文献干货｜无托槽隐形矫治技术——口腔正畸的机遇与挑战

虽然本文的发布时间较早，但文章中对无托槽矫治技术的发展历史、现状以及应用前景的论述放在现在仍是值得我们讨论和借鉴的。现摘选文献中的部分内容，与大家共同学习。

[文章信息]

华西口腔医学杂志

West China Journal of Stomatology

白玉兴, 王邦康

(首都医科大学口腔医学院 口腔正畸学教研室, 北京 )

[ 摘 要 ]

无托槽隐形矫治技术是20世纪90年代后期出现的一种新兴正畸矫治技术。该技术没有与传统固定正畸技术一样的托槽和矫正弓丝等装置，其生产和加工过程是基于数字化三维重建与快速成型技术等现代先进的高科技技术，使得该技术在美观性、舒适性、便捷性、疗效可预测性等方面均具有无可比拟的优越性，受到国内外口腔正畸界的广泛关注，并在正畸临床治疗中得到不断应用和推广。

随着材料学、计算机软件和硬件学、工程制作技术等相关技术的快速发展，无托槽隐形矫治技术在其发展中迎来了一些新的发展机遇。本文对该技术的发展历史、现状以及应用前景进行论述。

[ 关 键 词 ]

正畸； 隐形； 矫治技术

无托槽隐形矫治技术发展中的机遇

热压模技术和材料的快速发展

热压模成型技术虽然在20世纪50年代就开始应用，但近年来发展更为迅速，各种新型压模材料相继研制成功，包括乙基纤维素塑料、聚乙烯塑料、乙烯- 聚乙烯塑料、醋酸纤维素塑料、醋酸-丁酸盐纤维素塑料等。随着计算机技术的快速发展，今天的热压模成型设备都已经达到了高度自动化和精密计算机控制的程度。

除了正畸学科以外，热压模成型技术也在口腔医学的其他领域得到了广泛应用。对于因牙周病而造成的牙齿松动，可以设计热压模成型矫治器作为牙周夹板以减少牙齿的动度；也可以将其设计为夜间戴用治疗夜磨牙症的装置；在隐形矫治器的合面将自凝透明塑料覆盖在牙列的窝沟及牙尖表面，制作成平滑的后牙合垫[1]。

由于这类矫治器是用透明材料制作成的，具有很好的美观性，深受患者的青睐。新的矫治材料层出不穷，制作精度不断提高， 操作过程也实现了自动化，从而不断推动着这项技术的进步与发展。

Essix技术的持续发展

虽然无托槽隐形矫治技术是建立在计算机三维重建和快速成型技术基础上的矫治技术，但作为透明压模式矫治器而言，Essix矫治技术的发展历史远远早于无托槽隐形矫治技术。无托槽隐形矫治技术正处在快速的研究和应用中，Essix技术的发展也一直没有停止。尤其是近年来，Essix技术在矫正器械、矫正材料等各个方面也得到了更加深入的发展，逐渐形成了更加完善的矫治技术体系，矫治效能和疗效也不断提高。

与此同时，Essix技术的进一步研究和发展也对无托槽隐形矫治技术起到了一定的支持和推动作用，尤其是该技术中有关邻面去釉技术、牙齿移动的控制、涡轮去釉技术、各种热成型钳的设计和使用也在不同程度上推动着无托槽隐形矫治技术的发展，并在无托槽隐形矫治技术中得到了应用和改良[1]。

三维扫描技术的快速发展

激光扫描是无托槽隐形矫治技术采用的第一种扫描技术。所谓激光扫描技术，是指一束激光被投射于被扫描物体上，然后记录对应的反射激光束。被扫描物体转动到几个预设的位置进行扫描，可得到不同视角的多个扫描记录；将这些不同视角的扫描记录拼合后，就可以获得被扫描物体的三维电子图像。由于激光扫描技术在诸如扫描速度、获取倒凹或较小邻接面数据的能力等方面存在问题，为解决上述问题，无托槽隐形矫治技术采用了破坏式扫描技术（即层析扫描技术）。

近年来，随着技术的进步，在无托槽隐形矫治技术中开始应用工业化CT技术（计算机化层面摄影法）来建立三维牙颌模型。CT采用X射线扫描物体，X射线穿透印模后形成的图像被安装在印模后的探 测器捕获。然后，转盘转动一个小的角度，再捕获另一个图像，直至多个图像被高速捕获并保存。后处理软件根据穿透印模后X射线的衰减量，得到牙颌的几何信息。CT扫描技术可以直接扫描印模，无需再进行模型的灌制和包埋过程，应用这种方法可以极大地提高扫描过程的效率。

无托槽隐形矫治技术中软件技术的快速发展

在无托槽隐形矫治技术刚开始应用时，软件就被认为是组成这项技术的关键。随着扫描和快速成形系统的发展，可以使物体被扫描后在计算机上数字化重建并进行实体复制。实际上，这些技术就是计算机辅助设计（computer aided design，CAD）的应用。无托槽隐形矫治技术所需要的是能够提供隐形矫治器设计的CAD相关软件，该软件支持一个虚拟的模型代替标准的牙科印模用在常规的正畸学矫治器制造上。

无托槽隐形矫治技术中应用的软件要满足大批量生产对这些关键建模功能的要求，即其输入是基于原始牙颌模型得到的数据，输出是生成的用于制造矫治器的牙颌模型，在整个中间过程中，牙颌都是虚拟的。该类软件需完成以下一些功能：牙齿的分割、最终状态设计、分步设计、方案审核和加工。

随着软件技术的飞速发展，在无托槽隐形矫治技术诊断与设计中，具有不同功能的设计与加工软件都使无托槽隐形矫治技术在可操作性、设计精度、工作效率、可视化程度等各个方面都不断升级与提高[2]。

无托槽隐形矫治技术生产流程的自动化发展

无托槽隐形矫治技术的设计和加工流程比较复杂。受到技术的限制，过去隐形矫治器的所有打磨、激光蚀刻、消毒、包装过程都是通过人工操作完成后寄给临床医生的；如今，矫治器的打磨过程已经完全实现了自动化操作，所有工作都是在一个五轴铣床上由计算机控制的机器手完成，加工效率高，产品质量稳定。同时，在设计方面，计算机自动化设计程度也在不断提高和完善。

印模技术以及材料的发展

准确、清晰和稳定的印模是无托槽隐形矫治技术成功治疗的关键。藻酸盐印模材料在口腔正畸临床治疗中用于制作研究模型已经使用很多年，为了提高印模材料的精确度和稳定性，人们开始应用添加了硅树脂和聚醚的人造橡胶印模材料。有关新型印模材料的研究和开发也很迅速，为临床医生提供了更多的选择。

目前主要的印模材料有硅橡胶、聚醚硅橡胶、藻酸盐、藻酸盐替代品等。然而，针对无托槽隐形矫治技术的技术特点，目前很多医生和学者也在致力于开发适合于该技术的专用印模材料，并努力在操作时间、精细程度、稳定性、回弹性、消毒方法等方面达到更高的标准。

无托槽隐形矫治技术在青少年患者中的应用

自无托槽隐形矫治技术问世以来，很多临床报道充分证明了这种矫治技术的先进性和有效性。但是，该类矫治器最初是作为一种美观性的矫治器主要应用于成人患者。因为成年人的牙列较为稳定，而青少年的牙齿正在萌出，颌骨处于发育中；正畸治疗中，成年人通常是最为合作的患者，而青少年患者的合作性较差；所以，从商业角度出发，无托槽隐形矫治技术主要是针对那些不愿意配戴固定矫治器而又想矫正牙齿的成年患者。但是，随着无托槽隐形矫治技术的不断推广应用，也有越来越多应用该技术矫治青少年牙颌畸形的报道，充分说明该技术也可成功矫治青少年患者。

适应证的扩展

随着无托槽隐形矫治技术在临床上的不断应用和推广，其适应证也不断扩展，从而更加有效地在三维方向上准确地移动牙齿。临床应用表明，无托槽隐形矫治技术对下列患者均可获得具有良好预测性的治疗效果：

不愿选择固定矫治器的患者；

后牙咬合关系稳定的患者；

不需要对前牙进行大范围修复的患者；

只需要牙齿单纯倾斜移动的患者；

牙周状况不良或是对龋齿易感的患者；

需要修复治疗的患者；

有短根牙或者对牙根吸收具有高度易感性的患者；

覆合较浅或者是有轻度开合的患者；

有重度牙齿磨耗的患者；

有颌面肌肉疼痛的患者；

面型可以接受并伴有轻度牙列拥挤的轻度Ⅱ类错合患者；

口内已有多个烤瓷、金合金或者其他修复体的患者；

前牙深覆合的患者；

前牙反合及后牙反合的患者等[3-8]。

无托槽隐形矫治技术发展所面临的挑战

咬合的问题

采用无托槽隐形矫治技术，必须获取上下颌牙列之间的咬合记录才能精确了解牙列的咬合情况。由于目前在技术上还无法获得具有虚拟化铰链轴的虚拟化Typodont架，所以所有的咬合记录都是在正中位取得的。如果治疗是基于正确的咬合情况, 那么为实现最终排列而进行的移动也是准确的。虽然在上下颌咬合关系三维重建方面已经达到了非常好的精确度和准确度，而且针对咬合的软件系统也能很好地匹配上下颌对应的牙齿表面接触关系，但目前还没有完全实现咬合关系的自动化重建，这也是未来无托槽隐形矫治技术的发展方向之一。

附件的问题

在很多情况下，无托槽隐形矫治技术中需要设计和粘接附件。附件的主要作用是使矫治器在移动牙齿过程中更好地控制牙齿。在一些情况下，通过附件还可以增强矫治器的固位力。附件常用于下述情况：牙齿解剖形态不能提供矫治器在其上密合就位所需的倒凹；为临床上实现牙齿的某种移动提供足够支抗而需要提高矫治器的固位力；由于牙齿移动生物力学和矫治器施加矫治力的方式所限，不使用附件就无法施加临床需要的特定方向矫治力。

无托槽隐形矫治技术中牙齿移动的生物力学机制研究

正畸牙移动的生物力学基础就是牙周组织对所受到矫治力的反应。矫治力的方向、大小以及力量的分布和持续时间都会影响牙周组织反应。无托槽隐形矫治器的设计使研究其力学机制成为一种巨大的挑战，其力学机制的研究存在几个难点。最困难之处在于，隐形矫治器与活动矫治器一样，不是附着于牙齿表面进行施力的刚性物体，这就造成隐形矫治器与牙齿之间极为复杂的相互作用方式。

另一个难点来自于隐形矫治器本身复杂的形状。这种矫治器贴合于牙齿表面对牙齿施加矫治力，矫治力可以作用在牙冠表面的任何一处，很难确认其确切的作用力部位以及产生何种力量和力矩。再者，牙齿外形的个体差异很大，隐形矫治器与牙齿之间的交互作用是因人而异的。近年来，已经有针对无托槽隐形矫治技术生物力学机制的研究报道，在此方面还需作更多努力，以阐明其生物力学机制，进一步指导临床设计和治疗。

无托槽隐形矫治技术的发展与应用展望

虽然采用透明压模式矫治器移动牙齿的概念早在1926年就已经提出，但是，直到无托槽隐形矫治技术的出现才第一次真正将现代高新技术应用到此理念中，为正畸治疗提供了一种方便、实用、简捷的方法。可以想像，如果无托槽隐形矫治技术中缺少了作为其标志性的创新性计算机技术和先进的加工生产技术，那么，要生产出具有如此高精度的大量隐形矫治器会是非常困难的。从无托槽隐形矫治技术出现以来，该技术一直处在不断的进步和发展中，从而可以更好地满足临床医生及患者的需求。

回顾历史可以发现，口腔正畸学的每一次快速发展和进步都伴随着相关关键技术的发展和进步， 无托槽隐形矫治技术的出现顺应了人们追求美观、舒适、健康的现代治疗观。随着这项技术的不断进步与完善，必将会有越来越多有正畸需求的人群从中获益。

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