改善牙齒擁擠的處理方式

臨床上首先要面臨到的就是空間不足的問題，Proffit et al.

(2007b)強調在初期時必須先獲得足夠的空間才能有效率的將牙齒 排列整齊，單單綁入超彈性金屬線而未有足夠的空間是無法利用其 恢復的力量將牙齒排列整齊的。而在臨床獲得空間的方法上，若在 不拔牙的病例上我們可以利用彈簧，或在矯正線上加長頂住後牙 後，來增加整個牙弓的長度，進而使牙弓擴張並挪出空間。若治療 計畫中有包含拔牙的治療時，則我們可以先將鄰接牙後退，挪出空 間後再將擁擠牙齒排入。但 Graber et al.(2005)也曾提出在拔牙 的病例中，並未如往常將牙齒後退挪出空間，反而只是單單將超彈 性矯正線綁入即將擁擠的牙齒排列整齊的例子。但此一現象的產 生，並未在力學討論上多做描述。另外，在矯正線的綁法上，Baek et al.在 2007 年曾提出，當無法從頰唇側處黏上矯正器時，我們可以 直接黏在此顆牙齒的舌側，然後直接把超彈性的矯正線直接綁入，

如此矯正線的彈力將利於撐出空間，進而利於後續將擁擠牙齒排入 的處理。但這些現象與先前所述必須在解決牙齒擁擠前需要足夠空 間的探討上，直到目前仍未有任何的實驗數據或力學分佈上的實驗

可供解釋與討論。

第四節、自鎖性矯正器的演進

自鎖性矯正器早在三零年代就開始被應用在矯正治療上，一開 始的矯正器太貴且體積龐大，故在臨床上並未造成流行。之後陸陸 續續有不同的設計出現，但都未造成流行。直到近九零年代，Damon、

TwinLock等不同矯正器的研發與推廣，始在二十一世紀廣為流行。

Nikolaos et al.(2007)即指出其主要的特色有：1)免除綁矯正線的 問題，此一特色大大降低了臨床上操作的時間與增加口腔衛生的維 護。2)可能可以降低矯正器與矯正線之間的摩擦力。他也同時指出 當牙齒擁擠範圍小於5 mm時，自鎖性矯正器會較傳統性矯正器在改 善牙齒擁擠時提供了縮短2.4倍治療時間的便利性。Henao et al.

(2004)則在不同牙齒擁擠排列的石膏模型上，應用拉力測試來比較 當矯正線放入後，自鎖性矯正器與傳統性矯正器所產生摩擦力上的 差異，結果發現到使用細的矯正線時，自鎖性矯正器所產生的摩擦 力要較傳統的矯正器來得低。但當使用較粗的矯正線時，則發現有 較大與較分歧的摩擦力發生。他同時也指出矯正器的設計、牙齒擁 擠的程度、與乾或濕的環境皆對摩擦力的形成，扮演著重要的角色。

可是，這些新的設計雖能見到臨床結果的改進，但多半未能有

直接的實驗證據對其在骨骼中造成的應力分佈作一科學上的驗證，

且文獻上呈現的多半是臨床上的效果，而未在應力分佈等力學現象 上多做著墨。雖然此不影響其在臨床使用上的神奇效果，但若能對 於它在生物力學上的作用有更進一步的了解，則將更有利於未來的 矯正臨床技術與矯正材料上的研發。

第五

最早的鎳鈦金屬該從 Nitinol 說起，是在六零年代由美國航空 工業的實驗室中被發現的，直到七零年代才有商品性的產品產生，

最初的鎳鈦金屬雖然具有彈性，但就硬度而言仍是過大，而且缺乏 成型性，也沒有變形後恢復原來形狀的能力，放在口中時是屬於低 溫態(martensite)的，也就是現在一般通稱的 M-NiTi。到了八零年 代，Burstone et al.(1985)在中國，Miura et al.(1990)在日本發 現了新的高溫態(active austenite)的鎳鈦金屬，也就是現在通稱 的 A-NiTi。此類金屬最大的進步就是超彈性(super-elasticity)的 存在，也就是在應力與應變相應的比例上不再像一般金屬般呈現直 線正相關的關係，故能大大降低矯正線綁入矯正器後給予牙齒的力 量。同時在材料的組成上，也有加入銅等金屬元素的嘗試；另外，

科學家們也嘗試將相變化的轉換溫度(temperature transitional

ranges， TTR)降低到口溫與室溫附近，進而達到此一鎳鈦金屬在口 溫中是高溫態，呈現較硬的性質，而在室溫則是低溫態，則呈現較 軟利於彎折變形的性質。

此外，此類金屬的另一個特性，就是具有會因應力誘導變成低 溫態存在(stress-induced martensite，SIM)，簡單的說，在相變 化(phase transition)上不再僅僅依照溫度變化，它也同時會發生 在當此材料因為力量集中而變形時。此現象對臨床矯正而言是十分 重要的，因為在對下顎擁擠牙齒進行治療並製造出來空間之後，此 特性將會有助於立即性的牙齒排列整齊。

近年來，隨著與矯正線的材料與分段設計上的多樣化，與材料 工程的進步，矯正線也從早期矯正學之父 Angle 最初所使用的黃金 線，進步到二十世紀中期的不銹鋼線，並發展出各種矯正線彎法來 降低不銹鋼線的硬度過大的問題。到近幾年的鎳鈦合金，則強調擁 有超彈性與記憶性等特質，免除了繁複的彎線技術，就能給予牙齒 相當輕微且持續的力量，而能完美達到許多的臨床要求。

因此，本實驗嘗試利用當代新型具有超彈性與記憶恢復性的鎳 鈦合金矯正線，來觀察當其綁入擁擠牙齒後，其變形恢復時所釋放 的力量，對綁入之牙齒在其牙根附近的應力分佈所造成的影響。

第六節

光彈分析法在牙科的應用，最早可見於1958年Guard et al.的 實驗，他們利用此應力分析法來分析蛀牙(caries)後牙齒窩洞復形 時二級窩洞型態與應力集中處分佈間的關係。近年來光彈分析法在 牙醫學上的應用更是方興未艾，例如：Cengiz et al. (2006)曾運 用光彈分析法來看牙齒外傷後，在運用各種不同的夾板，對於牙齒 進行固定後，牙齒與齒槽骨間受力時導致的不同應力分佈情形。他 們的實驗是採用自然牙與在牙齒外層附著一層vinyl polysiloxane adhesive來模擬牙周膜，而光彈材料的選擇為PL-2 (PL-2;

Measurements Group,Raleigh, NC, USA)，結果發現使用矯正線方 式將牙齒固定所給予牙齒的應力集中為最小。另外，Oz﹐celik et al.(2007)則利用光彈分析法來研究不同的牙橋設計下植體與自然 牙齒相接時，其骨頭內的應力會隨著不同受力情形的變化，例如固 定與非固定的連接體(rigid & non-rigid attachment)在連接植體 與自然牙時，植體與自然牙個別受力的情形，他們是使用金屬牙來 模擬自然牙齒並以具光彈性質之環氧樹脂(PL-2, PISW-2,

Measurements Group Inc., Raleigh, NC)來模擬骨骼，再以鎳鉻合 金來構成牙橋。他們在此模型給予咬合面方向的力量後，利用光彈 分析其應力分佈的情形，結果發現在植體處放置非固定的連接體

時，對植體的應力集中影響最小。再者，亦有利用光彈分析法來測 試高分子材料的性質，例如：Kinomoto et al.(1998，1999)曾利用 光彈分析法研究composite resin聚合收縮時的應力型態，他們的實 驗材料則是使用一種光聚合的樹脂(Palfique clear)。總結以上可 以發現，光彈材料分析技術應用在牙科領域已行之有年，許多研究 均證實其在對受測物的應力全場分佈與定量分析上有極大的便利性 與可信度，並因此獲得有效的資訊。

第七

相較於牙醫學其他領域，光彈分析法在矯正學上的運用就顯 得較為少見，Chaconas et al.(1989)曾應用光彈分析法來觀察各種 前牙後退狀況下，不同形式的矯正線對牙齒的應力分佈影響，他們 則是利用環氧樹脂PL-1來模擬牙齒，另外以Urethane (Solithane 113)來模擬骨頭；結果發現各種用於前牙後退時的矯正線，有將牙 齒壓入或挺出的效應。Yoon et al.(2002a)則利用樹脂牙模擬牙齒 而光彈材料(PL-3)來模擬骨骼，以觀察矯正治療時，施予不同的拉 力方式來改正上顎後牙頰側錯咬時，在牙齒與骨骼介面上的應力分 佈情形。在他們的研究中，先在臘形上排列好所需要的咬合不正情 形，之後用矽膠取得陰模，插入樹脂牙後倒入光彈材料。他們的結

果發現，從頰側施予拉力對於牙根附近的應力分佈在矯正治療上是 比較有利的。同一年，Yoon et al.(2002b)在研究關於改正下顎後 牙舌側錯咬時，他們再次利用了光彈分析法，發現從頰側施予力量 所導致的骨內應力分佈是比較有利於矯正治療的。在新進的研究 中，Kusakabe et al.(2007)則應用光彈分析法來觀察合併使用手術 輔助上顎快速撐開裝置，對牙齒與齒槽骨的應力分佈變化之影響。

Nakamura et al.(2007)則在牙齒上黏上矯正器並在模型上植入人工 骨釘，並觀察當代十分流行的矯正合併骨釘使用於退後下顎臼齒區 對牙齒所產生的受力情形。類似的，他們也是利用PL-1來模擬牙齒，

以Urethane (Solithane 113)來模擬骨頭，在實驗方法上，先取好 陰模後排入牙齒再灌入光彈材料，結果發現在退後下顎臼齒區時，

同時拉第一與第二大臼齒所導致的應力分佈對矯正治療而言是比較 好的。在本研究中，我們亦將參考上述文獻之方法，利用包埋於光 彈材料中的牙齒黏上矯正器來觀察牙根受力分佈的情形，其目的是 希望利用光彈分析法在矯正領域上來觀察，並了解牙根受力與骨內 應力分佈的情形。

第三章 、 材料與方法

第一節、 環氧樹脂模型的製作

首先，我們先將樹脂牙齒(Shinya Co, Taipei, Taiwan)在蠟 塊上排成輕微不規則形狀(圖一)，皆只在#31處有擁擠排列。然後利 用矽膠印模材取牙冠處的模做為重複製作的基準，之後將此矽膠連 同牙齒放入4 cmx1 cmx1 cm的壓克力陰模中(圖二a)，重覆做成三顆 牙齒與五顆牙齒兩個組別。模型先放入烘箱並將溫度設定為55℃進

首先，我們先將樹脂牙齒(Shinya Co, Taipei, Taiwan)在蠟 塊上排成輕微不規則形狀(圖一)，皆只在#31處有擁擠排列。然後利 用矽膠印模材取牙冠處的模做為重複製作的基準，之後將此矽膠連 同牙齒放入4 cmx1 cmx1 cm的壓克力陰模中(圖二a)，重覆做成三顆 牙齒與五顆牙齒兩個組別。模型先放入烘箱並將溫度設定為55℃進