中华口腔正畸学杂志特邀讲座（连载三）

生理性支抗控制系列讲座（二）

谁在主导错合矫治的力系统？

北京大学口腔医学院正畸科许天民

初看这一问题，大家似乎都会认为问得太荒唐了，矫治力系统当然应该由正畸医师来主导，但在现代正畸主流矫正器中，我们真的在主导矫治力系统吗？

经典方丝弓技术是如何控制矫治力系统的？

现代固定矫治技术均起源于Angle发明的方丝弓矫正器，Angle的学生Tweed以这一矫正器为基础，创立了完整的方丝弓矫治技术，这一技术的最大的特点就是可以由正畸医师弯制各种矫治曲来控制牙齿的三维空间位置，以达到矫治目标。让我们从最简单的曲开始分析，在弓丝上任意弯一个角度就形成了一个所谓“V”字形曲，这个曲的大小和位置决定了位于该曲前后两颗牙的矫治力系统。以最简单的上牙列后倾曲为例，它可以放在两邻牙之间的任何位置，但作用于前后牙的力和力矩却可能因此而变成截然相反的方向：

让我们先看第一种情况（图1A），当V形曲位于两邻牙接近中点附近位置时（会因为托槽宽度和初始角度不同而略有偏移，本文简化为理想状况下分析），前后牙齿托槽或颊管与弓丝之间的角度相同，两颗牙受到的力矩就相同，系统达到静力平衡状态。

图1 A

再看第二种情况（图1B），当V形曲偏向磨牙一侧，此时弓丝与磨牙颊管的夹角大于弓丝与尖牙托槽的夹角，于是磨牙受到的后倾力矩要大于尖牙受到的前倾力矩。当前后两颗牙受到的力矩不同时，系统力矩的矢量和不为零，所以需要一对额外的力来形成对抗力矩，使系统达到静力平衡状态，于是磨牙受到伸长力，尖牙受到压低力，这一对力大小相等、方向相反，形成的力矩值等于磨牙力矩减尖牙力矩时，系统的净力矩为零，此时系统达到静力平衡。

图1 B

第三种情况（图1C），当V形曲进一步靠近磨牙至两牙中心点距离的1/3处某个位置时，尖牙处的力矩变为零，系统净力矩为磨牙上的后倾力矩，因此磨牙上需要一个更大的伸长力、尖牙上需要一个更大的压低力，这一对力大小相等、方向相反，构成的力矩与磨牙上力矩大小相等、方向相反时，该系统达到静力平衡状态。

图1 C

第四种情况（图1D），V形曲左移到达两牙中心点间距的1/4之内时，弓丝的弯曲使尖牙的力矩发生了方向的逆转，变成与磨牙力矩相同的方向，于是系统的净力矩变成了两牙处力矩的相加，于是磨牙处和尖牙处的垂直向力要更大，才能达到静力平衡状态。

图1 D

以上是V形曲偏向磨牙时出现的情况，如果V形曲偏向尖牙，会出现截然相反的另外三种情况，即尖牙会受到逐渐加大的前倾力矩，磨牙力矩从后倾力矩逐渐减小到零再到前倾方向，磨牙受到压低力，尖牙受到伸长力。

由此可见，在两牙力系统中，力矩大的一方，比如上面图1B~D例子中磨牙处的力矩，主导了整个力系统的力矩方向，它同时还决定了前后两颗牙上的垂直向力，因此被称为主导力矩。如果把V形曲向尖牙方向逐渐移动，尖牙将占据主导力矩。因此在方丝弓时代，正畸医师可以通过调节曲的大小和位置来达到自己需要的力系统。

直丝弓时代谁在主导矫治器的力系统？

然而进入直丝弓时代后，正畸医师被告知，弓丝上的那些曲已经做在托槽上了，正畸医师不再需要弯制这些曲；尤其是镍钛丝流行后，由于其可成形性差，很难弯制精准的角度，于是，在矫治初期使用直的镍钛弓丝排齐拥挤不齐的牙列已经成为现代直丝弓矫治器和自锁矫治器的标准临床程序。在这一国际通用的标准方法中，正畸医师在排齐牙列的初期矫治阶段不再需要弯制任何曲，自然也就没有调节曲的位置的必要了。如此便利的改进，自然受到全世界正畸医师的推崇，使预成角度托槽加无曲镍钛弓丝迅速成为主流矫治技术的标配。那么，在这一标准搭配中，正畸医师还是矫治力系统的掌控者吗？

让我们看看临床常见的几种错HE情况：第一种情况（图2A），上尖牙近中倾斜，这是在上前牙前突病例中常见的情况，一根直丝入槽，弓丝和托槽最大的角度在尖牙上，因此，尖牙主导系统力矩，假设磨牙是直立状态，则有可能受到小的后倾力矩；为了实现静力平衡，尖牙受到压低力，磨牙受到伸长力。

图2A

第二种情况（图2B），上尖牙远中倾斜，这是在安氏II类2分类中相对常见的情况，一根直丝入槽，弓丝与托槽最大的角度也在尖牙，所以尖牙主导系统力矩，但方向与第一种情况相反，如果磨牙也是直立状态，则可能受到前倾力矩，丢失支抗；为了实现静力平衡，尖牙受到伸长力，磨牙受到压低力，与第一种情况截然相反。

图2B

第三种情况（图2C），尖牙低位，这是拥挤病例中常见的现象，一根直丝入槽，如果两颗牙都是接近直立的状态，弓丝和槽沟的夹角使得磨牙和尖牙都受到前倾力矩；为了对抗系统的逆时针方向合力矩，磨牙受到压低力，尖牙受到伸长力。

图2C

第四种情况（图2D），如果磨牙因为其前方牙早失、先缺等情况而发生前倾时，一根直丝入槽，弓丝和托槽的最大角度在磨牙，因此，磨牙主导系统力矩，尖牙可能受到小的后倾力矩；为了平衡这种情况下的顺时针合力矩，磨牙受到伸长力，尖牙受到压低力。综观上述四种临床常见的错HE情况，谁在主导矫治力系统？----错HE最严重的牙齿！

图2D

如果我们从生长发育的角度比较一下在上牙列中牙根最粗的第一磨牙和牙根最长的尖牙，谁错位的几率更大？答案一定是尖牙，因为尖牙是上颌第一磨牙前方最晚萌出的牙齿，最容易因为间隙不足或嘴唇力量等而影响其位置，况且直丝弓托槽的尖牙还预成了8°或13°的前倾角；第一磨牙因为最早萌出，被挤歪的几率最小，直丝弓在其上预成的又是0°角。因此当这两颗最强的牙较劲时，尖牙上的弓丝与槽沟成角通常大于磨牙，因此尖牙主导力矩的几率更大，使得支抗磨牙的地位岌岌可危，位于其间的第二双尖牙就更没有对抗尖牙的资本，因此临床上常见第一期排齐后，上磨牙及双尖牙均前倾，支抗丢失（图3），上下颌后牙脱离咬合接触，以至于正畸医师会想到用垂直牵引的方法去加以对抗。

图3 细镍钛圆丝排齐上牙列后，上颌双尖牙及磨牙均出现前倾

那么，如何才能让相对直立的磨牙在使用直丝弓时，槽沟与弓丝的夹角大于其前方的劲敌----尖牙呢？

生理性支抗控制技术的解决方案

上面的力学分析告诉我们要想让磨牙占据主导力矩的地位，颊管就不能是0°，而是应该尽可能大到超过前方的错位最严重的牙齿的角度。但磨牙的高度决定了颊管的角度不可能无限制的大，初步的调查显示，如果要让颊管近中入口位于临床冠面轴点的高度，而颊管远中端不至于伸到磨牙HE缘以下，对于平均磨牙牙冠高度而言，这个角度不能超过-25°。因此我们设计了一个额外的-25°的圆管（图4），用于在细镍钛圆丝排齐阶段让磨牙占据主导力矩的地位，临床应用显示，-25°的颊管超过了大多数错位牙的后倾角，使磨牙始终受到后倾力矩。

图4 生理性支抗技术中使用的XBT颊管由两个管交叉形成，其中圆管的角度为-25°，方管的角度为-7°

我们以图5中的实例来说明其临床应用，该病例为临床常见的拥挤错HE，错位最严重的牙齿为低位的尖牙，如果我们拔除其后方的第一双尖牙，用常规直丝弓颊面管，则一根直丝入槽后会使磨牙受到前倾力矩而丢失支抗（图5A）；但如果改用XBT颊管（图5B），则磨牙受到后倾力矩；3个月后，在磨牙主导力矩的引导下，尖牙自动后移，解除前牙拥挤（图6A~D）。由于省略了拉尖牙的牵引力，磨牙也就没有支抗负担，而XBT颊管上的后倾力可以防止生理性支抗的丢失。

图5 A

图5 B

图6 A

图6 B

图6 C

图6 D

现在让我们回到该系列讲座第一讲介绍的生理性支抗丢失概念，对于生长发育的个体，磨牙会随着下颌向前的生长，借助于咬合接触的力量而逐渐前倾，造成生理性的支抗丢失，-25°的颊管则正好可以提供24小时的后倾力矩对抗这一生理性的支抗丢失。而对于II类及高角病例，上磨牙生理性的代偿是后倾，上后牙的HE曲线加大，如果使用直丝弓，即使其前方所有牙齿都没有错位，上磨牙也将受到前倾力矩的影响而迅速前倾，造成支抗丢失，上后牙的Spee曲被整平，占据部分拔牙间隙；而-25°颊管则可以有效地维持上磨牙的后倾代偿角度，不会造成医源性的支抗丢失。此外，生理性支抗课题组对于磨牙自由漂移规律的的研究还发现，当双尖牙缺失后，磨牙不仅会发生前倾，而且会发生近中腭向扭转，这两个方向的角度变化都加重了上磨牙的支抗丢失。因此，我们在-25°颊管上还增加了15°的抗扭转角，由于该后倾颊管是直径为0.018英寸的圆管，在0.014英寸及0.016英寸细镍钛丝入槽时，余隙明显小于细圆丝在普通方管（0.022*0.028英寸）中的情况，加上普通方管抗扭转的角度只有10°，因此，XBT颊管中的圆管比普通方管最大的优势就是在细圆丝阶段就能有效地控制上磨牙的前倾和扭转。第一期的拥挤不齐解除后，错位牙的轴倾角将接近槽沟预置的角度，弓丝与槽沟夹角明显减小，此时-25°的颊管已经完成其使命。接下来，我们需要一个正常的方管完成后续的矫治，如果将这个方管沿用常规的0°管，其前方任何一个弓丝与槽沟夹角大于0°的错位牙将夺回主导力矩。因此，我们根据前期最大支抗样本上磨牙平均前倾了7.2°的现象，把常规的0°方形颊管修改成了-7°颊管，加上生理性支抗控制技术在弓丝入方管后都会弯制少许后牙Spee氏曲，使上第一磨牙仍能牢牢占据主导力矩的地位。-7°的方管与-25°的圆管在前方交叉，为了与目前所有的平行颊面管设计相区别，我们称之为交叉颊面管----XBT颊面管。

无论是在生长期通过XBT颊面管来阻止上磨牙前倾的步伐，还是在II类或高角病例通过XBT颊管来维持上磨牙的后倾代偿，都将使上磨牙在进入关闭间隙阶段时能处于相对后倾的状态，达到类似于Tweed支抗预备的效果。而从上一讲介绍的生理性支抗控制的角度，后倾的上颌磨牙与咬肌的方向更加接近，因此沿磨牙牙长轴的分力要大于沿磨牙咬合面向前的分力，更加有利于上磨牙支抗的保护。

综上可见，生理性支抗Spee氏弓矫治器不再把牙列假想成笔直的状态，当存在Spee曲线、错位牙齿、生长代偿等综合影响因素时，一根直丝入槽，力矩对牙位的影响更加突显，只有把主导力矩放在支抗磨牙上，正畸医师才能从错位最严重的牙齿上夺回正畸力系统的主导权。

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