与 Herbst 矫治器治疗相关的牙骨骼变化

1. 背景技术II类错合畸形在世界范围内非常普遍，并且它是开始正畸治疗的主要原因。 这种类型的咬合不正可能仅限于牙槽骨区域，但大多数 II 类患者表现出强烈的骨骼成分导致咬合不正，包括最常见的下颌骨后缩和下前牙区高度增加。 随着下颌骨缺损严重程度的增加，正畸医生面临着适当治疗潜在骨骼问题的挑战。

   对于成长中的患者，几十年来一直提倡使用固定和可拆卸的下颌前移矫治器。 各种固定式 Herbst 矫治器设计已获得全球认可，因为它们消除了大多数主要的患者依从性因素。 今天，Herbst 矫治器 (HA) 是迄今为止在美国使用最频繁的下颌跳跃装置，制造的 Herbst 矫治器比所有其他功能矫治器的总和还要多。

   Herbst 矫治器最初由 Emil Herbst 在 20 世纪初推出，但直到 70 年后由 Hans Pancherz 重新推出才获得世界范围的临床认可。 从那时起，特别是 Pancherz 及其同事开展了大量关于 HA 的临床和科学研究。

   二维头影测量研究报告，与匹配的未治疗对照相比，HA 后下颌骨的长度和下颌骨的向前位移增加。 平均而言，在 Herbst 矫治器治疗后，可以观察到下颌骨长度增加 2 毫米（从 Gonion 到 Pogonion 测量）和 SNB 角改善 1.5 度。

   对实验动物的研究提供了实验室环境下下颌骨前移时髁突、前支和关节窝变化的组织学证据。 先前的报告显示，在使用 Herbst 矫治器推进下颌骨的猴子中，髁突软骨的增殖增加。 这些适应主要发生在髁突的后部和后上部区域。 他们还报告了在实验早期沿下颌支后缘的大量骨沉积，以及关节窝关节盂后棘前表面的大量新骨沉积。 然而，应该注意的是，后关节盂脊柱在人类中的定义并不明确。

   使用磁共振成像 (MRI) 和侧位 X 光片进行的临床研究表明，Herbst 疗法可能会导致下颌骨髁突和关节窝发生变化。 已经证明，在 Herbst 疗法之后，可以在关节盂后棘的前表面看到一些关节窝重塑，这导致关节窝在向下和向前的方向上重新定位。 但 Herbst 患者的这种窝适应不如实验动物广泛，反应明显存在许多个体差异。

   尽管大多数 Herbst 研究在骨骼和牙槽适应的范围上趋于一致，但仍然存在一些问题：

   • 治疗性下颌骨前移可以实现多少下颌骨生长？
   • 发生多少下颌旋转和骨骼咬合张开？
   • 有多少原始下颌前移是长期保持的？
   • 下颌前移后关节窝是否有适应性行为，窝内发生骨改建。

   在过去十年中，开发了一种使用 3D 虚拟建模的新方法，允许改变评估与生长和治疗相关的骨骼变化的范式；这项技术为牙颌骨科的科学研究开辟了新的视野。 最近，美国正畸医师和牙面矫形外科杂志发表了第一份关于 Herbst 治疗的 3D 报告，这是一项试点研究，其中将 7 名使用 Herbst 矫治器治疗的 II 类受试者与 7 名使用固定矫治器和颌间弹力器治疗的 II 类受试者进行了比较。 据报道，与用于比较的 II 级患者相比，接受 Herbst 治疗的 II 级患者显示出髁突和关节窝的前移以及上颌约束。

   本前瞻性对照临床试验的目的是研究接受 Herbst 矫治器治疗的 II 类患者下颌骨和关节窝的骨骼变化，使用 3D 虚拟模型与包含 II 类受试者的对照组进行比较。

2. 患者和方法 b.1) 研究设计

这是一项有干预的非随机对照临床试验。 计划分为两组： 1）使用 Herbst 矫治器（HAG）治疗的 II 类咬合不正受试者；和 2) II 类咬合不正受试者仅接受牙齿排列治疗。 两组的骨骼成熟阶段、咬合不正类型、实足年龄和性别相匹配。 结果评估者没有盲法。 出于伦理考虑，比较组将由 II 类受试者组成，他们需要在矫形治疗阶段之前对牙齿进行预先对齐和整平。

b.2) 参与者——收集数据的环境和地点 治疗在米纳斯吉拉斯天主教大学正畸诊所（巴西贝洛奥里藏特）进行。 这是一所私立大学，但患者多为低收入人群。 数据从 2013 年 8 月开始收集，并于 2015 年 9 月完成。

b3) 样本量 根据 Pancherz 等人28 报告的 1.85 mm 标准差、0.05 的 α 显着性水平和检测 1.5 mm 变化的 0.80 功效，计算出每组 25 名患者的初步样本量。

因此，有 25 人在治疗开始时接受了 Herbst 矫治器，并进行了一步完全激活 - Herbst 矫治器组 (HAG)；而 25 名骨性 II 类咬合不正个体，具有 HA 治疗的指征，但具有其他临床条件，需要在 HA 插入之前进行预先治疗，已分配到 CG。 这两组人的实际年龄（12 岁到 16 岁之间）、骨骼成熟阶段和牙齿发育阶段（恒牙列）相匹配。

b4) 器具设计

Herbst 矫治器设计包括双侧伸缩臂（巴西普雷图河畔圣若泽的 3M Abzil）与定位在上颌和下颌弓中的枢轴铰接。 枢轴被焊接到刚性悬臂线（0.040 英寸不锈钢）上，从下部第一恒磨牙带（TP Orthodontics，La Porte，IN）延伸到下颌骨的尖牙区域。 在上颌弓中，枢轴被焊接到第一恒磨牙上的带上。 Hyrax 扩张器（Morelli Ortodontia, Sorocaba, Brazil）和 .040-in HA 结构中添加了不锈钢 (SS) 下舌弓，以提高矫治器稳定性和横向尺寸控制。 两个 .028 英寸 不锈钢丝被用作第二恒磨牙的咬合托，以避免它们在激活后被挤出。 当咬合支托干扰咬合以避免咬合张开时，将其移除。

b5) 注册方式

锥形束计算机断层扫描 (CBCT)、口内图片和口外图片已在 HAG 的三个时间点（T0、T1 和 T2）和 CG 的两个时间点（T0 和 T2）中收集)，作为这些临床治疗的正畸记录的常规方案。

b6) 测量方法

分析连续 CBCT 图像以评估 T0、T1 和 T2 之间的变化，包括使用 ITK-SNAP（开源软件，www.itksnap.org）的 3D 分析方法； SLICER（开源软件，www.slicer.org； 和 VAM - Vectra 分析模型软件版本 3.7.6（Canfield Scientific Inc.，Fairfield，NJ）。 三维图像分析程序包括：（1）扫描的近似； (2) 3D标签模型构建； (3) 基于体素的图像配准； (4) 使用 3D 网格表面模型进行定量和定性评估。

将使用点对点地标测量（VAM 软件）和虚拟分析（SLICER 软件）对颅底、上颌骨和下颌骨的 3D 表面模型之间的位置变化进行定量评估。

交互式视觉分析包括使用不同时间点的 3D 表面模型的半透明叠加进行定性评估的图形显示，以及使用颜色编码的表面距离图对表面位移进行定量评估。 所有视觉分析评估都将使用 SLICER 软件中的两个模块（模型到模型距离和形状人口查看器）执行。

基于体素的前颅窝配准将用于评估上颌和下颌移位/关节窝重塑；将对下颌联合进行区域配准，以评估下颌生长和下颌牙齿变化；将对上颌前牙区域进行区域配准，以评估上颌生长和上颌牙齿变化。

b7) 分析方法

对于主要和次要结果测量，将使用社会科学统计软件包 (SPSS) 软件（伊利诺伊州芝加哥市 16.0 版）。 将为两组提供描述性统计数据。 两组之间的统计差异将通过Mann-Whitney检验（HAG和CG的平均值差异之间的比较）来计算。 每组内变化之间的比较将使用 Wilcoxon 检验进行。