错

畸形主要表现为牙齿排列异常及上下颌关系失调,可对患者的颌面部形态、咀嚼与发音功能、颞下颌关节功能以及心理社会状态产生不同程度的影响
[1-2]。由于错

畸形多在生长发育阶段逐渐显现,临床上大量患者初诊时正处于替牙列期或恒牙列早期,这一时期既是颅颌面快速生长的重要窗口期,也是家长和患者迫切希望进行干预的阶段
[3-4]。
然而,正畸治疗需求的提前与牙根发育尚未完成的现实情况之间,长期存在明显矛盾
[5]。在替牙列期及恒牙列早期,部分恒牙牙根的根尖形态、牙根长度及根周组织结构尚未成熟
[6]。正畸力是否会干扰牙根的正常发育、增加牙根吸收风险,一直是正畸学领域的核心争议之一
[7]。受此影响,早期观点普遍持较保守态度
[8]。近年来,随着基础研究和临床经验的不断积累,总体证据显示,在常规正畸力与常规疗程下,多数未成熟牙根仍可继续发育并达到接近正常的长度,但过早干预、过大矫治力或不当的大幅度牙移动可能干扰牙根继续发育并增加牙根吸收风险,因此临床上更强调把握时机与轻力原则
[9-11]。然而,对于不同情况的牙齿在牙根发育到何种阶段时适合开始正畸治疗仍不明确:现有研究在研究对象、力学条件、牙根发育评价方法及随访时间等方面差异较大,且缺乏高质量证据对未成熟牙根在正畸力下的生物学反应进行系统阐明。
在缺乏明确官方临床指南的背景下,如何在满足早期治疗需求的同时最大限度降低对牙根发育的潜在不良影响,仍是临床实践中亟待回答的问题。本文拟从多学科、多层级证据出发,对正畸力作用于牙根发育未完成恒牙的影响及相关争议进行系统梳理,总结该领域的研究进展,以期为最佳临床治疗时机的判断及后续研究提供参考。
1 常用恒牙牙根发育分期方法及临床现状
恒牙牙根发育阶段的评估是制定正畸治疗时机和力学方案的重要基础。目前临床及研究中常用的恒牙牙根发育分期方法主要包括Demirjian分期、Moorrees分期及Nolla分期等
[12-13]。其中,Nolla分期因操作简便、重复性较好、适用于常规影像学评估而被广泛应用于临床实践及相关研究中。Nolla分期将牙齿发育过程划分为0~10期,其中7~9期主要对应牙根形成与延长阶段,10期为根尖孔完全闭合
[14]。
临床上通常以影像学显示的牙根长度与最终根长的比例作为是否开始正畸治疗的判断依据
[15]。当前正畸临床中普遍认为,当恒牙牙根发育达到约2/3(对应 Nolla 8 期左右)时,可相对安全地开始正畸治疗。然而,该判断更多来源于临床经验的积累,而非基于高质量医学证据的总结
[16]。截至目前,国内外尚缺乏针对牙根发育未完成恒牙正畸治疗时机的统一官方指南或明确标准
[17-19]。国内仅有部分专家共识指出,在牙根发育未完成时过早施加正畸力,可能干扰牙根正常发育过程并增加牙根吸收的风险,因此建议在牙根基本发育完成后再开始正畸治疗
[20]。现有文献多为回顾性研究或病例报告,并且在分期标准、研究对象等方面存在较大差异。当前已有的临床经验及指南在临床实践中具有一定指导意义,但尚不足以为不同临床情境下的治疗决策提供精细化依据。
2 特殊情况下的正畸需求
尽管“恒牙牙根发育至 2/3 后可开始正畸治疗”的经验性原则在多数常规病例中具有一定适用性,但在部分特殊临床情境下,该原则的局限性逐渐显现。
2.1 阻生牙牵引
对于需要进行阻生牙牵引的患者而言,相关恒牙在牙根尚未发育至 2/3 时即可能出现明确的正畸干预需求
[21]。若过度强调等待牙根发育完成而采取保守策略,可能错失阻生牙萌出的最佳干预时机,进而增加后期治疗的难度,延长治疗周期,甚至影响最终的治疗效果
[22-23]。因此,在此类病例中,单纯以牙根发育比例作为是否启动治疗的唯一判断标准,显然难以满足临床实际需求。
2.2 牙根长度的变异
对于因外伤、严重龋病或感染等原因导致牙髓坏死、牙根发育提前终止的恒牙,其牙根已失去继续发育的生物学潜力
[24]。这类牙齿往往伴随牙根短小、根尖形态异常等结构特点,在正畸力作用下可能面临更高的牙根吸收风险
[25-26]。目前,针对此类牙齿是否适合进行正畸治疗以及如何权衡潜在风险与治疗获益,学界尚未形成一致结论
[27-28]。
此外,短根异常是一种牙根发育障碍,其人群患病率为0.6%~10%,表现为牙根短小圆钝、牙齿根冠比小于1.1,除牙根形态异常外,通常无其他临床症状
[29]。该病约70%累及上颌切牙,常双侧对称出现,亦可涉及上颌前磨牙、下颌第二前磨牙等。短根异常病因尚不完全明确,但并非由牙根吸收所致,临床需注意鉴别
[30]。正畸治疗中,短根异常患者发生牙根吸收的风险更高,应重视对其的诊断和制定更谨慎的治疗计划,对严重病例应视为正畸禁忌证
[31-32]。
3 正畸力作用于牙根发育未完成恒牙的生物学基础
正畸力对牙根发育未完成恒牙的影响基本可从两个方面理解:未成熟牙根对正畸力刺激的反应及其在正畸力下发生牙根外吸收的风险,这两个生物学过程联系紧密、相互影响,涉及较多相同或相关的细胞和信号分子
[33-34]。牙根形成依赖于赫特威氏上皮根鞘(Hertwig's epithelial root sheath, HERS)与牙乳头间充质之间精确的上皮-间充质相互作用,当牙乳头最外层的间充质细胞与HERS内层细胞建立接触后,受HERS来源的信号诱导分化为成牙本质细胞。随后,这些成牙本质细胞在分泌根部牙本质的过程中,逐渐向牙乳头中心方向回缩,并在此过程中形成牙根结构
[35]。因此,牙根的形成直接依赖于成牙本质细胞在HERS的诱导调控下有序生成根部牙本质;牙根外吸收的发生通常需要保护性结构受损(无细胞层、前期牙骨质、牙周膜完整性等)、局部炎症信号上调、募集并诱导单核细胞分化为破牙本质细胞等过程
[36-37]。正畸力的介入会在牙根发育过程中叠加机械与炎症信号,从而干预其生长过程
[38-39]。因此,阐明其细胞与分子基础,是理解临床风险边界的前提。
3.1 正畸力对HERS的影响
HERS不仅决定牙根形态,更是维持根尖发育潜能的关键结构,其结构完整性直接关系到未成熟牙根在外界刺激下的发育稳定性
[40-41]。牙冠形成后,内外釉上皮层共同组成的HERS向根尖方向增殖延伸,指导牙根的形成。其通过分泌多种信号分子诱导牙乳头周边细胞分化为成牙本质细胞,形成根部牙本质基质
[42]。随后HERS逐渐断裂退变,其残余形成Malassez上皮剩余;外层的牙囊细胞接触新生牙本质后分化为成牙骨质细胞,沉积牙骨质并建立牙周附着
[43-44]。音猬因子 (sonic hedgehog, Shh)、Wnt信号通路 (Wnt signaling pathway, Wnt)、骨形态发生蛋白 (bone morphogenetic protein, BMP) 等信号通路在HERS与间充质之间的双向调控中发挥核心作用
[45-46]。除经典发育通路外,外胚层发育不良蛋白A (ectodysplasin A, Eda) 信号亦参与牙根形成的精细调控
[47]。最新的基因敲除研究表明,Eda缺失可影响HERS的增殖方向与空间构型,导致牙根形态异常,提示其在出生后牙根持续发育中具有重要作用
[48]。
机械力对HERS的直接作用机制尚未完全阐明。但近期Zhao等
[49]的动物实验结果显示,正畸力对HERS的影响具有明显的发育阶段依赖性。在HERS结构完整、根尖处于快速发育阶段时,施加短期、轻度正畸力,组织学改变较轻,HERS仍可维持相对连续性,根尖形态能够继续正常塑形。相反,在根形成晚期,当HERS已出现碎片化趋势时,施加相同强度的短期力更易导致根尖缩短及异常根尖形态,该阶段HERS对机械刺激更为敏感,发育潜能已下降。
另有研究发现,合适的正畸力可延迟压力侧HERS在新生牙本质表面的解离过程,从而暂时抑制牙骨质形成,减少成牙骨质细胞分化,进而在一定程度上防止牙根外吸收的发生,该过程主要通过压力侧根尖区域转化生长因子β1 (transforming growth factor-β1, TGF-β1)的表达下调来实现
[50]。TGF-β1是诱导HERS细胞发生上皮-间充质转化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)的关键启动因子,其表达减少导致HERS细胞无法正常启动EMT程序
[51-52]。与此同时,作为上皮细胞骨架标志物的角蛋白14 (keratin 14, K14)在根尖区域维持连续性表达,证实HERS细胞仍保持紧密的上皮结构状态
[53]。
但更应该注意的是,HERS的完整性极易受到机械力的干扰
[54]。过大的正畸力可导致这一关键结构受损,使其无法继续行使引导牙根发育的功能,进而在临床上表现为牙根发育的停滞或形态异常
[50]。
3.2 正畸力对成牙本质细胞的影响
早期研究提出,适度正畸力可能刺激成牙本质细胞活性,促进牙本质沉积,使未成熟牙根在正畸过程中表现出较强的抗吸收能力
[55]。近年来的临床试验研究(Iranian Registry of Clinical Trials: IRCT20170928036471N1)进一步证实,短期轻度机械刺激可促进牙乳头细胞向成牙本质细胞分化,并加快根部牙本质形成,但最终根长仍趋于接近正常发育水平
[56] 。
在分子机制方面,Sheng等
[57]通过三维培养模型及大鼠体内实验证实,Piezo型机械敏感离子通道蛋白1 (Piezo type mechanosensitive ion channel component 1, Piezo1) 的激活可促进牙乳头细胞分化为成牙本质细胞,并抑制家族序列相似蛋白83成员G (family with sequence similarity 83 member G, FAM83G) 的表达,从而解除其对成牙本质分化的抑制作用,促进牙本质基质形成。Piezo1是一种机械门控阳离子通道,可将外界机械刺激转化为细胞内钙离子信号,从而激活下游转录调控网络
[58-59];FAM83G则是一种参与细胞增殖与分化调控的胞质蛋白,被认为是牙乳头细胞分化过程中的负调控因子
[60](ClinicalTrials.gov: NCT05316636)。该研究为解释未成熟牙根在适度正畸力下可能出现“加速性发育”提供了分子依据。然而,这种促进作用具有时间与剂量依赖性,过强或持续时间过长的机械刺激可能通过钙离子超载或激活核因子κB (nuclear factor-κB, NF-κB)炎症通路,转向炎症与牙根吸收等损伤通路
[61]。
3.3 牙根吸收的分子学机制
正畸相关的牙根外吸收是牙骨质与牙本质在破牙骨质细胞及破牙本质细胞介导下发生的病理性矿化组织吸收
[62]。其发生通常需要保护性结构受损(包括前期牙骨质、牙周膜完整性等)、局部炎症信号——特别是核因子κB受体活化因子配体 (receptor activator of nuclear factor-κB ligand,RANKL) /骨保护素(osteoprotegerin,OPG) 比值上调及趋化因子增加、血液中的单核细胞被募集并黏附于暴露的矿化组织表面,最终分化为具有吸收功能的破牙骨质/破牙本质细胞,启动根吸收过程
[63-64]。临床上牙根吸收通常不可逆,若在早期阶段及时停止加力,可能保留部分发育潜能;但当影像学已出现可见吸收时,往往提示HERS及牙乳头组织已受到损伤,牙根继续发育的可能性显著降低
[49,65]。
近期研究发现,Piezo1在牙根吸收中亦发挥重要作用
[66]。使用Piezo1激动剂Yoda1可上调C-X-C基序趋化因子配体12 (C-X-C motif chemokine ligand 12,CXCL12) 及其受体C-X-C基序趋化因子受体4 (C-X-C motif chemokine receptor 4,CXCR4) 的表达,增强淋巴细胞抗原6复合体位点C (lymphocyte antigen 6 complex locus C, Ly6C) 高表达炎性单核细胞的募集,并促进其向M1型巨噬细胞极化,从而加重牙根吸收。通过腺相关病毒沉默Piezo1或使用CXCR4拮抗剂AMD3100阻断该信号轴,均可显著减少炎性细胞浸润并减轻吸收程度。进一步研究表明,白细胞介素 (interleukin, IL) 6是Piezo1活化的上游调控因子,其缺失可削弱相关炎症通路的激活
[67]。
除Piezo1通路外,Tan等
[68]发现,过大的机械力可诱导出现SRY盒转录因子9 (SRY-box transcription factor 9, Sox9) 和聚集蛋白聚糖 (aggrecan, Acan) 双阳性的间充质过渡态细胞亚群。该细胞群通过成纤维细胞生长因子2-成纤维细胞生长因子受体2-细胞外信号调节激酶 (fibroblast growth factor 2 - fibroblast growth factor receptor 2 - extracellular signal-regulated kinase, FGF2 - FGFR2 - ERK) 信号轴与表达基质金属蛋白酶14 (matrix metalloproteinase 14, MMP14) 的巨噬细胞相互作用,促进破骨细胞分化,导致炎性牙根吸收。局部应用负载小干扰RNA (small interfering RNA, siRNA) 的明胶甲基丙烯酰化水凝胶 (gelatin methacryloyl, GelMA) 沉默Sox9表达,可在不影响牙齿移动的前提下显著减轻牙根吸收。
此外,一项临床试验发现,重力下可检测到龈沟液中S100钙结合蛋白A9 (S100 calcium-binding protein A9,S100A9)、细胞外钙敏感受体 (extracellular calcium-sensing receptor,CaSR) 及II型细胞骨架角蛋白1 (keratin, type II cytoskeletal 1,K2C1) 等蛋白表达变化,提示力相关炎症、钙信号、破骨细胞生成及上皮组织损伤可能共同参与正畸相关炎性牙根吸收
[69](ClinicalTrials.gov: NCT04291443)。 NOD样受体家族Pyrin结构域蛋白3 (NOD-like receptor family pyrin domain containing 3, NLRP3) 炎性小体是一种在促进破骨细胞活化及分化、促进正畸牙移动中发挥重要作用的炎症信号复合体
[70]。最新研究发现,其介导的牙周膜细胞焦亡亦参与正畸相关牙根吸收。应用NLRP3抑制剂MCC950可减少破牙本质细胞数量,降低M1型巨噬细胞比例,在维持牙齿移动效率的同时减轻牙根吸收程度
[71-72]。
基于上述研究结果,本文将不同大小正畸力作用下牙根发育未完成牙齿的主要生物学机制总结为
图1,以直观展示适宜正畸力促进牙根发育及过大正畸力诱导牙根吸收的分子机制。
4 未发育完成 / 短根恒牙的力学特征
上述细胞与分子机制在正畸机械力作用下被激活,而不同力学分布模式决定了刺激的强度与空间位置,进而影响发育与吸收风险。不同的牙根形态和施力方向会显著影响牙齿受力时的应力分布特征,牙根长度、锥度及根尖形态和力的角度、方向的改变,会重塑牙齿-牙周支持系统之间的应力分布,从而影响牙齿移动模式及潜在风险。因此,从生物力学角度分析未成熟牙根的受力特征具有重要意义
[73-74]。有限元分析(finite element analysis,FEA)因能够构建三维牙-骨复合体模型,实现不同牙根形态与不同方向、不同大小力的可控模拟,并精确量化牙体及牙周组织内的应力分布,成为研究正畸生物力学的重要工具
[75-76]。
4.1 不同牙根形态造成的应力分布差异
对于不同的牙根形态,Oyama等
[77]采用三维有限元方法,构建了包括上颌中切牙、牙髓、牙周膜及牙槽骨在内的有限元模型,设计了五种牙根形态(正常、短根、钝状根尖、弯曲根尖、吸管状根尖)来分析根尖区的应力分布特征。结果显示正常牙根形态模型在根尖区未见明显应力集中;短根模型应力集中位于根中1/3;钝状根尖模型应力水平较低;弯曲根尖和吸管状根尖模型则在根尖区表现出显著的应力集中。
研究表明,牙根形态异常可在正畸力作用下导致根尖区应力集中,增加牙根吸收的风险。对于不同的牙根长度,另一项有限元研究发现,牙根缩短会改变支抗中心位置,使倾斜趋势加剧,并在牙周膜颈部及根尖区形成应力集中,最终导致较短牙根在施力后更易发生倾斜移动
[78]。另有研究显示,短根牙齿在受到正畸力作用时产生的牙周膜应力更大,但总体应力值仍处于安全范围内(0.018~0.048 MPa)
[79]。
4.2 不同移动方向下的力学特征
除牙根形态外,不同的移动类型也会产生显著不同的应力分布格局
[80-81]。Rodrigues等
[79]利用三维有限元模型模拟了上颌中切牙在健康状态及根尖外吸收(缩短3 mm)条件下,分别施加0.6 N压入、伸长、倾斜及平移四种正畸力,观察到在不同正畸运动方式中,平移运动产生的von Mises应力值最高,提示其存在更高的牙根吸收风险;Moga等
[82]则模拟了压入、伸长、旋转、倾斜和平移5种移动方式,得出的结论是旋转和平移是产生应力最大的移动方式。然而,成熟的临床经验及专家共识普遍认为压低移动与牙根吸收风险关系更为密切,进行压低时需格外警惕
[20,83]。
上述差异可能源于评价指标、模型参数及力学条件设定的不同。有限元分析的结论多以von Mises应力等材料力学指标作为评价终点,而牙根吸收的发生不仅涉及牙周膜局部压应力集中,更与个体易感性、血供受限及多种复杂的生物学反应相关
[84-85]。此外,压低移动虽未必产生最高的整体等效应力,但其应力主要集中于根尖区域,在牙根发育未完成情况下可能导致更高的生物学敏感性
[86-87]。因此,不同研究结果之间并非直接矛盾,而是反映了力学评价指标与临床生物学风险之间的差异。
此外,对于临床中常见的倒置阻生中切牙,往往需要更精细地调整施力角度,以获得更理想的牙根发育效果
[88]。Yang等
[89]的研究结论建议,当倒置角度 > 20°时,牵引力方向宜控制在相对于牙冠长轴100°~ 110°范围内;角度较小时可适当调整至110°~ 120°。
5 牙根发育未完成恒牙正畸治疗的临床证据
5.1 常规正畸治疗
在常规临床情境下,经验性共识认为当恒牙牙根发育达约2/3时即可开始正畸治疗,对应Nolla分期约8期。该阶段牙根已形成一定长度,根尖尚未闭合,具有较好的继续发育潜力,同时牙周支持组织对正畸力的适应能力亦相对较强,已有较多临床研究支持在此阶段启动治疗的安全性。
Wan等
[90]进行的一项回顾性研究显示,对牙根发育未完成恒牙施加常规正畸力,未观察到牙根发育受阻等不良结局,治疗后牙根长度可随生长发育继续增加,而牙根发育完成组则出现根长或根体积下降。 Dodeja等
[91]利用锥形束计算机体层摄影 (cone-beam computed tomography, CBCT) 分别对接受了快速扩弓和固定矫治的牙根发育未完成恒牙进行了三维评估,结果显示未成熟牙根在治疗后均达到了正常根长。另有随机对照研究对牙根发育未完成的前磨牙施加正畸力后进行随访,结果显示受力牙齿最终均可达到理想根长,部分病例在受力阶段甚至表现出牙根发育速率加快的趋势
[56]。上述研究提示,在适当控制力值的前提下,正畸力并不必然干扰牙根的正常发育进程。
5.2 阻生牙牵引
除常规正畸治疗外,阻生牙牵引同样是临床上常见的情境,对阻生牙进行早期干预不仅有利于改善萌出路径、促进牙根发育,也可减少对邻牙的不利影响
[92-93](ClinicalTrials.gov: NCT05629312
[93])。郭苏莹等
[94]对40例牙长轴与对侧同名牙成角 ≤ 90°的单侧埋伏上切牙进行正畸牵引治疗后证实,在对侧同名牙牙根发育未完成时对埋伏上切牙进行牵引,更有利于其牙根生长和牙槽骨的改建。
而对于倒置阻生的上颌中切牙,Wang等
[21]的研究提示,相较于在对侧同名非阻生牙牙根基本发育完成时开始牵引的患者,在对侧牙齿处于Nolla 7~8期时进行阻生前牙牵引,更利于获得理想的根长与根生长量。此外,Maruya等
[95]报告了3例在牙根形成1/2、1/3甚至仅1/4时即开始牵引治疗的病例,最终均可在保持牙髓活力的情况下完成排齐与功能重建。
关于上颌尖牙阻生,多数证据同样显示牵引更适合在生长发育期、牙根未完全形成阶段实施
[96]。此时牙周组织改建能力较强,牙根仍具发育潜力,理论上更有利于生理性萌出
[97-98]。同时,应充分认识到相关并发症风险,包括邻牙骨丧失、根吸收及牙龈退缩等
[99-101]。临床实施过程中需合理设计牵引方向与力值,密切影像学监测,并加强医患沟通及多学科协作,以降低不良事件发生率
[102]。
5.3 特殊疾病患者
颅骨锁骨发育不全(cleidocranial dysplasia, CCD)是一种由Runt相关转录因子2 (runt-related transcription factor 2, RUNX2) 基因突变导致的常染色体显性遗传性骨骼疾病,主要表现为成骨细胞分化障碍,临床上以颅缝闭合延迟、锁骨发育不良及多发性牙异常构成的典型“三联征”
[103-104]。在此类患者中,第二前磨牙常发生错位或萌出异常,单纯正畸辅助萌出成功率通常不理想
[105]。Chen等
[106]开展的回顾性研究分析了影响牵引成功率的因素,结果显示不同Nolla分期之间成功率差异显著,其中Nolla 9~10期失败率明显高于Nolla 7~8期。该结果与Zhao等
[49]的动物实验结果一致,即过晚启动牵引可能反而不利于萌出成功,在牙根发育尚未接近完成时介入可能更具优势。
6 总结与展望
综上所述,尽管现行教材与部分指南在表述上仍趋于谨慎,但近年来积累的大量临床证据显示:在轻力的前提下对牙根发育未完成恒牙启动正畸治疗总体是安全可行的。本文将不同情况下对牙根发育未完成牙齿进行正畸治疗的决策建议整理为
图2。
本领域虽已取得诸多进展,但仍存在明显局限。首先,动物模型中牙根发育节律与人类存在差异,所施加的力值及时间尺度难以完全等比换算;其次,人类研究多为回顾性或小样本观察性研究,缺乏高质量、长期随访的前瞻性数据。由于伦理限制,难以开展严格随机对照试验,但仍可通过多中心前瞻性队列研究、标准化影像评估、数字化三维测量技术等方式,提高证据质量。此外,目前关于牙根发育的评价多集中于根长变化,对根尖形态、牙本质厚度、血供状态及功能恢复的综合评估仍较不足;不同发育阶段力值推荐尚缺乏量化阈值;个体差异(遗传背景、炎症状态、系统性疾病)对风险的调节作用亦未被充分纳入分析。
未来研究可从以下几个方向深入推进:①建立更精细的发育分期与风险分层模型,将影像学、分子标志物及力学参数整合;②借助三维影像与人工智能技术,实现牙根体积与形态的动态监测;③开展多中心长期随访研究,评估早期干预对牙根远期稳定性与功能的影响;④继续探索靶向调控炎症反应或细胞焦亡相关的辅助治疗策略,以降低正畸相关牙根吸收风险。
综上所述,恒牙牙根发育未完成阶段启动正畸治疗并非绝对禁忌,而是一项需要在生物学活性、力学条件与临床需求之间寻求平衡的治疗决策。现有研究总体提示,与牙根发育完成的牙齿相比,牙根发育未完成的恒牙在正畸治疗过程中发生明显牙根吸收的倾向较低,可能具有相对更强的抵御牙根吸收的能力。随着基础研究与临床证据的不断积累,未来有望实现更加精准、安全、个体化的治疗策略,为儿童青少年患者提供兼顾发育潜能与长期稳定性的正畸治疗方案。
Generative AI statement
Figure 1 in this manuscript was created with Affinity for China 3.2.1, version 3.2.1; Serif (Europe) Ltd., Nottingham, UK. The authors reviewed and edited the output and take full responsibility for the figures. No other generative AI technology was used in the creation of this manuscript.