牙齿阻抗中心位置变化对正畸治疗的影响

牙齿阻抗中心位置变化对正畸治疗的影响

摘要

口腔正畸学与生物力学息息相关，而阻抗中心是正畸牙精确移动的基础。正畸牙移动的最佳方式是整体移动，为达此效果，牙齿施力点必须穿过牙齿的阻抗中心，因此，研究牙齿的阻抗中心尤为重要，也是临床中的难点。本文以阻抗中心为核心，对影响阻抗中心位置变化的因素、阻抗中心在正畸治疗中的应用等作一综述。

关键词 阻抗中心；正畸治疗；影响因素

牙齿的阻抗中心类似于一个自由物体的质心。它是从刚体力学领域引出的一个术语[1]。物体在受到单一力的作用时是否会出现倾斜或整体运动，主要取决于物体的阻抗中心以及力矢量与阻抗中心之间的距离[2]。

如果能准确地确定阻抗中心的位置，可以大大提高牙齿移动的效率，为矫治方案的设计和实施提供理论支持。

01
牙齿阻抗中心的位置
PART ONE
计算单根牙阻抗中心位置的公式为Y=3h/5 (h为根长)。单根牙和多根牙的阻抗中心位置不尽相同，之前的研究人员普遍认为，单根牙的阻抗中心位于从牙槽嵴顶到根尖距离23%~38%的位置，多根牙的阻抗中心位于根分叉处向根方1.0~2.0 mm处[3]。

Jang[4]利用有限元研究发现，当切牙唇倾角度正常时，4个上前牙的阻抗中心位于侧切牙远中6mm处。整个下颌切牙段阻抗中心位于牙弓舌侧6mm、根尖13.0 mm处，下颌切牙与尖牙段则位于牙弓舌侧8.5 mm、根尖下13.5 mm处；后牙段阻抗中心则位于牙槽嵴顶根方0.48-0.53 mm处，随牙位组合(4~7， 5~7， 6~7， 6号牙)变化，矢状向位置主要位于第一磨牙根部[5]。

02
阻抗中心位置改变的影响因素
PART TWO

2. 1 牙槽骨高度降低对阻抗中心位置的影响
Pluu[6]认为，阻抗中心的位置不仅取决于牙齿的解剖结构和特性，还取决于它的环境(如牙周韧带、周围的骨头、邻近的牙齿)，阻力中心位置的变化与牙根形状、牙槽骨丢失量和根尖吸收量的变化有关。

牙槽骨丢失量受多方面因素影响，包括自身解剖特点，牙周组织吸收导致牙槽骨高度降低等，缺牙对牙槽骨高度的降低是一个非常关键的因素[7]。

牙周炎是导致牙槽骨病理性吸收的主要疾病，牙槽骨吸收程度各异，平均牙槽骨高度降低2～5 mm不等[8]。Geramy[9]实验发现，当上颌中切牙牙槽骨高度降低1 mm、2.5 mm、5 mm、6.5 mm、8 mm时，该牙的阻抗中心距牙槽嵴顶的距离由最初的5.44 mm降至4.57 mm、3.72 mm、2.65 mm、1.94 mm、1.48mm。

通过有限元分析，随着牙槽骨丢失，阻抗中心向根方移动，距牙槽嵴顶的距离减小，但不会超出牙槽嵴顶。随着牙槽骨吸收，阻抗中心沿根方移动的量近似线性趋势。骨质流失导致阻抗中心根方移位。

骨质流失导致牙体整体运动所需的M／F比增加，8 mm的骨质流失使牙体产生整体运动所需的M／F比由-8.44增加到-12.46。

Noriaki Yoshida[10]通过磁感线研究成功计算出随着牙槽骨降低阻抗中心的位移趋势，佐证了上述观点。Choy[11]认为，牙槽骨丢失与阻力中心变化之问的关系几乎是线性的。但阻抗中心相对于牙根总长度的相对位置在40.1％～41.8％之间保持稳定。当牙槽骨吸收超过根长的1／2时，阻抗中心会向根方移动，正常的正畸力就会产生更大的力矩，会增加牙根吸收的风险[12]。

2.2 不同牙根形态对阻抗中心位置的影响
牙根的形态也决定了阻抗中心的位置关系，包括牙根的长度、宽度、弧度及粗细程度等。Choy[11]通过有限元研究分析得出，阻抗中心在标准的卵圆形牙根中的位置为根长的41.8％(近根尖1/3)处，矩形根的位置为根长的50.0％处，较圆钝的根尖中占根尖比例的43.9％，锥形根中占牙根比例的39.0％，三角形根中比例为33.0％。

研究[12]表明，随着根尖形态越细尖，正畸牙的阻抗中心是往根方移动的，虽然根的宽度和长度保持不变，但它还是受到根的解剖形状的影响。由于上颌磨牙有三根、下颌磨牙有两根，上颌牙根的颈1／3区域更发达，很可能导致上颌牙列的阻抗中心位于牙冠颈1/3和中1/3的交界区域，而下颌牙列的阻力中心位于更根尖的区域。

阻力中心的前后位置上，由于上颌前牙的倾斜度比下颌前牙大，以及上颌前牙的尺寸比下颌前牙大，所以上颌前牙列阻抗中心的位置在第二前磨牙牙根附近，但下颌牙列的阻力中心似乎位于第二前磨牙和第一磨牙之间[5]。Martin[13]利用有限元分析发现，舌根较大的话，该牙阻抗中心位置也会向冠方移动。

牙槽骨附着水平变化将导致阻抗中心改变，随着牙槽骨高度的丧失，临床冠根比例增大，阻抗中心向根方移动，牙齿移动时牙根吸收风险增加[14]。何梦佳等[15]讨论得出，随着牙根数目增加、骨内牙根长度增加、根分叉角度加大，阻抗中心向根方移动。

2.3 牙根吸收程度对阻抗中心位置的影响
Choy[11]利用有限元分析得出，随着根尖吸收量的增加，阻力中心向冠方移动：根吸收 2 mm时，阻抗中心距托槽位置为 11.7 mm；根吸收 6 mm时，阻抗中心距托槽位置降低至 10.2 mm；根吸收 12 mm时，阻抗中心距托槽位置为 7.4 mm。上述实验阻抗中心距离托槽位置并不是线性关系，可能是因为牙根吸收后形状改变，牙根在牙槽骨中的体积也大大减少，造成了这一非线性关系。

03
阻抗中心在正畸治疗过程中的应用
PART THREE

3.1 阻抗中心在固定矫治技术中的应用
在治疗过程中，准确识别阻力中心的位置对于预测牙列的运动和保证牙列的有效运动变得越来越重要[16]。王柏南等[7]认为，只有通过牙齿阻抗中心的正畸力或与等效的力矩作用于牙冠才能实现牙的整体移动。

王建凯[18]认为，无论是何种矫治器，矫治力或等效力矩与牙齿阻抗中心的关系决定了牙移动的方式。在前牙回收的过程中，对阻抗中心施加的力是决定前牙移动方式的关键。

Koyama[19]提出，种植钉打在第二前磨牙和第一磨牙之间的区域，临近牙槽嵴顶的区域，内收前牙时，施加的力接近上牙列阻抗中心的下方，使得磨牙回收的过程中同时被压低，可以解决露龈笑等问题。

吴佩蓉[20]认为，利用摇椅或平直弓丝并配合高位牵引来内收前牙时，施加的力会更加接近全牙列的阻抗中心。张欣钰[21]发现，长臂牵引钩的应用可以使牵引力的力矩通过牙的阻抗中心，使牙更接近整体移动。牙齿的压低是临床矫治的一个难点，临床上通常利用种植体来实现牙的压低。

storey[22]认为，采用微种植支抗钉压低上前牙可实现绝对压低。种植钉施加的力矩通过阻抗中心的唇侧，这会造成垂直方向上的分力，会导致牙的压低[23]。当牵引力线经过上颌骨阻抗中心上方时，上颌骨会发生顺时针旋转。

白璐[24]通过实验分析出牵引力线经过上颌阻抗中心下方时，上颌骨会发生逆时针旋转。Moon-Bee[25]认为，临床上阻抗中心可作为规划下颌后牙或节段三维运动的有用参考。施加的力合成为单个通过阻抗中心的力，可以实现牙的整体移动[26]。

Sung等[27]应用有限元法模拟前牙的整体内收移动，发现通过改变牵引钩和种植钉的位置可以使力矩方向接近阻抗中心，前牙更接近整体内收移动。利用有限元分析发现特殊的三角形牵引钩配合微种植体支抗可以使力通过阻抗中心，实现前牙整体内收[28]。

3.2 阻抗中心在无托槽隐形矫治技术中的应用
杨璐等[29]认为，上颌尖牙、前磨牙设计优化控根附件、垂直矩形附件，牙齿阻抗中心和受力方向接近一致，使得下前牙接近整体内收移动。

杨婉琪[30]应用有限元分析，发现其独特设计的悬垂型附件能比常规附件更接近整体移动，这是因为该附件所带来分力的力矩更靠近牙齿的阻抗中心。

郭人铭[31]在对隐形矫治器研究中发现，在尖牙上设置牵引臂进行牵引产生的力矩方向接近阻抗中心，使尖牙更接近整体移动。

Jiang T[32]报道了预测和实现的运动类型之间缺乏相关性，他们通过观察治疗前和治疗后的锥束计算机断层扫描发现：当设定牙根扭矩时，100％的牙齿都实现了这种类型的牙齿运动；当牙根运动被编程时，只有56％的门牙实现了这种类型的运动。

Julia[33]胡认为，使用Invisalign移动牙根是可行的，但不像C1inCheck建议的那样可预测。此外，实现的根移动量平均大大低于预测。当计划进行大量的根移动时，建议使用垂直矩形附着体，它们的存在可以使力矩更接近阻抗中心。

总结与展望
阻抗中心贯穿着正畸治疗的全过程，阻抗中心位置的变化受多方面因素影响。牙槽骨高度的降低会导致阻抗中心向根方移动，牙根的形态和牙根吸收量也会导致阻抗中心的位置变化。

矫治过程中对牙槽骨吸收的正畸牙应注意使用轻力以达到理想的力矩控制，防止牙过度倾斜移动。在正畸临床矫治中，精确定位牙齿阻抗中心，恰当控制力与力矩的比值，可以精确地控制牙齿的移动方向，减少牙齿的往复运动和牙根吸收，以获得更好的治疗效果。阻抗中心在正畸生物力学中是一个研究的要点。

随着三维有限元技术的发展，可以对阻抗中心进行精确定位，更精确地控制牙齿移动。目前对阻抗中心的研究限于体外研究，未来随着科技的发展，利用大数据、生物仿生技术结合三维有限元将更精确地定位阻抗中心的位置，为正畸牙移动提供技术支持。

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*本文来源于网络

作者：赵健，于国洋，冯燕妮，朱芮蝶，冯丽芳，张彬园

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