MTD患者并无后牙反牙合的症状，而是出现上下颌后牙颊舌向代偿，临床表现为磨牙区覆盖不足，上颌磨牙明显颊倾、下颌磨牙明显舌倾或磨牙区舌侧开牙合。
    上下颌骨及牙弓的矢状向、垂直向和横向关系的协调，是保证颅颌面部正常生长发育、建立和维持长期稳定咬合的重要因素。上颌横向发育的结束时间比矢状向和垂直向早，导致MTD常伴随矢状向和垂直向的不调。MTD的自发矫正率很低，未经治疗的MTD可能造成牙龈退缩、咀嚼肌功能紊乱、咬合紊乱、下颌功能性移位，甚至阻塞性睡眠呼吸暂停综合征（obstructive sleep apnea syndrome，OSAHS）等问题，而且不利于矫治效果的长期稳定性。因此MTD的早期和正确诊断对正畸临床至关重要。
    诊断错牙合畸形需分析矢状向、垂直向和横向3个维度的形态学和定量指标。目前有关矢状向和垂直向的诊断标准已经比较完善，但有关MTD的诊断尚无金标准。正畸医生需重视MTD，熟练掌握其发病机制、临床表现与诊疗策略。因此本文拟对上牙弓和上颌骨的横向发育、上颌横向发育不足的病因及常见的诊断方法作一综述，以期为临床治疗上颌横向发育不足提供有效参考。
    1.上牙弓和上颌骨的横向发育
    1.1上牙弓的横向发育
    上牙弓的横向发育主要表现为上颌尖牙间和磨牙间宽度的变化。上颌尖牙间宽度是测量上颌尖牙牙尖顶端的距离。磨牙间宽度是测量第一磨牙近中腭尖的距离。Moorrees等的研究认为上颌尖牙间宽度在侧切牙萌出时开始增加；此后乳尖牙不断向远中移动，尖牙间宽度增加直至恒尖牙萌出。
    DeKock等发现上颌尖牙间宽度在6～9岁切牙萌出时增加了3.0mm；侧切牙萌出后乳尖牙脱落前保持稳定；恒尖牙萌出后增加2.5mm，此时上颌尖牙间宽度达到最大值，但在18岁前会有小幅度的减小。总体而言，6～16岁期间上颌尖牙间宽度女性增加4mm，男性增加5mm。
    Bishara等发现研究人群在6周至2岁即乳牙完全萌出前，上颌尖牙间和磨牙间宽度明显增加。3～13岁，尖牙间和磨牙间宽度显著增加。但恒牙完全萌出后牙弓宽度会略有减少，且以尖牙段为甚。而25岁以后牙弓宽度减小，以前牙段为甚，导致前牙拥挤度增大。Bjork等利用种植钉发现腭中缝的后端发育较前端明显；与尖牙间宽度相比，磨牙间宽度的增加与腭中缝的生长更加密切。
    1.2上颌骨的横向发育
    上颌骨出生后的发育完全是骨膜内成骨，生长方式表现为骨缝的骨沉积和表面骨改建。7岁前，颅底生长是推动上颌骨被动性向前下移位的主要来源。之后骨缝的生长推动上颌骨的原发性向前下移位。7～15岁期间，上颌骨有1/3的前移量归于被动性移位，剩余的2/3则源于原发性移位。
    Dixon等研究发现上颌骨的横向发育主要源自腭中缝的横向生长，即牙槽突外表面和腭穹窿的重塑使上颌骨增宽。Bjork基于种植钉的研究也发现腭中缝的生长对上颌骨宽度的增长起重要作用。有关腭中缝的融合时间，不同学者观点不一。有学者认为在儿童2～3岁期间腭中缝生长速度减缓，7岁即停止生长。
    Bjork认为上颌骨缝一直生长到17岁。Melsen的研究认为女性腭中缝发育持续到16岁，男性至18岁，之后缓慢发育直至25岁基本融合。有学者分析了310例上颌快速扩弓病例，发现4～25岁甚至到30岁患者的腭中缝仍存在生长潜力。张晓芸则认为腭中缝完全闭合的时间为20～25岁。
    Angelieri等分析不同年龄（5.6～58.4岁）患者腭部的锥形束CT影像，将腭中缝的发育分为A、B、C、D、E期。并进一步分析18～66岁成人的腭部CBCT影像发现，大多数成年人的腭中缝融合位于D和E期，但仍有12%的成年人腭中缝未融合，且腭中缝的融合度与性别、年龄无显著相关性。因此在临床上利用CBCT影像分析不同患者的腭中缝融合状态对扩弓方式的选择有重要的指导意义。
    2.上颌横向发育不足的病因
    Carlson等认为MTD与遗传或环境因素，或二者共同作用有关。垂体前叶功能不足引起的垂体性侏儒症，维生素D缺乏导致的骨质软化症、佝偻病等全身性因素会造成上颌牙弓狭窄，腭盖高拱。不良的吮指习惯和异常的呼吸功能也会引起MTD。吮吸拇指会破坏口颌系统的肌链平衡，舌体处于低位从而减弱了施加在上颌牙弓的舌侧力量，颊肌收缩失去了抗衡的力量，同时吮指造成口内气压降低最终导致上颌牙弓狭窄，腭盖高拱，甚至后牙反牙合。
    增殖腺肥大、慢性鼻炎、鼻窦炎和鼻肿瘤等鼻腔疾患会部分或全部阻塞正常的鼻腔通道，造成被迫口呼吸。口呼吸时下颌骨下垂、面颊部肌张力增加、颊肌异常压迫以及舌体低位造成牙弓内外动力平衡失调；同时气流从口腔内通过阻碍腭顶正常下降，以上因素共同导致上颌骨横向发育受限。
    3.上颌横向发育不足的诊断方法
    3.1模型分析法
    3.1.1Pont指数和Schwarz指数
    Pont发现上切牙近远中径之和（sum of incisors，SI）与牙弓宽度之比恒定，SI与磨牙区上颌牙弓宽度之比为0.64。因此可以利用上切牙近远中径之和预测理想的上颌牙弓宽度。Worms等分析了Pont指数与牙弓形态之间的关系，发现拥有相近Pont指数的男性和女性测试者牙弓形态不尽相同。不同种族的Pont指数不完全一致，Pont指数的预测普遍高估或低估了不同人群的实际上颌牙弓宽度。
    Schwarz和Gratzinger基于不同面型对Pont指数进行修正。对于面宽较窄、适中和较宽的患者，磨牙区理想上颌牙弓宽度分别为（SI+12）mm、（SI+14）mm和（SI+16）mm，但该方法的有效性也未被证实。Pont指数及Schwarz指数代表一个群体的均值数据，并不能精确预测某个个体的牙弓宽度。因受种族、个体、性别、面型、牙齿形态等影响，利用Pont指数及Schwarz指数预测牙弓宽度可靠性较差。
    3.1.2Howes横向宽度测量法和McNamara经验法则
    Howes等提出了“基骨弓”的概念，在模型上分别测量颊舌侧的基骨弓宽度及牙齿大小，认为骨量不足是造成牙列拥挤的主要原因，发现安氏Ⅰ类错牙合患者的上颌基骨宽度与磨牙宽度呈负相关。强调在制定矫治方案时，通过石膏模型分析基骨弓的大小和形态、牙齿与基骨弓的关系、上下颌基骨弓关系的同时，需结合头影测量片、生长型、肌肉、面型和家族遗传史进行全方面的考量。
    McNamara等基于Howes横向宽度测量法认为上颌双侧第一磨牙腭侧最短距离（横腭宽）是基本恒定的，理想间距为36～39mm时上颌牙弓不会出现拥挤或间隙。若横腭宽＜31mm时上颌牙列拥挤则需要矫形或手术辅助上颌扩弓；后牙反牙合、上牙列拥挤、Wilson曲线过大、颊廊宽大等临床症状也可以反映MTD。以上两种方法均强调需综合考虑牙齿、牙弓、基骨、软组织等多方面因素来判断MTD，但仍存在预测偏差，不能准确预测上颌宽度。
    3.1.3Andrews六要素法
    Andrews等测量了120个正常牙合的模型，发现大多数人的下颌骨宽度是正常的，且传统的正畸治疗不能改变成年患者的WALA嵴与下颌骨宽度，因此可以利用下颌骨宽度为基准判断是否存在MTD。下颌宽度由双侧下颌第一磨牙对应的WALA嵴间的距离确定。当下颌磨牙直立于基骨中央时，该牙的临床冠面轴中点（facial axis，FA）与相应WALA嵴间的水平距离为2mm，下颌第一磨牙双侧WALA嵴的间距减去4mm即为下颌宽度。
    当上颌磨牙直立于基骨中央时，上颌宽度为上颌第一磨牙FA点间的距离。MTD时上颌磨牙常发生颊倾，单侧上颌第一磨牙每颊倾5°，上颌宽度应比双侧第一磨牙FA点间的距离小1mm。满足要素一的前提下，上下颌磨牙直立于牙槽骨中央时，上颌宽度应比相应的下颌宽度大5mm，上颌牙弓宽度（上颌第一磨牙双侧近中腭尖的距离）与下颌牙弓宽度（下颌第一磨牙双侧中央窝的距离）相匹配。该方法综合考虑了牙冠间的距离，磨牙的颊倾度和牙根位置，一定程度上反映了上下颌基骨的宽度关系。Andrews六要素法运用广泛，可以进行正畸治疗前的诊断分析，用其评价正畸结束的病例也有较好的一致性和优势。
    该方法使用Andrews专用测量尺在模型上进行距离和角度的测量，临床冠中心点的识别和切线的确定有较大难度，常存在测量误差，需结合其他诊断方法综合分析上下颌骨宽度。近年来随着口扫技术的发展、3D模型和测量分析软件的出现，可以弥补传统模型测量方面的不足。
    3.1.4牙槽嵴中心法
    Hayes利用石膏模型在牙槽嵴范围内磨牙阻抗中心水平，将上颌第一磨牙近中腭尖处的颊舌向中点标记为上颌测量点，下颌第一磨牙中央窝处的颊舌向中点标记为下颌测量点，上下颌测量点分别相连即为上下颌宽度。理想情况下，上颌应比下颌宽5mm。当磨牙旋转、近远中移动或缺失，牙槽嵴吸收时，需首先确定磨牙目标位。该方法在牙齿阻抗中心水平的牙槽嵴范围内确定颊舌向的中心点，避免了牙冠颊舌向倾斜的干扰，通过骨性标志点代表上下颌骨宽度，不需进行影像学检查，操作简单，标志点定位可重复性高，但其可靠性和有效性需进一步评估。
    3.1.5Batwa和Baeshen分析法
Batwa和Baeshen测量上下颌双侧尖牙、前磨牙颊侧颈缘最突点间的距离和第一磨牙颊侧发育沟延长线与牙颈部交点间的距离，发现上下颌同一牙位的宽度之比为1∶1.1时横向关系协调，若比率小于1∶0.9则可能存在后牙反牙合。但该分析法仅考虑了伴轻度拥挤的安氏Ⅰ类错牙合患者，适用人群窄，且尚未验证该方法的有效性。
    3.2影像学检查
    3.2.1Ricketts后前位片测量法
    Ricketts使用头颅后前位片（posteroanterior cephalogram，PAC）判断上下颌基骨宽度的协调性，定义上颌基骨宽度为双侧上颌结节与颧突支柱交点（Mx）间的距离，下颌基骨宽度为下颌双侧角前切迹点（Ag）间的距离。上下颌基骨宽度之差在不同年龄有不同的范围。Betts认为当患者上下颌基骨宽度之差＞19.6mm时需要扩弓。然而该方法存在一定的局限性：Ag距离磨牙和下颌基骨的位置较远，下颌骨下缘形态差异大，因此下颌角前切迹点并不能很好地代表下颌基骨宽度。
    二维头颅后前位片存在解剖结构重叠、头位旋转、前后头位不一致、放大比例不一、定点不准确等问题。因此利用CBCT重建三维图像进行定点测量逐渐取代了二维测量法。
    3.2.2Miner横向测量法
    Miner等对241例后牙反牙合和非反牙合患者进行CBCT扫描，测量上下颌骨宽度和第一磨牙颊倾度，以后牙无反牙合且磨牙颊倾度正常的样本数据为标准判断上下颌宽度是否协调。首先确定参考平面，Miner将功能牙合平面定义为水平面，将通过上颌右侧第一磨牙颊沟且与水平面垂直的平面定义为冠状面，将通过两侧眼眶内缘连线中点且与水平面、冠状面垂直的平面定义为矢状面。磨牙颊倾度为冠状面上第一磨牙长轴与水平面的交角，上下颌宽度分别为上下颌双侧第一磨牙牙根中点对应的牙槽骨舌腭侧点间的距离。
    将测量数据与正常标准相比较从而判断是否存在MTD。Miner将该方法与Howes横向宽度测量法、Ricketts后前位片测量法相比较，分析敏感性、特异性及阴性阳性预测值，发现该方法有效性更高。但该方法采用功能牙合平面为参考平面之一，该平面变化较大，导致结果的可靠性较差。今后可以通过改变参考平面进一步分析，提高该方法的可靠性。
    3.2.3宾夕法尼亚大学CBCT分析法（University of Pennsylvania Cone-Beam CT Analysis）
    该方法对Ricketts后前位片测量法中的标志点进行了改进。在冠状面上将上颌骨颧突下缘与牙槽突的交界点作为上颌的标志点（Mx），在轴状面上连接两侧的Mx点即为上颌骨宽度。下颌标志点为冠状面下颌第一磨牙阻抗中心所对应的颊侧骨皮质外缘，在轴状面上连接两侧标志点即可得到下颌骨宽度。理想的上颌骨宽度应比下颌骨宽度大5mm。
    当下颌颊棚区明显隆起时会得出MTD的假阳性结论；当上颌磨牙区上颌窦明显气化空腔较大时，可能得出MTD的假阴性结论。因此需仔细观察CBCT中的磨牙区基骨形态，结合临床表现、模型分析、其他影像学检查综合分析上下颌骨宽度。
    3.2.4YonseiCBCT横向分析法
    Koo等认为第一磨牙的阻抗中心（center of resistance，CR）位置稳定，不会因牙齿颊倾度变化和倾斜移动而改变，因此可以将其作为标志点测量上下颌基骨宽度。作者建议使用Yonsei横向指数，即上下颌骨宽度协调时，上下颌第一磨牙阻抗中心点间距离的差值为（－0.39±1.87）mm。
    Koo等认为磨牙的颊舌向代偿是以CR附近为旋转中心移动的，定义第一恒磨牙的阻抗中心处为上下颌骨性标志点。但当牙列明显拥挤、牙齿发生近远中向移动时，骨性标志点也随之变化，导致测量结果的有效性较差。因此我们建议首先明确矫治的目标位及上下颌骨的矢状向位置，磨牙再定位后，利用目标位置的第一磨牙确定理想状态下上下颌骨性标志点，进而分析上下颌骨宽度关系。
    4.展望
    上颌横向发育不足的诊断方法庞杂且标准不一，由于种族和生长发育的差异性，目前尚无公认的金标准。因此有必要针对我国人群的特征，分析上下颌宽度的协调性，找到适用于国人的诊断方法及对应标准。利用CBCT三维诊断上颌横向发育不足已经成为趋势，是否可以结合目标位的上下颌骨及牙齿的三维关系，可为上颌横向发育不足的诊断提供新思路。
    随着人工智能的发展，图像的分割与处理愈发成熟，今后可关注人工智能诊断上颌横向发育不足的可行性。正畸医生在关注错牙合畸形的矢状向及垂直向问题的同时，应将上下颌骨横向宽度的协调性纳入评价，完善三个空间平面上的诊断，确定合适的治疗方案及策略，从而获得治疗效果的长期稳定性。