正畸微种植体定位方法研究进展

    正畸微种植体（orthodontic mini-implant， OMI）以“绝对支抗”广泛用于临床，其可辅助牙齿移动、牙列远移、上颌骨扩弓及前方牵引等。根据牙颌解剖特征和治疗目标，将OMI置于有足够数量和质量的骨内并与邻近解剖结构保持安全距离是成功的前提。OMI在治疗中出现松动、脱落而无法继续提供支抗则认为失败，其失败率为13%～24%。
    影响OMI成败的关键因素包括宿主因素、OMI材料和构型因素及手术相关因素，其中78.45%的OMI失败是由手术相关因素导致，而错误定位导致邻近牙根等结构损伤、植入位置或角度不佳降低OMI与骨的机械结合、植入部位骨皮质厚度不足为主要原因。因此，如何精确定位OMI，包括确定植入位点与设计植入路径，以减少患者伤害、提高临床疗效，是正畸医生关注的研究方向之一，本文将对OMI的定位方法及其研究现状进行综述。
    1.基于医生经验与二维影像的OMI定位
    经验定位法是一种依赖于术者临床经验、个人判断和技能的定位方法，相关文献中提供的OMI安全植入区域同样可以作为参考。经验定位法不仅难以规避个体解剖差异的风险、术者的手部偏好和经验误差，对于结构变异等复杂病例具有一定盲目性，而且不利于缺少临床经验的初级医师开展治疗。
    Landin等指出在无影像学辅助的情况下，仅通过观察牙冠倾斜度和根突度进行定位，55%的根间OMI造成根穿孔。因此，目前多在经验定位的基础上，根据根尖片、曲面体层片、头颅定位侧位片等标准二维影像，判断术区牙根、上颌窦、下牙槽神经管、硬腭等解剖结构的形态、位置及距离关系，参考上述影像信息后植入OMI。
    在根间OMI中，Estelita等指出，目测法转移影像信息的误差导致20%的OMI造成牙根损伤，为减小此种误差，直观确定根间隔中点，其使用牙线压入相邻牙邻面的龈沟底，探测术区的根间隔轮廓并确定根间隔中线，对于冠根颈角正常和无牙根解剖结构变异的病例，这种方法可使OMI的失败率降低至11%。
    对于颧牙槽嵴部位的OMI，徒手植入时上颌第一磨牙牙根和上颌窦的损伤率可达20%，若曲面体层片提示上颌窦底位置低1/2、颧牙槽嵴处骨量不足，应结合锥形束计算机断层扫描（cone beam computed tomography， CBCT）评估，OMI穿入上颌窦深度在1 mm内时可以保证成功率。而腭部非根间OMI的定位则主要取决于腭部骨厚度（4～5 mm），侧位片可以有效评估腭部骨量，避免鼻底损伤。
    2.基于二维影像与石膏模型的OMI定位辅助装置
    正畸医生可以用金属丝、金属环、金属格栅等金属导向器模拟OMI，通过反复调整位置并拍摄X线片来确保阻射影与邻近结构的安全毗邻，多用于术区的邻牙间隙或矫治器中以辅助根间OMI定位。金属导向器制作简单、成本低，同二维影像定位法相比，其降低了将二维影像信息转移到术区的难度，增加了操作的准确性、可视性和安全性，但是仅对植入位点有一定指导，仍依赖术者经验把控植入方向。当1枚8 mm长的OMI偏离适当路径8°时，其尖端会偏离1.04 mm， 这种偏移很可能导致根损伤。
    钉道的使用在一定程度上减小了植入方向的偏差，钉道是与OMI或植入手柄直径相匹配的金属管，在术中用于引导OMI植入。Estelita等通过调整金属支架的水平臂和垂直臂来改变钉道位置，在邻牙植入OMI后分别测量OMI到邻牙牙根的距离，发现两者无统计学差异，实现了根间隔中点的有效预测。鉴于口内视野局限，为提高术者初始定位的准确性并减少牙片拍摄，张栋梁等在石膏模型上用黏蜡固定钉道并制作以邻牙为固位的定位辅助装置，其成功率较经验定位法相比由70%提高至95%。
    3.基于三维影像的OMI定位
    尽管钉道的使用在一定程度上减小了植入方向的偏差，但二维影像存在放大、失真、扭曲、重叠等现象，由术者结合二维影像、石膏模型确定的植入路径仍存在不确定性。Miyazawa等利用CBCT对X线片确定的钉道位置进行准确性研究，结果表明52.3%的钉道需在术前改变位置或角度，仅依赖二维影像规避OMI在三维空间中的风险存在局限性。
    Torres等对根间OMI的植入准确性进行评价，CBCT组未出现根接触，而X线片组中15%的OMI出现根接触。因此，利用CBCT重建三维牙颌模型，在不同切面进行相应线距和角度测量，评估骨厚度、骨密度及牙根间距等数据，便于术者确定OMI的位置、植入路径及尺寸，是更可靠的检查方法。
    OMI接近牙根表面时病理风险迅速增加，两者的安全距离为1 mm，但目前已有研究证实局限性根接触不会导致手术失败，有限根损伤在OMI去除后可自行修复。因此，为减少患者的辐射量和费用，医生应合理评估OMI植入难度，对于根间距较大、根间关系清晰等难度较小者使用基于二维影像与石膏模型的OMI定位辅助装置，而在存在复杂解剖结构等难度较大的病例中，CBCT的应用是必要的。
    4.基于数字化牙颌数据与CAD/CAM的OMI定位辅助装置
    数字化口腔医学的发展，使钉道的应用更加方便。Kniha等尝试将数字模型与侧位片重叠后三维定位OMI，发现由牙及黏膜支持固位的导板，其准确性优于黏膜支持固位的导板，刚性导板较硅导板能更有效控制OMI深度。为了最大利用化多模态数字化牙颌数据，计算机辅助设计和制造的逐步用于导板辅助正畸医生实现OMI的精确定位和植入。
    CBCT重建牙颌模型后，通过合理评估解剖结构，根据矫治目的和力学机制在牙颌模型中三维定位虚拟OMI，并设计由固位体、连接体和钉道三部分构成的导板来固定两者位置关系，最后三维打印，OMI导板。由于导板制作复杂且成本较高，其多用于植入难度大、定位要求严格的病例，例如根间距狭窄、牙槽骨丢失、腭裂等。
    4.1 根间OMI导板
    根间OMI导板的固位方式包括牙支持式和混合支持式。牙支持式导板利用术区邻近单颗或多颗牙齿固位，导板就位后，通过咬合力稳定导板，实际OMI与虚拟设计OMI之间的位置偏差可以反映导板的准确性。混合支持式导板由牙齿和软组织共同固位，软组织与导板间更好的适应性和贴合度可能有利于抵抗OMI植入时导板的移位和晃动。由于导板设计和测量方法的不同，目前尚无研究比较牙支持式导板和混合支持式导板用于OMI的准确性差异，固位牙数目对牙支持式导板稳定性的影响也有待探究。
    混合支持式导板的制作不仅需要CBCT提供牙冠形态，还需要明确软组织的位置和厚度。Yu等让患者佩戴铝丝标记的真空压膜并拍摄CBCT，利用铝丝阻射影反映软组织形态，构建包含软硬组织的三维模型后制作导板，但导板与牙齿/软组织之间的平均间隙较大，稳定性不佳。为规避CBCT失真和金属伪影对图像精度的影响，清晰重现软硬组织形态，提高导板固位界面的拟合适应性，有学者提出将CBCT与高精度牙颌光学扫描模型重叠配准。光学扫描的数字体素为0.01～0.02 mm，同CBCT的分辨率0.2 mm相比，结合其数据精度可以制备更精确完整的三维冠根整合模型。
    Yu等使用整合模型设计并制作导板，较铝丝标记法而言，导板与牙齿/软组织的平均间隙由（1.33±0.33） mm降低至0.5 mm以下，有效地提高了导板的界面拟合性。对于CBCT重建模型与整合模型用于导板设计后OMI的植入偏差是否存在区别，尚无相关结论。
    除了上述支持固位方式和数据采集精度的影响，OMI实际位置与虚拟设计位置间的偏差还可能与钉道设计、导板制造有关。钉道的内径和长度对OMI三维控制十分关键，钉道与植入手柄间需要间隙来减小摩擦，但间隙过大会增加OMI的植入动度。此外，若钉道长度过短，在垂直向对OMI引导不足，也会增加偏差的可能。目前，文献报道中的钉道尺寸各有不同，没有明确参考来规范钉道设计。
    Qiu等开发双钥匙系统，使用不同内径的导向孔先后引导导向钻和OMI，减小OMI植入手柄与导向孔间隙至0.02～0.05 mm，以降低OMI的植入动度。对于常规自攻式OMI，由于头部大于颈部，陈妍曲等设计内径与OMI颈部直径一致的钉道，待OMI植入方向固定后，夹断导板再继续植入。Kim等则使用由头部和螺钉构成的双组件OMI，待螺钉植入后连接头部。
    三维打印树脂导板具有较高精度，有关导板的形态、厚度、材料强度、机械力下的变形情况对OMI位置偏差的影响，目前讨论较少。Ludwig等研究证实使用经137 ℃高压灭菌后的树脂导板，OMI的位置偏差更小，这可能与热处理改善树脂的聚合反应和机械性能有关。
    上述有关根间OMI定位的文献，多由方法学水平较低的技术性论文和缺少对照组的研究构成，缺乏在试验流程中排除软件误差，操作者数字化设计技能差别的高质量临床研究，许多问题尚未探讨。不过可以明确的是，无论是否存在解剖学限制，术者的技能水平、经验程度如何，使用导板可以将影像学信息从虚拟手术设计精确地转移到术区，引导术者朝向正确的位置和角度植入OMI，有效避免邻近结构损伤，提高植入的准确性和安全性，降低不同术者的操作变异性。
    4.2 腭部OMI导板
    腭部较根间属于更安全的植入区域，但许多医生仍由于对解剖结构不熟悉、缺少操作经验、害怕损伤等原因不愿意开展应用，导板可以辅助医生克服上述困难。Yu等设计同时用于颊侧和腭侧的2枚OMI植入的导板，实现上颌第一磨牙的压低，在OMI的数字化定位阶段，利用生物力学有限元分析比较了15°和60°两种植入角度，发现这两种路径在OMI的初期稳定性上存在明显差异。因此，若能将有限元分析作为数字化设计的补充工具，可以进一步明确OMI的安全区域，获得最佳的力学性能。
    微种植体辅助上颌快速扩弓（miniscrew-assisted rapid palatal expansion， MARPE）对矫治器制作和医生操作水平均具有较高要求，在一定程度上限制了临床应用，近年来导板的使用有效降低了其技术敏感性。Minervino等以前牙和前腭部作为固位，设计导板直接将扩弓器定位于口内，实现无带环式MARPE，以减小牙齿受力风险，增加骨性扩弓效率，同时兼顾后牙缺失的患者。
    Nilius等设计多功能导板，定位MARPE的同时确定埋伏牙开窗位置，精准完成外科与正畸的联合治疗。上颌骨骨性扩弓器（maxillary skeletal expansion， MSE）是MARPE的重要代表，4枚OMI需在软硬腭交界处前方位于腭中缝两侧，植入方向严格平行并垂直于鼻腔穿透双层骨皮质，植入部位需有足够的骨厚度来传递扩弓力量。
    传统MSE利用石膏模型和二维影像定位扩弓器，无法有效评估腭部可用性，此外腭部骨厚度自腭中缝向外侧和后方减小，后腭部较前腭部发生OMI脱落和穿孔的风险更高。因此利用整合模型规划OMI的长度、位置和平行度，具有更高的安全性。Cantarella等将带有4枚OMI的扩弓器虚拟模型置于腭部，使用导板将扩弓器定位于石膏模型；Lo Giudice等在虚拟设计后，则直接3D打印与扩弓器契合的树脂模型，但两者后续仍需技工制作带环式MSE用于口内。
    以上用于MARPE的腭部导板均获得较好的临床疗效，但未对OMI实际位置与虚拟设计的偏差进行研究，也未设置对照组比较导板的安全性与准确性，许多应用有待长期追踪并验证方法的可行性。此外，用于MARPE的OMI长度和直径与成品扩弓器钉道尺寸差距较大，仅利用扩弓器对OMI的引导十分有限。为解决上述问题，有公司推出简易成品工具，其原理是在扩弓器定位后与钉道连接，延长钉道从而进一步引导OMI，但临床效果无明确评价。因此如何设计导板直接用于临床，简化操作，增强对OMI的引导并提高扩弓效率可能是未来的研究方向。
    5.总结与展望
    作为临床中常用的支抗工具，OMI的精确定位、准确植入是精准正畸理念的重要组成。导板等定位工具的应用可有效提高初学者操作的安全性和准确性，降低难度并规避术者的临床偏好及经验误差。在数字化口腔医学时代，对于OMI植入难度较大的病例，如何设计和制作更精密、更经济、更便捷的辅助装置是未来的研究热点之一。