《Frontiers in Bioengineering and Biotechnology》：Three-dimensional finite element analysis of the effects of different distal-end aligner designs on maxillary premolar distalization
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本項研究通過三維有限元分析（3D-FEA），系統評估了在上前磨牙遠中移動（distalization）過程中，不同遠中端矯治器設計（distal-end aligner designs）對已遠中移動磨牙的防止近中復發（mesial relapse）及整體治療效率的影響。研究揭示，在第二前磨牙遠移階段，移除U7（上頜第二磨牙）和U6（上頜第一磨牙）遠中面覆蓋（distal non-coverage），以及在第一前磨牙遠移階段，同時移除U7、U6和U5（上頜第二前磨牙）的遠中面覆蓋，可有效減少已移動牙齒的近中復發，從而更好地保護后部支抗（posterior anchorage），維持遠中移動所獲得的間隙。
在正畸治療中，隱形矯治器因其美觀、舒適而日益普及。對于Ⅱ類錯??患者，上頜順序遠中移動（maxillary sequential distalization）是一種通過依次遠中移動磨牙和前磨牙來獲得間隙的常見策略，用于解除擁擠、矯正磨牙關系和改善面型。然而，臨床實踐表明，隨著后續牙齒的遠中移動，已經到達預定位置的磨牙可能出現近中復發（mesial relapse），這消耗了之前獲得的間隙，并降低了整體治療效率。本研究旨在探討在上前磨牙遠中移動階段，不同的遠中端矯治器設計對防止牙齒復發及保護支抗的潛在效果。
1 引言
隱形矯治器作為全覆蓋式矯治器，能提供更均勻的力分布，理論上有利于整體移動（bodily tooth movement），其在磨牙遠中移動方面的早期研究報告了高達87%的有效率。然而，更近期的三維影像研究揭示，當評估完整的順序遠中移動階段時，最終的實現率顯著降低。例如，第一磨牙的最終遠移達成率僅為36.48%，第二磨牙為41.94%。全牙弓順序遠中移動整體效率降低可能歸因于兩個因素：因切牙唇傾導致的前部支抗喪失，以及已遠中移動的磨牙近中復發導致的后部支抗喪失。
臨床上，磨牙遠中移動的效率最好從其相關臨床結果的貢獻來解讀，即保護后牙遠移創造的間隙，以便有效用于前牙的排齊或內收。在矯治器治療中，力量源自矯治器與牙齒當前位置的不匹配。在第一磨牙遠中移動期間，矯治器的近中段有效延長，而遠中段縮短。第二磨牙會受到這種縮短帶來的近中力，導致近中移動，侵占第一與第二磨牙之間的間隙，從而引發第二磨牙的近中復發。在前磨牙遠中移動階段，類似的情況也可能發生。已有研究利用三維有限元分析（3D finite element analysis）探索了不同設計（如遠中不覆蓋設計）和Ⅱ類牽引（Class II elastics）對保護磨牙支抗的影響。因此，本研究采用三維有限元方法來評估在順序遠中移動過程中，不同遠中端矯治器設計對減少牙齒復發的作用。
2 材料與方法
本研究使用來自一名成年女性志愿者的錐形束計算機斷層掃描（CBCT）數據構建模型。建立了兩個初始模型：模型A中，上頜兩個磨牙已遠中移動2 mm到達預定位置；模型B中，上頜兩個磨牙以及第二前磨牙已遠中移動2 mm到達預定位置。根據矯治器遠中端設計的不同，模型A定義了四組配置：A0，對照組（傳統設計）；A1，移除U7遠中覆蓋；A2，移除U6遠中覆蓋；A3，同時移除U7和U6遠中覆蓋。模型B定義了五組配置：B0，對照組；B1，移除U7遠中覆蓋；B2，移除U5和U6遠中覆蓋；B3，僅移除U5遠中覆蓋；B4，同時移除U7、U6和U5遠中覆蓋。
模型構建包括上頜骨、牙齒、牙周膜（PDL）、附件和矯治器的數字組裝。材料屬性根據文獻設定為均質、各向同性的線彈性材料。利用有限元軟件進行網格劃分，并設定邊界條件。載荷通過矯治器與初始牙列的不匹配施加。結果測量指標包括牙齒在全局和局部坐標系下的三維位移、特定牙間隙的關閉情況及牙周膜等效應力（PDL equivalent stress）。
3 結果
3.1 磨牙遠移后第二前磨牙的遠中移動（模型A）
所有組別均顯示U5（第二前磨牙）發生遠中移動。對于U5-U6間隙的關閉，U5遠中位移的貢獻率在A0-A3組分別為68.08%、66.48%、70.44%和92.01%，以A3組最高。U6（第一磨牙）在所有條件下都表現出近中移動，其中A1組的近中移動量最大，A3組最小。這些結果表明，在第二前磨牙遠中移動期間，移除已遠移的U6和U7遠中面覆蓋（A3設計）顯著減少了第一磨牙的近中移動，從而更好地保護了后部支抗，使得間隙關閉主要由目標牙（U5）的遠中移動貢獻。
在頰舌向，U7在所有組中都表現出舌傾，而U6表現出頰傾。垂直向上，U4、U6和U7在所有條件下都有伸長趨勢，其中A3組的伸長量最小。前牙方面，所有組上頜前牙均發生近中及唇向移動，A3組的前牙近中移動量最小。牙周膜等效應力分析顯示，最大應力始終出現在U5上。U6的PDL應力在A1組顯著增加，而在A3組最低，這表明僅移除U7遠中覆蓋可能增加U6的負荷。
3.2 磨牙及第二前磨牙遠移后第一前磨牙的遠中移動（模型B）
所有組別均顯示U4（第一前磨牙）發生遠中移動。對于U4-U5間隙的關閉，U4遠中位移的貢獻率在B0-B4組分別為69.22%、68.15%、70.55%、70.47%和81.19%，以B4組最高。U5在所有條件下均表現出近中移動，其移動量排序為B1 > B0 > B3 > B2 > B4。B4設計（同時移除U7、U6、U5遠中覆蓋）使得第二前磨牙（U5）的近中移動最小，同時第一前磨牙（U4）的遠中移動對間隙關閉的貢獻最大，表明該設計能有效保護后部支抗，減少已移動牙齒的復發。
在頰舌向，B4組中U6和U7表現出舌傾趨勢，而U5表現出最大的頰傾趨勢。垂直向上，B4組中U7的伸長趨勢最小。前牙方面，所有組上頜前牙均發生近中移動，U3和U2發生唇向移動和伸長。牙周膜應力分析顯示，最大PDL應力出現在U4，B4組中U3的PDL應力最大。
4 討論
4.1 在磨牙遠移后第二前磨牙的遠中移動中
A3設計（移除U6和U7遠中覆蓋）使得U5遠中位移對間隙關閉的貢獻率達到92.01%，表明該設計能顯著減少已遠移磨牙的近中復發，保護后部支抗。然而，A3組也觀察到整個上頜牙列三維位移的減少，這可能與遠中覆蓋移除后矯治器固位（retention）降低有關。臨床上可通過在已到位牙齒上使用不同附件組合或增加佩戴時間來緩解。所有設計組均引起前牙唇傾，對于Ⅱ類2分類患者可能有益，但對Ⅱ類1分類患者則需要考慮前部支抗保護策略。在垂直控制方面，A3設計顯示出最小的磨牙伸長傾向，提示其可能提供更好的垂直向支抗控制。
4.2 在磨牙及第二前磨牙遠移后第一前磨牙的遠中移動中
B4設計（同時移除U7、U6、U5遠中覆蓋）使得U4遠中移動對間隙關閉的貢獻率最高（81.19%），且U5的近中移動最小，同樣表明該設計能有效保護后部支抗。與模型A相比，模型B中不同條件間的位移差異較小，可能因為此時U5、U6、U7已作為一個更穩定的支抗單位來對抗反作用力。
值得注意的是，僅移除U7遠中覆蓋的設計（A1和B1）對間隙關閉的貢獻率甚至低于傳統對照組。這表明在上前磨牙遠中移動階段，僅移除第二磨牙的遠中覆蓋可能將支抗需求轉移到前牙和鄰近的后牙上，增加近中牙齒的移動，消耗前期獲得的間隙，最終不利于前牙的排列或內收。
B4設計中出現了磨牙舌傾和U5頰傾趨勢，提示當對U7、U6、U5同時實施遠中不覆蓋時，矯治器覆蓋面積的顯著減少可能影響對后牙的精確控制。未來研究可能需要將遠中不覆蓋與不同位置或形狀的后牙附件結合，以在減少牙齒復發的同時維持矯治器固位。此外，B4組中U3（尖牙）的PDL等效應力增加，且呈現唇傾趨勢，提示臨床應密切監控尖牙的轉矩（torque）控制。
5 結論
本研究通過三維有限元分析評估了不同遠中端矯治器設計對上頜順序遠中移動成功性的影響，得出以下結論：
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在磨牙到達預定位置后的第二前磨牙遠中移動階段，移除U7和U6的遠中覆蓋能有效減少已遠移磨牙的近中復發，從而保護后部支抗，維持順序遠移獲得的間隙。
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在第二前磨牙和磨牙到達預定位置后的第一前磨牙遠中移動階段，移除U7、U6和U5的遠中覆蓋能減少兩顆磨牙及第二前磨牙的近中復發。
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在實施遠中端矯治器覆蓋移除后，臨床實踐中需考慮對前部支抗的保護。
