第六章正畸治療的生物機械原理提綱1.介紹口腔正畸生物力學(xué)的某些基本概念，如力矩、力偶、阻抗中心、旋轉(zhuǎn)中心等對于理解正畸生物力學(xué)原理非常重要2.矯治力分為正畸力和矯形力，它們分別作用于牙齒和頜骨，從而引發(fā)牙齒移動、增進或克制頜骨生長發(fā)育，以達成矯治目的3.頜骨的可塑性、牙骨質(zhì)的抗壓性及牙周膜內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定性是正畸治療的生物學(xué)基礎(chǔ)4.在正畸力與矯形力作用下，牙周組織、牙體牙髓組織、腭中縫及骨縫等組織將發(fā)生對應(yīng)變化。矯治力大小與持續(xù)時間，以及機體有關(guān)因素會影響正畸組織反映及治療效果5.對牙齒的加載方式?jīng)Q定牙齒移動方式，正畸牙齒移動有傾斜移動、整體移動、伸長與壓低移動、旋轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)矩移動五種類型，不同牙齒移動的牙周組織反映也各不相似正畸組織改建重要涉及三個區(qū)域：一是牙齒受到一定正畸力后引發(fā)的牙周組織改建；二是頜骨受到較重的矯形力后引發(fā)顱頜面骨縫區(qū)的組織改建，如上頜快速擴弓引發(fā)的腭中縫的分開，早期進行上頜骨前牽矯治上頜后縮畸形等；三是牽引下頜前移或后移而引發(fā)顳下頜關(guān)節(jié)區(qū)域的組織改建，如使用頦兜牽引下頜向后矯治下頜前突，使用各類功效性矯治器引導(dǎo)下頜向前矯治下頜后縮畸形等。理解在正畸力與矯形力作用下，上述不同區(qū)域組織改建的特性，對全方面理解正畸治療的生物學(xué)與生物力學(xué)原理非常重要。一、正畸生物力學(xué)基本知識正畸矯治錯畸形的手段重要是通過對牙齒及頜骨施加一定的力，引發(fā)牙周組織與頜骨的組織改建和重塑。只有適度的力通過矯治器作用于錯位牙、牙弓及頜骨，才干獲得抱負的矯治效果。（一）基本概念1.力（force）力是物體之間的互相作用。力不會憑空產(chǎn)生，一旦有作用力即可產(chǎn)生反作用力，且大小相等，方向相反。力對物體的效應(yīng)決定于力的三個基本要素，即力的大小、方向和作用點。2.力矩和力偶（1）力矩（moment）：使物體轉(zhuǎn)動時力和力臂的乘積為力矩。以正負號區(qū)別轉(zhuǎn)動的方向，順時針方向為負，逆時針方向為正。力臂是杠桿的作用力點與支點間的距離。（2）力偶（couple）：作用于物體上的兩個大小相等、方向相反，且不在同始終線上的兩個互相平行的力，這樣構(gòu)成的力系統(tǒng)稱為力偶。（3）力偶矩：力偶矩等于其中一種力乘力偶臂（力偶臂為兩力間的距離）。3.阻抗中心（centerofresistance）在自由空間中物體的阻抗中心就是它的質(zhì)心；在重力場中它就是重心。當(dāng)力作用于一物體時，該物體周邊約束其運動的阻力中心，稱為阻抗中心。4.旋轉(zhuǎn)中心（centerofrotation）物體在外力作用下形成轉(zhuǎn)動時所圍繞的中心稱為旋轉(zhuǎn)中心。（二）牙齒的阻抗中心和旋轉(zhuǎn)中心阻抗中心和旋轉(zhuǎn)中心是兩個不同的概念。盡管在正畸治療中牙移動的類型有多個，但從力學(xué)角度分析，只有兩種最基本的方式：即平移和轉(zhuǎn)動（圖6-1）。這兩種移動方式取決于阻抗中心和旋轉(zhuǎn)中心的位置關(guān)系。①平移：當(dāng)外力作用力線通過牙齒的阻抗中心時，產(chǎn)生平移，此時旋轉(zhuǎn)中心距阻抗中心位于無窮遠處；②轉(zhuǎn)動：當(dāng)一力偶以阻抗中心為圓心，在對應(yīng)的等距離處從相反方向作用于牙齒時，產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，此時旋轉(zhuǎn)中心位于阻抗中心處。任何一物體本身都有其質(zhì)量中心，也就是重心。一種自由體如果沒有其它阻力，其移動取決于外力的作用線與重心的關(guān)系。牙齒較為復(fù)雜，除了本身的質(zhì)量外，牙齒通過牙周纖維與牙槽骨相連，因此，牙齒移動時受到上述兩種因素的影響。牙根表面不同部位的阻力不是均勻一致的，特別是不同的牙移動類型，其支持組織的反映也不盡相似。牙齒的阻抗中心與牙根的幾何中心基本上相一致，單根牙阻抗中心位于牙長軸上近牙槽嵴端，約為根長的1/3～1/2;多根牙阻抗中心在根分叉向根尖方向1～2mm處，牙齒阻抗中心的位置隨牙根長度而變化，不受外力作用點與作用方式的影響。計算阻抗中心位置的公式：Y=3/5h（h為根長），即單根牙阻抗中心點Y的位置為距牙槽嵴頂2/5，距根尖3/5處（圖6-2）。牙齒的轉(zhuǎn)動中心是指在牙移動過程中相對不動的點（圖6-3），是隨矯治力的作用點、作用方式而變化的。圖6-1牙移動的基本方式圖6-2牙齒阻抗中心A.平移；B.轉(zhuǎn)動臨床上任何類型的牙移動都可由單純的平移和單純的轉(zhuǎn)動組合而成為復(fù)合類型的牙齒移動。由于單純的平移由通過牙阻抗中心的力（F）產(chǎn)生，單純的轉(zhuǎn)動由單純的力偶矩（M）產(chǎn)生，因此通過牙阻抗中心的力加上單純的力偶矩就等于復(fù)合型牙移動。由此可見，F(xiàn)和M的變化會影響牙移動的類型。如移動中切牙向遠中時，由于其阻抗中心在牙根齦2/5與根3/5交界處，在牙冠上加力只能產(chǎn)生傾斜移動。如果需平移，則必須在牙冠再加一反向力偶矩，使中切牙向遠中整體移動，力偶矩=力×力線至阻抗中心的垂直距離。力偶矩與力的比率會造成轉(zhuǎn)動中心的變化，從而決定牙齒的移動方式，即M/F決定牙齒的移動方式。在臨床上不能將力直接加在牙齒的阻抗中心，只能加在牙冠托槽上，圖6-4A表達托槽槽溝與牙齒阻抗中心的垂直距離為8mm，但愿阻抗中心處的力為150g，力矩為零。圖6-4B表達在托槽處加150g的力后，在阻抗中心處除了有150g的力外，還產(chǎn)生150g×8mm=1200gmm的力矩，欲使阻抗中心的力矩等于零，則必須加上一種反方向的1200gmm的力矩，這樣便可產(chǎn)生牙齒整體移動的效果。當(dāng)所加的反方向力矩為1000gmm時，則阻抗中心尚有200gmm的力矩，此時牙整體移動加轉(zhuǎn)動，牙冠移動不不大于根尖移動，轉(zhuǎn)動中心位于阻抗中心的根尖一側(cè)（圖6-5）。反之，當(dāng)力矩為1400gmm時，則阻抗中心處尚有反方向的200gmm力矩，根尖移動不不大于牙冠移動，牙產(chǎn)生整體移動及反向轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動中心位于阻抗中心的牙冠一側(cè)（圖6-6）。因此，轉(zhuǎn)動中心的位置依賴于M/F的比率，通過調(diào)節(jié)該比率可控制牙移動的類型。圖6-3牙齒轉(zhuǎn)動中心圖6-4力與力矩的合理應(yīng)用圖6-5轉(zhuǎn)動中心位于阻抗中心的根尖一側(cè)，牙冠移動不不大于根尖移動圖6-6轉(zhuǎn)動中心位于阻抗中心的牙冠一側(cè)，根尖移動不不大于牙冠移動（三）多個正畸矯治力1.正畸矯治力的來源（1）彈性金屬絲：多個富有彈性的金屬絲，如不銹鋼絲、鈦鎳絲等制作的多個彈簧、功效曲及弓絲本身，運用其彈力作為矯治力。（2）橡皮圈：多個不同直徑、類型的橡膠彈力圈是慣用的矯治力來源。（3）永磁體：如釹鐵硼是一種磁性材料，運用兩塊磁體之間的磁場互相作用（同極相斥、異極相吸），從而達成移動牙齒的目的。（4）肌收縮力：大部分功效性矯治器運用肌收縮力或解除過分的肌收縮力而達成矯治的目的。2.矯治力的分類（1）以力的強度分為輕力（約60～100g）、中度力（約100~300g）和重力（不不大于300g）。（2）以力的作用時間分為間歇力（指對錯位牙間斷產(chǎn)生作用的矯治力，如活動矯治器副簧加力）和持續(xù)力（指對錯位牙持續(xù)產(chǎn)生作用的矯治力，如固定矯治器彈性弓絲加力）。（3）以力的產(chǎn)生方式分為機械力（彈性弓絲、橡皮圈等產(chǎn)生）、肌力（翼外肌、咬肌、舌肌等產(chǎn)生）、磁力（磁性材料產(chǎn)生）。（4）以力的部位劃分1）頜內(nèi)力：在同一牙弓內(nèi)的牙齒互相牽引產(chǎn)生的作用力和反作用力；2）頜間力：上下頜之間的牙或牙弓互相牽引產(chǎn)生的作用力和反作用力，分為Ⅱ類、Ⅲ類頜間牽引和垂直頜間牽引：3）頜外力：以頸部和額、頦、顱等骨作為抗基，將力作用于牙、牙弓或頜骨，使牙、牙弓與頜骨發(fā)生移位或改建。（5）以力的作用效果劃分1）正畸力（orthodonticforce）：力值較小，作用范疇小，通過牙齒在生理范疇內(nèi)的移動以矯治錯畸形。該力重要體現(xiàn)為牙和牙弓的變化，以及少量基骨的變化，對顱、頜骨形態(tài)的變化作用不明顯。活動與固定矯治器產(chǎn)生的矯治力多為正畸力。2）矯形力（orthopedicforce）：力值較大，作用范疇大，重要作用在顱骨、頜骨上，能使骨骼形態(tài)變化，打開骨縫，對顏面形態(tài)變化作用大。如小朋友早期使用上頜前牽器、頭帽、頦兜等，能對上下頜骨的生長發(fā)育產(chǎn)生影響，同時也可變化面部形態(tài)。使用擴弓螺旋器快速打開腭中縫的矯治力也屬矯形力。（四）金屬絲的機械特性1.金屬絲的基本性能臨床應(yīng)用的正畸合金絲應(yīng)包含下列特性：①有一定抗唾液腐蝕能力；②有一定的彈性，在一定載荷條件下，含有恢復(fù)初始形態(tài)的特性；③有足夠的抗折性，避免受到一定載荷而折斷：④能進行機械加工制作，彎制成一定形狀的功效彎曲；⑤容易焊接金屬材料矯治附件。2.彈性極限指可施加于金屬絲上不產(chǎn)生永久形變的最大應(yīng)力，即最大彈性載荷（圖6-7）。對金屬絲施加一定力值后，可產(chǎn)生一定程度的彎曲，即弓絲的應(yīng)力與應(yīng)變，或金屬絲的撓曲。根據(jù)材料力學(xué)原理，載荷與撓曲呈線性關(guān)系。隨著加力增加，撓曲也成比例地增加，這一比例關(guān)系稱為胡克定律。當(dāng)載荷與撓曲不再成比例關(guān)系時，即達成Pmax點，此后材料產(chǎn)生永久形變，不能再恢復(fù)原狀。Pmax代表可施加于材料上而不發(fā)生永久形變的最高載荷，即最大彈性載荷。彈性是指當(dāng)卸載后物體外形恢復(fù)原狀的能力；塑性形變則是指加載過程中，物體外形發(fā)生永久形變。當(dāng)載荷達成極限載荷Pult時，彈性材料將發(fā)生斷裂（圖6-8）。圖6-7應(yīng)力與應(yīng)變E.L：彈性極限；σult:抗張強度圖6-8載荷與撓曲Pmax:最大彈性載荷；Pult:斷裂前最大載荷；在彈性范疇內(nèi)載荷與撓曲呈線性關(guān)系彈性極限決定著構(gòu)件的最大彈性載荷。對于特定的合金絲來說，有諸多因素決定著其彈性極限。如金屬絲的粗細，細絲相對于粗絲含有較高的彈性極限；金屬絲的截面形狀，圓絲較方絲含有較高的彈性；金屬絲的材質(zhì)，鎳鈦合金絲較不銹鋼絲含有較高的彈性。某些正畸用合金，如Elgiloy合金，金合金可進行熱解決以提高其彈性極限；而18-8不銹鋼材料，熱解決并不能增加其彈性極限，但可增加其剛性。這些因素對金屬絲彈性極限的影響在正畸臨床應(yīng)用中常會得到體現(xiàn)和應(yīng)用。3.彈性模量決定矯治器部件載荷撓曲率的機械性能是彈性模量。載荷撓曲率與彈性模量成正比，呈線性關(guān)系。與彈性極限不同的是，彈性模量對于特定的合金，是一種恒量，它不受加工硬化和熱解決的影響。鎳鈦合金絲和B-鈦合金（TMA）合金材料是正畸臨床含有特殊意義的兩種合金材料。前者最獨特的性質(zhì)是它的超彈性，即它的抗永久形變的能力，因其低應(yīng)力和高回彈性而被大量應(yīng)用于正畸臨床。它的另一特性是形狀記憶功效，這是溫度誘導(dǎo)下材料晶體型轉(zhuǎn)變的成果，即低溫下受力變形，隨溫度逐步升高合金絲逐步恢復(fù)初始形態(tài)，從而實現(xiàn)牙齒的緩慢移動。TMA材料的彈性模量介于不銹鋼與鎳鈦合金之間，其撓曲率可達不銹鋼的2倍而不產(chǎn)生永久形變。它含有良好的可塑性，并可焊接。（五）矯治器及附件產(chǎn)生作用力的特點1.正畸弓絲與彈簧它們由不銹鋼絲彎制而成，通過鋼絲的彈性形變而釋放或儲存能量。由于弓絲直徑粗細不同，其時間力值變化的曲線也有很大的不同。粗弓絲加力后初始力值很大，但力值衰減很快，后期作用力變化平緩，力值很小；細弓絲彎曲形變所用的力量小，初始釋放矯治力也較輕，但持續(xù)時間較長，力值變化很小，牙移動的效率較高（圖6-9）。圖6-9粗弓絲與細弓絲的力量衰減2.彈性橡皮圈它的形變范疇較大，力量柔和而持續(xù)，用于頜內(nèi)或頜間牽引，但由于口內(nèi)環(huán)境（濕度和溫度）的影響，力值衰減也很明顯（橡皮圈在口內(nèi)3小時的彈力衰減可達成40%），需及時更換。3.平面與斜面導(dǎo)板它是通過增加口周肌張力產(chǎn)生矯治作用。肌張力是通過肌神經(jīng)反射進行調(diào)節(jié)。當(dāng)作用力過大時，通過存在于牙周膜內(nèi)的壓力感受器自我保護機制使肌張力減少，張力過低時又會使肌收縮，以增加肌張力。4.永磁體磁力矯治器是通過磁性材料產(chǎn)生的磁場力對錯位牙產(chǎn)生矯治作用。運用同極相斥、異極相吸的原理，使牙齒移動。作用力大小與磁極間距離的平方成反比，因此初始矯治力較大，隨牙齒移動力值衰減較快。（六）頜骨矯形治療的生物力學(xué)對于生長發(fā)育期骨性畸形的小朋友，能夠用矯形治療來增進或克制頜骨的生長，對于上下頜骨發(fā)育局限性或發(fā)育過分患者，都能夠通過矯形力達成矯治頜骨畸形的目的。1.上頜骨的矯形治療在上頜骨矯形治療中因矯形力的部位和方向不同，使其產(chǎn)生水平向前或向后移動的同時可產(chǎn)生垂直向上或向下的移動，這種移動對調(diào)節(jié)頜骨的前后關(guān)系和垂直關(guān)系非常重要。頜骨移動的方向取決于牽引力的作用線和阻抗中心的位置。當(dāng)矯治力作用線穿過骨塊阻抗中心時骨發(fā)生平移，當(dāng)力線不通過阻抗中心時骨塊將發(fā)生平移和轉(zhuǎn)動的復(fù)合運動。這一特性與牙齒阻抗中心和作用力線的關(guān)系相似。（1）上頜骨與上頜牙弓阻抗中心的位置：上頜骨阻抗中心的位置在正中矢狀面上，其高度在梨狀孔下緣，前后位置在第二前磨牙和第一磨牙之間；上頜牙弓的阻抗中心位置也在正中矢狀面上，但其前后位置在第二前磨牙處，高度約在前磨牙的牙根尖。當(dāng)牽引方向為合平面下20°～30°時，牽引力線同時通過上頜骨和上頜牙弓的兩個阻抗中心。理解上頜骨和上牙弓阻抗中心確實切位置后，就可根據(jù)畸形形成機制施以矯形力，方便達成最佳矯治效果。頜骨牽引力線與上頜骨和上牙弓兩者阻抗中心位置的關(guān)系有三種狀況：①上頜骨和上牙弓平移而無轉(zhuǎn)動時，則牽引力線需同時通過上述兩者的阻抗中心，即采用與平面呈向下20°～30°的牽引，沿此方向牽引時，牽引力線就能夠通過兩者的阻抗中心，上頜骨與上牙弓將沿牽引力方向平移，此時矯形力將發(fā)揮最大的牽引效率（圖6-10）。②上頜骨和上牙弓發(fā)生同向的順時針（或逆時針）旋轉(zhuǎn)時，則牽引力線需通過兩者阻抗中心的同側(cè)；如臨床上用于反伴有開傾向的患者，采用與平面呈向下不不大于30°的牽引，使上頜骨順時針旋轉(zhuǎn)（圖6-11）。③上牙弓和上頜骨發(fā)生相對旋轉(zhuǎn)時，矯形力牽引線通過上頜骨和上牙弓阻抗中心之間；如臨床用于上頜前牽引治療反伴有深覆的患者，采用與平面平行的牽引，使上頜骨逆時針旋轉(zhuǎn)（圖6-12）。圖6-10矯形力牽引線同時通過上頜骨和上牙弓阻抗中心Rm:上頜骨阻抗中心；Rd：上牙弓阻抗中心；F：力圖6-11矯形力牽引線通過上頜骨與上牙弓阻抗中心同側(cè)圖6-12矯形力牽引線通過上頜骨與上牙弓阻抗中心之間（2）矯形力大小與方向1）牽引力大小：要增進或克制骨骼的生長需用矯形力，普通為每側(cè)500～1000g。分裂骨縫的力要比增進或克制頜骨生長的力更大，如分裂腭中縫的力，對于小朋友大概需要1000g，青年需要g。2）牽引時間：患者每天戴前方牽引面具12～16小時，可產(chǎn)生良好的骨骼效應(yīng)，當(dāng)牽引少于10小時時，其骨矯形效應(yīng)較差。3）牽引力作用部位和方向：①上頜前方前牽引時（在上頜尖牙處牽引），對有開傾向者應(yīng)采用與平面呈前下30°的牽引力；而對前牙反覆深者，應(yīng)采用與平面平行或向上的牽引方向。②上頜后牽引時（用口外弓從第一磨牙處牽引），對深覆或上頜骨生長方向呈順時針方向旋轉(zhuǎn)者（低角型病例），應(yīng)采用與平面呈向后下30°的牽引力（頸帶低位牽引），而對有開傾向或上頜骨呈逆時針方向旋轉(zhuǎn)生長者（高角型病例），應(yīng)采用與平面平行或向上的牽引角度（頭帽高位牽引）。2.下頜骨的矯形治療下頜骨由顳下頜關(guān)節(jié)與顳骨相連，是構(gòu)成頜面部重要骨骼之一，下頜骨生長發(fā)育的異常更容易造成頜面部的畸形。安氏Ⅱ類、Ⅲ類錯與偏頜畸形的形成，均與下頜骨發(fā)育異常有關(guān)。因此，下頜骨的矯形治療也是小朋友生長發(fā)育期骨性畸形矯治的重要手段之一。（1）增進下頜骨生長：使用肌激動器使下頜持續(xù)前伸，可加速其生長。下頜重要的前伸肌為翼外肌，下頜被翼外肌主動拉向前時，可矯治安氏Ⅱ類下頜后縮畸形，因而翼外肌的作用是刺激下頜生長的核心因素。另外，還可用功效性矯治器將下頜導(dǎo)向前，矯治器導(dǎo)下頜向前需300～500g的力，矯治力分布于上下頜牙齒上，使下前牙前移，上前牙后移，可限制上頜骨的生長，使用矯治器的功效調(diào)位作用使髁突前移，使下頜前移建立正常咬關(guān)系，同時髁突及關(guān)節(jié)進行對應(yīng)改建，以適應(yīng)新的下頜位置。（2）限制下頜骨生長：盡管有時可能需要通過使用外力限制下頜的生長，但臨床效果經(jīng)常并不抱負，這是由于下頜的生長控制機制不同于上頜骨，它是以顳下頜關(guān)節(jié)與其鄰近骨骼相連接，完全不同于上頜骨通過骨縫與其它骨連接。作用于頦部的矯形力傳遞至顳下頜關(guān)節(jié)內(nèi)是向后和向上的，由于關(guān)節(jié)內(nèi)的復(fù)雜構(gòu)造而使其受力復(fù)雜化。另外，髁突表面是軟骨構(gòu)造，其應(yīng)力骨改建能力遠不如普通骨組織，因此，頭帽頦兜牽引只是變化了下頜的生長方向，對于下頜呈逆時針旋轉(zhuǎn)生長的反患者（低角病例），其矯治效果較好，而對于下頜呈順時針方向生長的反患者（高角病例），頭帽頦兜牽引會進一步加重下頜的順時針旋轉(zhuǎn)，使高角面型更加嚴重。二、正畸治療的生物學(xué)基礎(chǔ)對于錯畸形的矯治，無論采用哪一種矯治辦法.都必須對錯位的牙、牙弓或頜骨施加一定的矯治力，以引發(fā)牙周組織、頜骨在生理程度內(nèi)的組織改建，產(chǎn)生牙齒移動，引導(dǎo)頜骨正常生長，使牙頜系統(tǒng)獲得正常的外形，發(fā)揮正常的功效，達成矯治牙頜畸形的目的。頜骨的可塑性、牙骨質(zhì)的抗壓性及牙周膜內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定性是正畸牙周組織改建與牙齒移動的最基本的生物學(xué)基礎(chǔ)。（一）頜骨與牙槽骨的可塑性骨組織是人體內(nèi)可塑性大、適應(yīng)性強的組織。隨著人體的運動負荷、生長發(fā)育等功效的需要而不停生長與改建，骨骼的改建與更新將隨著人的一生。頜骨特別是牙槽骨是人體骨骼中最活躍的部分。頜骨與牙槽骨的改建涉及增生與吸取兩個過程，并不停調(diào)節(jié)，進行質(zhì)和量的變化，以達成新的平衡。這一重要的骨生理特性是正畸治療的生物學(xué)基礎(chǔ)。正畸治療過程中頜骨與牙槽骨的變化重要體現(xiàn)為破骨與成骨動態(tài)平衡的生理過程，這種骨改建過程是在牙齒與頜骨受到機械力后發(fā)生的骨重塑與改建的生物學(xué)變化。（二）牙骨質(zhì)的抗壓性牙骨質(zhì)隨著年紀的增加而不停地在牙根表面緩慢沉積。在適度正畸加力條件下往往只有牙槽骨的吸取，而沒有或只有少量的牙骨質(zhì)吸取。這是由于牙根表面總是覆蓋著一薄層尚未鈣化的類牙骨質(zhì)，其對壓力較牙骨質(zhì)有更強的抵抗力，對深層牙骨質(zhì)起到保護作用，這是進行正畸牙齒移動的可靠確保。（三）牙周膜內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定性牙齒通過牙周膜與鄰近的牙槽骨相連接，形成含有正常形態(tài)與功效的構(gòu)造單元。正常牙周膜厚度約為0.5mm，絕大多數(shù)的牙周膜間隙由膠原纖維所占據(jù)，它的一側(cè)插入根面的牙骨質(zhì)，另一端插入牙槽骨比較致密的骨板（硬板），從而使牙齒與牙槽骨之間獲得軟性連接。在牙齒行使功效時能抵抗巨大的咬合力，維持牙齒的位置及牙齒與牙周組織的健康。對牙齒施加正畸力后，機械力傳遞至牙周組織，引發(fā)牙周膜構(gòu)造變化、牙槽骨的吸取與新骨生成，牙齒發(fā)生位移。當(dāng)外力去除后，牙周組織能夠在新的位置上通過改建重新恢復(fù)正常構(gòu)造、形態(tài)與功效。正畸矯治完畢后通過保持，牙周膜的寬度、牙周膜與牙槽骨以及牙骨質(zhì)的連接都能恢復(fù)正常，牙周組織維持這種內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定性是正畸治療的必要條件。三、正畸治療中的組織變化當(dāng)矯治器產(chǎn)生的力作用于牙、頜骨和肌肉時，將會引發(fā)一系列的組織反映與變化，從而達成牙齒移動與頜骨矯形的效果。（一）牙周組織的變化1.牙周膜的變化溫和而持續(xù)的矯治力作用于牙齒后，牙周膜一側(cè)受牽拉，另一側(cè)受壓迫，牙周膜形態(tài)發(fā)生變化。在壓力側(cè)，牙周膜受擠壓而緊縮，牙周間隙變窄，血管受壓血流量減少，膠原纖維和基質(zhì)降解吸取，并分化出破骨細胞，這些變化在加力48～72小時即可出現(xiàn)。在張力側(cè)，牙周膜纖維拉伸變長，牙周間隙增寬，膠原纖維和基質(zhì)增生，成纖維細胞增殖，并向成骨細胞分化，牙周膜方向也發(fā)生一定的變化。當(dāng)外力去除后，牙周纖維通過一段時間可重新排列與重新附著，支持牙齒在新的位置上，并恢復(fù)正常牙周膜的寬度。如矯治力過大，牙周膜中的微血管可因過分受壓而使局部缺血，或血管受擠壓引發(fā)局部出血，造成血栓形成及無細胞區(qū)的玻璃樣變。當(dāng)牙周膜內(nèi)細胞發(fā)生壞死后，局部的成骨細胞和破骨細胞的分化也就終止了（圖6-13），會造成牙齒移動減慢和牙齒松動。2.牙槽骨的改建在張力側(cè)，牙槽骨的內(nèi)側(cè)面，成骨細胞功效活躍，有新骨沉積，鏡下可見固有牙槽骨表面覆蓋一薄層類骨質(zhì)，緊靠類骨質(zhì)邊沿的牙周膜中排列一層成骨細胞，新生牙槽骨內(nèi)有穿通纖維埋入稱為束骨（圖6-14）。在壓力側(cè)，牙槽骨的內(nèi)側(cè)面，即固有牙槽骨將被吸取，表面出現(xiàn)蠶蝕狀吸取陷窩，其陷窩區(qū)的牙周膜中常見多核破骨細胞（圖6-15）。骨組織的改建可涉及牙槽骨內(nèi)外骨板，發(fā)生對應(yīng)的增生與吸取，以維持原有牙槽骨的構(gòu)造和骨量。在松質(zhì)骨內(nèi)形成新的骨小梁，其排列與矯治力方向相似，稱過渡性骨。矯治力去除后來，這些新生骨將逐步鈣化形成正常骨構(gòu)造，骨小梁也恢復(fù)正常。過渡性骨恢復(fù)正常骨構(gòu)造大概需要六個月時間。在這一時期內(nèi)必須戴用保持器，以避免牙齒位移復(fù)發(fā)。圖6-13矯治力過大時，壓力側(cè)牙周膜發(fā)生玻璃樣變，鄰近牙體硬組織發(fā)生吸取（箭頭所示）（HE40×）圖6-14加力2周后，張力側(cè)牙槽骨，有明顯的新骨生成（HE40×）圖6-15加力1周后，壓力側(cè)牙周膜發(fā)生血管化反映，鄰近牙槽骨邊沿有多個破骨細胞（箭頭所示）（HE60×）在適宜的矯治力作用下，壓力側(cè)牙槽骨的吸取是在內(nèi)表面直接發(fā)生，也稱為直接骨吸取。當(dāng)矯治力過大時，牙槽骨的吸取不在其內(nèi)表面直接發(fā)生，而在其深部稍遠處發(fā)生，這種骨吸取形式稱為間接骨吸取，骨吸取的方式呈“潛掘式”，可使牙齒移動速度減慢，并出現(xiàn)牙齒過分松動和疼痛，應(yīng)盡量避免。恒切牙、尖牙牙胚位于乳前牙牙根的舌側(cè)，前磨牙牙胚則位于乳磨牙牙根分叉處。由于兩類牙的位置十分靠近，因此在正畸移動乳牙時，可能會影響恒牙胚。在乳牙根尚未吸取的狀況下進行矯治時，恒牙胚可隨乳牙向同一方向移動。恒牙胚移動時受壓區(qū)的陷窩骨上出現(xiàn)破骨細胞引發(fā)骨吸取，對應(yīng)的張力區(qū)有新骨形成。在對乳牙矯治的同時，間接受到矯治恒牙的效果。但當(dāng)施力過大引發(fā)乳牙傾斜移動時，恒牙胚可能會被乳牙根推向相反的方向。3.牙齦變化隨著正畸牙齒移動，牙齦也同時出現(xiàn)一定變化。壓力側(cè)牙齦受擠壓輕微隆起，張力側(cè)牙齦受牽拉，牙齦上皮組織和固有層結(jié)締組織出現(xiàn)一定的增生與改建。有研究表明，牙齦組織的改建速率慢于牙槽骨的改建，這對正畸治療后的復(fù)發(fā)與保持含有重要意義。另外，牙齒移動過快時，容易引發(fā)牙齒移動前方牙齦增生堆積，影響牙齦美觀及患者不適感，也容易造成復(fù)發(fā)，有時根據(jù)需要能夠?qū)嵤┭例l環(huán)切術(shù)以減輕復(fù)發(fā)。（二）牙體組織的變化1.牙骨質(zhì)的變化正畸力作用于牙齒后，牙周膜與牙槽骨出現(xiàn)應(yīng)力反映，牙骨質(zhì)也會受到一定的影響，由于牙骨質(zhì)的抗壓性，其反映不如牙槽骨活躍敏感。適度的正畸力可引發(fā)牙槽骨吸取而不造成牙骨質(zhì)吸取。但事實上牙骨質(zhì)有時也難免會出現(xiàn)破牙骨質(zhì)細胞引發(fā)少量吸取，只是由于牙骨質(zhì)抗壓能力較強，因此與牙槽骨相比，其吸取范疇小，程度輕（X線片上難以發(fā)現(xiàn)），并能較快地由新生牙骨質(zhì)及時修復(fù)。形成牙骨質(zhì)的是成牙骨質(zhì)細胞，它和破牙骨質(zhì)細胞同樣都是來自牙周膜中未分化的間充質(zhì)細胞。2.牙根吸取正畸治療中有時會發(fā)生牙根吸取（可累及牙骨質(zhì)及深層的牙本質(zhì)），體現(xiàn)為牙根長度變短。一種是進行性吸取，多發(fā)生在牙根尖，使牙根變得短而鈍；另一種是牙根特發(fā)性吸取，可能是個體本身骨代謝異常所致。這類患者正畸治療會誘發(fā)或加重牙根吸取。（1）牙根吸取的風(fēng)險因素：正畸治療經(jīng)常隨著牙根吸取的風(fēng)險，有關(guān)牙根吸取的風(fēng)險因素重要涉及兩個方面：首先是正畸治療本身的因素，如矯治力的大小、持續(xù)時間、牙移動方式、移動速度等。但是，迄今為止尚沒有循證醫(yī)學(xué)資料證明在正畸治療中某個單一因素或多個因素能直接引發(fā)牙根吸取。比較認同的觀點是另首先，即患者個體存在的易感性是正畸牙根吸取的重要潛在因素。另外，重而持久的矯治力比輕而間斷的矯治力容易引發(fā)牙根吸取。研究表明，牙齒壓低移動與轉(zhuǎn)矩移動時，容易引發(fā)牙根吸取。（2）牙根吸取的易感個體：研究與患者有關(guān)的牙根吸取因素涉及基因易感性、年紀、性別、牙髓活力、牙根形態(tài)和牙槽骨的構(gòu)造等。基于大量雙胞胎樣本基因與牙根吸取的有關(guān)性研究證明，牙根吸取確實存在明顯的個體基因差別性。正畸牙根吸取最常見的部位是根尖，也可發(fā)生在牙根的近遠側(cè)，頰舌側(cè)表面。牙根吸取最常見的牙齒依次為上頜中切牙、側(cè)切牙、上頜尖牙、下頜中切牙、下頜第一磨牙、下頜第二磨牙和上頜第一、第二磨牙。（3）減少牙根吸取的方法：盡量減小牙齒移動的距離，特別是成人患者，使用輕而間斷力有助于防止和減少牙根吸取。有些患者牙根細而長，牙根形態(tài)異常，存在吮指習(xí)慣和舌習(xí)慣、牙齒外傷史等，這些狀況提示可能存在牙根吸取的風(fēng)險。針對這些患者在正畸治療前及治療中均應(yīng)進行X線片檢查，發(fā)現(xiàn)有牙根吸取的征兆時應(yīng)引發(fā)高度重視。即使對于沒有確切牙根吸取危險因素的患者，在正畸治療期間也應(yīng)定時拍攝X線牙片進行監(jiān)測。3.牙髓組織的變化當(dāng)牙齒受到一定的矯治力后，牙根尖部血管受輕壓，牙髓組織可發(fā)生輕度充血，對溫度的變化敏感，有時可出現(xiàn)牙髓活力下降，普通可在矯治完畢后恢復(fù)。如矯治力過大則可能引發(fā)牙髓炎，成牙本質(zhì)細胞層剝離，牙髓變性甚至壞死。正畸治療中應(yīng)隨時詢問患者牙齒疼痛狀況，并認真觀察移動牙的顏色，一旦發(fā)現(xiàn)有牙齒變色跡象應(yīng)立刻停止加力，同時檢查牙髓活力，避免引發(fā)牙髓變性壞死。死髓牙如沒有根尖周炎，經(jīng)根管治療后同樣能夠進行正畸移動。（三）腭中縫的變化在青春期的前腭中縫未形成完全的骨性聯(lián)合，其間通過結(jié)締組織相連接。在組織切片中發(fā)現(xiàn)，猴的腭中縫并非一條規(guī)則的分界限，而是兩側(cè)骨突交錯向?qū)?cè)延伸，形成互相嵌合的不規(guī)則線，是一條潛在的裂隙，由結(jié)締組織所填充。在快速擴弓中發(fā)現(xiàn)，隨著擴弓的進行，腭中縫處裂縫逐步擴大，骨質(zhì)的增生發(fā)生在兩側(cè)骨突的頂端部分，大量的成骨細胞在此區(qū)集聚分布，在原來骨突邊沿與新生骨組織交界處形成一條明顯的分界限，這是由于新生骨組織尚未完畢鈣化的緣故。同時在腭中縫處可見結(jié)締組織的血管數(shù)目增多，血供更為豐富，纖維細胞的數(shù)目增多。擴弓療效的實現(xiàn)取決于中縫快速打開的程度以及后牙向頰向移動的成果，前者的效應(yīng)更為重要。青春期后來，腭中縫結(jié)締組織逐步鈣化，至成年后腭中縫完全骨化，此時正畸擴弓矯治效果重要是后牙頰向移動的成果。（四）正畸治療中影響牙周組織改建的因素1.矯治力強度和時間不同強度的矯治力，對組織產(chǎn)生不同程度的影響，矯治力過小時，牙周組織不發(fā)生反映；過大矯治力會造成牙周組織損傷，造成牙齒松動，延緩牙齒移動。只有當(dāng)矯治力大小適宜時，牙周組織才干夠處在主動活躍狀態(tài)，產(chǎn)生類似于生理性移動的效果。過大力值可引發(fā)牙周膜出現(xiàn)透明性變，牙骨質(zhì)及牙根吸取，牙槽骨出現(xiàn)“潛行性”骨吸取，使牙齒移動速度減慢。重而持續(xù)的矯治力，有可能造成牙周組織損傷與牙根吸取等不可逆變化，臨床應(yīng)注意避免。在正畸治療中采用間斷加力是非常必要的，由于受力牙齒的牙周組織需要修復(fù)，加力越頻繁，修復(fù)過程就越短，產(chǎn)生牙齒與牙周組織損傷的機會就會增加，確保一定的復(fù)診間隔時間，能夠防止和減少牙齒與牙周組織損傷的發(fā)生。臨床上固定矯治器加力間隔時間為4～6周，活動矯治器間隔2～3周加力。臨床判斷矯治力大小適宜時可有下列表征：①無明顯自覺疼痛，只有發(fā)脹感覺；②叩診無明顯疼痛；③牙齒松動度不大；④牙齒移動效果明顯；⑤X線片顯示，牙根及牙周無異常。2.機體因素（1）年紀與生長發(fā)育：乳牙期小朋友機體生長發(fā)育速度快、潛力大，頜骨可塑性強，正畸治療順應(yīng)其生長發(fā)育規(guī)律，只需施以較輕的矯治力即可在短時間內(nèi)引發(fā)明顯的組織變化。在乳牙根已開始吸取，恒牙根尚未完全形成時，施力應(yīng)多加注意，否則會加速乳牙根吸取，造成乳牙過早脫落。替牙期及恒牙早期小朋友生長發(fā)育潛力仍然很大，組織對外力刺激的反映極為活躍，正畸與頜骨矯形效果均非常明顯，是正畸治療的最佳時期。青春期后期，即第二磨牙完全萌出至第三磨牙萌出期間，牙頜系統(tǒng)生長發(fā)育明顯減慢，組織反映能力削弱。成年后來生長發(fā)育停止，組織反映能力較弱，骨形成能力減少，因此成年期矯治速度不適宜過快，否則容易引發(fā)牙周組織損傷與牙齒松動。因此，與小朋友矯治相比，成人正畸療程相對較長，對矯治力控制規(guī)定更高。（2）機體骨代謝與骨改建：骨的生長與代謝直接或間接地影響頜骨與牙槽骨改建，也影響正畸治療的效果，骨代謝受機體多個激素和維生素等的控制與調(diào)節(jié)。機體不同時期體內(nèi)激素代謝水平有所區(qū)別。懷孕期婦女，體內(nèi)雌激素與孕激素水平發(fā)生變化，使骨代謝加緊，血液中鈣離子水平升高，骨骼中鈣丟失增加，因此對于懷孕期女性普通不適宜進行正畸治療。對于骨質(zhì)疏松患者，由于骨轉(zhuǎn)換加緊，骨質(zhì)密度減少，正畸治療更容易引發(fā)牙周組織反映加劇，造成牙齒松動，因此臨床加力更應(yīng)采用輕力和間斷加力原則，保持牙齒與牙周組織健康。少數(shù)患有骨鈣化異常的患者，骨密度增加，骨改建削弱，正畸治療中可能出現(xiàn)牙齒移動緩慢或不移動。（3）局部牙周組織異常：對于個別牙齒由于炎癥等因素，引發(fā)牙根與牙槽骨粘連或融合，牙周膜腔消失，失去了正常的牙齒一牙周膜一牙槽骨構(gòu)造，正畸加力時牙周組織無法進行正常改建，牙齒不能移動。臨床發(fā)現(xiàn)正畸加力后牙齒不移動時，應(yīng)及時拍攝X線牙片，認真檢查牙周膜腔的形態(tài)，發(fā)現(xiàn)有根骨融合現(xiàn)象時應(yīng)立刻停止加力。對于牙周病患者，應(yīng)認真檢查牙槽骨吸取、牙齦退縮，以及牙周炎癥狀況，牙槽骨吸取過分或處在急性期牙周炎時，正畸加力容易加重牙周組織損傷，甚至造成牙齒脫落，應(yīng)在牙周炎癥控制后來再開始正畸治療。（五）正畸牙齒移動機制學(xué)說1.骨彈性學(xué)說是正畸牙齒移動最早的理論學(xué)說，Kingsley等認為正畸牙齒移動是由于骨小梁含有可壓縮性、彈性和柔性所致。2.骨壓迫學(xué)說19Sandstedt認為牙齒在緩和持續(xù)力的作用下，牙槽窩的壓力側(cè)發(fā)生骨吸取，而張力側(cè)有新骨形成。當(dāng)持續(xù)強力作用時，壓力側(cè)牙槽骨會發(fā)生骨內(nèi)吸取，稱為“潛掘式吸取”，最后發(fā)生牙移動。3.骨轉(zhuǎn)化學(xué)說1930年由Oppenheim提出，他觀察到狒狒牙受力時，無論是壓力側(cè)還是張力側(cè)，其牙槽嵴處的致密骨板層均消失，代之以海綿狀骨，出現(xiàn)橫行排列的新生骨小梁。壓力側(cè)靠近牙周膜的牙槽骨有破骨細胞與骨吸取，在張力側(cè)對應(yīng)部位有成骨細胞與新骨形成。施力停止后牙齒可在新的位置上進行保持，過渡性骨又逐步變?yōu)橹旅苎啦酃恰?.骨壓電效應(yīng)學(xué)說有學(xué)者提出，牙槽骨受力后彎曲變形引發(fā)骨表面的壓電效應(yīng)而使細胞產(chǎn)生對應(yīng)的變化，進一步解釋了為什么遠離牙周膜的牙槽骨表面也同時發(fā)生改建。DeAnglis提出應(yīng)力骨改建的傳遞因素存在于骨內(nèi)的膠原與晶體物質(zhì)，涉及羥基磷灰石、膠原纖維和其它纖維蛋白。當(dāng)骨受力產(chǎn)生扭曲變形時，骨內(nèi)膠原成分的晶體能激活電荷產(chǎn)生壓電效應(yīng)而變化電環(huán)境，引發(fā)骨原始細胞的變化。Zengo等觀察發(fā)現(xiàn)，壓力側(cè)牙槽骨形成凸面帶正電，破骨細胞活動；張力側(cè)牙槽骨內(nèi)壁形成凹面帶負電，成骨細胞活躍；牙槽骨外板也有類似的特點。5.骨機械化學(xué)學(xué)說1970年Justus提出骨組織的壓力變化能變化羥基磷灰石結(jié)晶體的溶解度，并引發(fā)對應(yīng)的生物化學(xué)變化。牙齒受力時牙周膜血管受壓，局部牙周組織血氧張力發(fā)生變化，血氧張力上升時有助于成骨細胞分化，血氧張力下降時可引發(fā)破骨細胞分化。6.有關(guān)分子生物學(xué)理論正畸加力后，牙周膜中的成纖維細胞首先感受正畸力，并引發(fā)牙周組織一系列生物學(xué)變化與牙槽骨改建，造成牙移動。這是一種復(fù)雜的機械力.生物信號的傳遞與轉(zhuǎn)化過程，大量的生物分子參加其中。現(xiàn)在已被測出介導(dǎo)這一過程的生物信號分子涉及前列腺素類、神經(jīng)遞質(zhì)、細胞因子、白介素系列等。研究表明，前列腺素類（PGs）能明顯增加局部破骨細胞的數(shù)量，增進牙周組織改建與牙齒移動，而PGs的拮抗劑消炎痛（吲哚美辛）含有克制正畸牙周組織改建的作用。另外，牙周膜含有豐富的神經(jīng)末梢，在正畸力的作用下這些神經(jīng)末梢變形，并釋放神經(jīng)遞質(zhì)。牙周組織中分泌的神經(jīng)肽有：P物質(zhì)（SP）、降鈣素有關(guān)基因肽（CGRP）、血管活性肽（VIP）等，含有調(diào)節(jié)破骨與成骨的作用。機械力可激活牙周組織細胞，產(chǎn)生與分泌細胞因子，并作用于靶細胞而發(fā)揮作用。有關(guān)的細胞因子涉及干擾素、腫瘤壞死因子、轉(zhuǎn)化生長因子、集落刺激因子等。研究表明，正畸加力可引發(fā)牙周組織炎癥反映，產(chǎn)生與釋放炎癥因子，引發(fā)牙周組織改建。與正畸牙齒移動有關(guān)的多個信號分子的跨膜信息傳遞，不是單一信號分子與受體的簡樸作用，而是涉及激素、炎癥因子、神經(jīng)遞質(zhì)、細胞因子等多個生物信號分子及細胞膜表面多個離子通道綜合作用的成果。四、常見牙齒移動類型與組織變化特性由于施加矯治力的方式不同，會出現(xiàn)不同類型的牙齒移動。（一）傾斜移動（tippingmovement）是指牙齒以支點為中心，牙冠和牙根朝相反方向移動。如為單根牙，則其牙周變化呈現(xiàn)2個壓力區(qū)和2個張力區(qū)；雙根牙的根周組織出現(xiàn)4個壓力區(qū)和4個張力區(qū)（圖6-16）。一側(cè)近牙冠區(qū)與對側(cè)根尖區(qū)的牙周組織承受相似的矯治力（壓力或張力），產(chǎn)生相似的組織變化。如自唇側(cè)對前牙加力時，牙冠向舌側(cè)傾斜，此時唇側(cè)牙周組織的變化上下不同，支點以上（冠方）的牙周膜纖維受到牽拉，牙周膜間隙增寬，新骨形成。支點下列（根方）的牙周膜纖維被壓縮，牙周間隙減小，骨吸取；舌側(cè)的變化與之相反，支點以上為吸取區(qū)變化，支點下列為增生區(qū)變化。對應(yīng)部位還出當(dāng)代償性骨吸取與增生（圖6-17），即在牙槽窩內(nèi)表面發(fā)生改建的同時，牙槽骨外側(cè)也會發(fā)生賠償性改建，以保持牙槽骨原有的厚度。普通認為牙支點的位置位于牙根中1/3與根尖1/3交界處。傾斜移動的最大壓力與張力區(qū)是在牙根尖和牙頸