【述评】自锁托槽的临床应用及相关问题

专家简介

专家介绍：赵志河，博士，教授，博士生导师。现任四川大学华西口腔医学院副院长，中华口腔医学会口腔正畸专业委员会前任主任委员，中国医师协会口腔医师分会副会长，中华口腔医学会理事及口腔医疗服务分会副主任委员，成都市医学会口腔专科分会主任委员。《中华口腔医学杂志》、《华西口腔医学杂志》等国内核心期刊编委，《International Journal of Oral Science》编委。全国百篇优秀博士论文导师，“国家级精品课程”及“国家级精品资源共享课”《口腔正畸学》负责人。主编《口腔正畸学》（教育部、国家卫生计生委全国高等学校五年制本科口腔医学专业“十二五”规划国家级数字教材）等著作9部，参编专著18部。主持了7项国家自然科学基金研究项目，其中1项重点项目。发表专业论文200余篇，其中被SCI、EI收录近100篇。主持研究的“口腔正畸牙移动生物力学机制基础及临床应用的系统化研究”获教育部科技进步奖一等奖。

［摘要］　自锁托槽系统是近年来正畸医师关注的焦点之一。和传统托槽系统相比，自锁托槽的摩擦力低，能提供持续性轻力，对转矩控制良好。此外，还具有减轻疼痛，缩短椅旁时间，减少就诊次数，利于牙周健康等特点。与此同时，自锁托槽也存在着不利于改正牙齿扭转，没有明显的扩弓优势等问题。本文从临床出发，结合作者的经验，阐述自锁托槽系统的优势与局限性，展望其未来发展趋势，以期为正畸医师的临床应用提供参考。

［关键词］　自锁托槽；摩擦力；转矩；扩弓

    口腔正畸学的历史也是一部矫治器和矫治技术的发展史。传统的托槽使用结扎丝或者弹性橡皮圈结扎不仅费事、费时，且容易出现结扎丝扎嘴的情况。1935年，美国纽约医生Stolzenberg发明了世界上第一个方丝弓自锁托槽—Russell托槽，成功加快了换丝速度［1］。Wildman医生于1971年发明的“Edgelok”自锁托槽取得了小范围的商业成功，但同时期问世的弹性橡皮圈因为价廉而成为众多正畸医生的首选，并且当时能提供持续轻力的高性能合金弓丝还未出现。1980年Hanson医生发明的“Speed Bracket”取得了更大的商业成功，但同样因为高性能合金弓丝的欠缺而不能被称为完善的被动自锁托槽系统。20 世纪90 年代出现的经典自锁托槽系列包括Time、Damon SL 及TwinLock 托槽［2］。此后，正畸自锁托槽系统进入快速发展的时期，产品更新换代更加迅速且愈趋成熟，临床运用越来越广泛，并凭借其显著的临床效果和突出的诸多优势获得了正畸医师的青睐。目前常用的自锁托槽系统包括进口的Damon、SmartClip、Empower、BioQuick、Masel、Tomy、Time、GAC，以及国产的普特、西湖、新亚、奥杰等。

    自锁托槽颠覆了传统的托槽结扎方式，利用弹簧夹或滑盖将弓丝固位于槽沟内。弹簧夹式自锁托槽可通过自身的弹簧夹对弓丝产生一个弹性压入力，该压入力持久，且不会老化和失去弹性，故又称主动型自锁托槽。滑道式自锁托槽对于弓丝没有弹性压入力，只是被动地通过滑盖的关闭，使之成为封闭的滑道，限制弓丝脱出，故又称被动型自锁托槽。

    本文将从贴近临床的角度，详细阐述自锁托槽系统的特点，展望其发展趋势，以期读者对正畸自锁托槽系统有较全面的认识。

1　自锁托槽的优势

1.1　低摩擦力和轻力矫治

   正畸治疗中要使牙齿移动必须克服摩擦阻力，因此需要对目标牙施加更大的力。但当矫治力过大时，牙周膜毛细血管塌陷或被压闭，血流受阻，导致牙槽骨出现玻璃样变，牙齿停止移动。实现持续性有效轻力矫治一直是正畸医师追求的目标，而减小摩擦力则成为了一种重要途径。Voudouris等的实验表明，使用弹性结扎圈的传统托槽摩擦力最高，使用金属结扎丝的传统托槽摩擦力次之，主动自锁托槽摩擦力适中，被动自锁托槽摩擦力几乎没有。主动自锁托槽比传统双翼托槽的摩擦力减少了56.7%。被动自锁托槽比传统双翼托槽减少了99.5%。分析可知，摩擦力=正压力×摩擦系数，自锁托槽与弓丝的摩擦系数小于橡皮圈或结扎丝，而橡皮圈或结扎丝必然会对弓丝和托槽产生正压力，增大摩擦力［3］。当弓丝较细使封闭的槽沟内存在余隙时，主动和被动自锁托槽的摩擦阻力均可忽略不计。而入槽的弓丝较粗时，由于托槽结构设计的不同，主动自锁托槽产生的摩擦力大于被动自锁托槽，但两者均小于传统托槽［4-5］。其他人的研究也表明，在不同轴倾角下，自锁托槽的摩擦力都显著低于非自锁托槽［6-7］。同样，在各种转矩下，大多数自锁托槽的摩擦力也小于非自锁托槽［8］。

    也有研究者开发更贴近临床真实情况的测量模型和方式研究托槽摩擦力。例如Badawi等运用多轴力传感器对双侧尖牙低位的病例分别测量传统托槽和被动自锁托槽对牙齿的作用力和转矩。该多轴力传感器中每一个力传感器将力冲动转化成施加到牙齿上的作用力。结果表明传统托槽产生显著的摩擦力，需要使用较大的矫治力，并且对尖牙除垂直向作用外，还产生了其他方向上的牙移动。而被动自锁托槽使用同样的弓丝只需较轻的力，并且对尖牙产生了较单纯的垂直向作用［9］。传统托槽结扎可能会产生前牙唇向散开的效应，被动自锁托槽不需要结扎而使弓丝能向远中滑动，使尖牙移动至牙弓中。Kim等［10］使用其设计的个性化Typodont及测量仪器测量在初始排齐整平阶段托槽对弓丝的压力，发现自锁托槽可以在弓丝完全入槽的情况下，不给弓丝施加多余的力。

    由此可见，弓丝与自锁托槽系统间的摩擦力显著小于传统托槽，使轻力的使用变得持续高效。此外，自锁托槽系统通过减少牙列前部和中部的摩擦力而减少了后牙支抗的浪费［3,11］。这有利于整体内收前牙，防止支抗丧失。

1.2　控制转矩

    实验表明，主动自锁托槽在表达转矩上优于被动自锁托槽，而这两者均优于传统托槽［9,12］。在拔牙病例关闭间隙阶段，如果使用主动自锁托槽（0.022英寸×0.027英寸（0.558 mm×0.686 mm）槽沟），粗不锈钢弓丝（0.019英寸×0.025英寸（0.483 mm×0.635 mm）的不锈钢丝，下同）受到的压应力使其与槽沟更加紧密贴合，会增加弓丝与槽沟之间的摩擦力，影响间隙的关闭，因此主动自锁托槽不宜使用0.019英寸×0.025英寸（0.483 mm×0.635 mm）或更粗的不锈钢丝；如果使用被动自锁托槽（0.022英寸×0.027英寸（0.558 mm×0.686 mm）槽沟），粗不锈钢弓丝在被动自锁托槽内有10°~15°的“转矩余隙”，不利于转矩控制，对于前牙本身较内倾或直立需要转矩控制的患者，要在弓丝上施加额外转矩以抵消“转矩余隙”［13］。对于不需要关闭间隙，前牙需要转矩控制的非拔牙病例，可以使用主动自锁托槽，工作弓丝也要使用到0.019英寸×0.025英寸（0.483 mm×0.635 mm）或更粗的不锈钢丝。此外，高转矩和低转矩自锁托槽的出现，为临床工作提供了更灵活的选择。低转矩托槽可预防切牙发生不希望的唇倾，适用于伴轻中度拥挤的不拔牙矫治病例，长时间Ⅱ类牵引的下切牙，腭向错位、需要整体移动的侧切牙等情况。高转矩托槽可预防切牙发生不希望的舌倾，适用于需内收前牙的拔牙矫治病例，需内收前牙的散在间隙病例以及长时间Ⅲ类牵引的下切牙等情况。

1.3　提高临床效率

    自锁托槽系统的设计初衷便是通过减少弓丝结扎时间来提高临床工作效率。实验研究表明自锁托槽取弓丝和上弓丝的速度比传统托槽平均提高了近一倍，且弓丝越粗，操作时间差别越大。自锁托槽因不需要结扎托槽，操作简便，大大节约了椅旁时间［14-15］。

1.4　缩短疗程

    理想的托槽系统既能达到良好的疗效，又可以节省治疗时间。人们希望自锁托槽免去结扎能实现更好的滑动，进而缩短正畸疗程。有研究表明和传统托槽相比，自锁托槽的疗程平均可以缩短4~6个月，就诊次数平均减少4~7次［16-17］。但Mile的前瞻性实验结果表明，在前期排齐阶段，自锁托槽在提高治疗效率方面没有优势［18-19］。Scott等［20］进行的多中心随机对照实验也得到了相同的研究结果。说明自锁和传统托槽在排平整齐阶段的疗程长短上没有差别。

    Proffit［21］提出，太频繁地加力会削减组织修复的时间，对牙齿和牙槽骨造成伤害，而延长复诊时间则可以减小或者防止这种伤害。因此，自锁托槽提倡2月复诊一次，减少患者就诊次数。

1.5　利于牙周健康

    口腔正畸学发展至今，正畸医师不仅应考虑“矫正牙齿不齐”，更应综合考虑牙列的功能、美观及牙周健康问题。研究发现，佩戴传统托槽的患者，其各项牙周指数及口腔异味的发生率均高于自锁托槽，而佩戴自锁托槽可以减少口腔细菌包括链球菌的滞留［22-24］。但近年来也有研究指出，自锁托槽并不能减少唾液和菌斑中的变异链球菌、乳酸杆菌含量，对下前牙牙周健康的影响没有差别［25-27］。究其原因可能是托槽本身的开闭机制为局部菌斑的滞留提供了额外的机会［28］。

    虽然自锁托槽是否比传统托槽有利于降低致病菌含量尚存争议，但其实现的轻力矫治不压闭牙周膜血管，利于牙周组织进行有氧代谢和生理性改建。与此同时，传统托槽结扎用的结扎丝易划伤患者黏膜，引发黏膜溃疡。相较之下，自锁托槽更利于维护牙周健康，对于牙周状况原本不理想的患者更应该考虑选用自锁托槽系统进行正畸治疗。

1.6　减轻疼痛

    疼痛是正畸治疗中最常见的不利反应之一。有研究指出，疼痛已成为中止正畸治疗的首要原因［29］。通过对正畸患者疼痛程度的调查，研究者发现初始佩戴托槽后，自锁托槽矫治产生的疼痛和不适远低于传统托槽。这可能和低摩擦力托槽以及超弹镍钛弓丝能提供轻力矫治有关［30］。传统托槽更多产生的是持续性疼痛，而自锁托槽主要在咀嚼进食时产生短暂性疼痛［31］。

2　自锁托槽的局限性

2.1　不利于改正扭转

    传统托槽可以采用单翼结扎、旋转垫等方法纠正扭转牙，自锁托槽普遍较窄是矫正扭转的不利因素。此外，Pesce等［32］的悬臂梁实验显示，自锁托槽在排齐阶段控制扭转的效果和槽沟深度有关，槽沟越浅的托槽控制扭转的效果越好，因为如果弓丝在颊舌向没有完全和托槽贴合，就会削弱对扭转牙的控制。

    在临床操作上，使用较窄的自锁托槽需要对扭转牙采用“旋转粘结法”进行“过矫正”。例如近中舌侧扭转的牙在粘结托槽时，应将托槽定位在临床牙冠中心偏近中处，以利于纠正扭转并维持疗效。而使用粗丝可以减少在颊舌方向上的晃动，更好地改正扭转。

2.2　跟传统托槽相比没有明显的扩弓优势

    张东平等［33］的Meta分析指出，在轻中度拥挤非拔牙矫治的病例中，自锁托槽系统的扩弓效果在上颌第一前磨牙和下颌第一磨牙区优于传统托槽，在上下颌尖牙区等处无显著差异。国外研究者进行的多中心随机对照实验结果显示，对于上颌中轻度拥挤的患者，主动、被动自锁托槽和传统托槽扩弓效应的程度和产生时间均无显著差异［34-35］。Chen等［36］纳入16项临床实验进行的系统评价结果也支持这一结论。由此可见，自锁托槽系统和传统托槽系统相比，没有明显的扩弓优势。

3　自锁托槽的发展趋势

3.1　托槽美观性的改进

    陶瓷自锁托槽和舌侧自锁托槽的出现既保留了金属自锁托槽的优点，又满足了对美观性有较高要求的患者。单一材料难以满足托槽对各项性能的需求，复合材料自锁托槽应运而生。Orikasa等采用CaO、P2O5、Al2O3、Li2O等成分复合成一种钙磷晶体玻璃。此种材料不仅美观,还兼具良好的机械强度及生物相容性, 是制作正畸托槽的理想材料［37］。

3.2　托槽技术的创新

3.2.1　自锁托槽的开闭锁方式及稳定性　有的自锁托槽的弓丝有时会自动弹出，影响疗效，延长疗程。

3.2.2　滑盖、弹簧片　自锁托槽的开闭部件设计精密，但反复开关易损坏，而损坏后不易更换和修理。例如有的主动自锁托槽的弹簧片有时在治疗后期不便于开闭。

3.2.3　槽沟的清洁　槽沟内的软垢结石等影响弓丝入槽和转矩的表达。

    自锁托槽系统因为摩擦力低能提供持续性轻力，同时便于控制转矩，能缩短椅旁时间，能提高矫治效率等优点受到医生的青睐。另一方面，也因为能减轻疼痛、提高舒适度、便于清洁、减少就诊次数而受到患者的喜爱。自锁托槽达到了舒适、健康、高效、美观的要求，经过继续发展不断完善必将完全代替传统托槽。

    致谢：感谢李沛霖对本文的帮助！