114 年 國立臺灣大學臨床牙醫研究所庚組《基礎齒顎矯正學》

Arne Bjork 教授的研究對齒顎矯正學在理解頭面部生長方面做出了重要貢獻，尤其是在應用顱骨平面（Cranial Base）和結構平面（Structural Planes）的概念來分析和預測頭面部生長。

Bjork 的主要研究貢獻：

1. 顱骨平面（Cranial Base）的使用： Bjork 強調了前顱底（anterior cranial base）和後顱底（posterior cranial base）作為穩定參考平面在分析頭面部生長中的重要性。他認為顱骨的生長模式相對穩定，可以作為一個可靠的錨定點，用來評估其他結構（如上、下顎骨）的生長方向和量。
2. 結構平面（Structural Planes）的引入：
   • Sella 垂直平面 (Sella Vertical Plane)： 以 Sella（蝶鞍點）為參考點，垂直於前後顱底平均面。
   • 咬合平面 (Occlusal Plane)： 通常定義為第一磨牙和第二磨牙的咬合面。
   • 下顎平面 (Mandibular Plane)： 從頦部（gnathion）到下顎角（gonion）的連線。
     Bjork 認為這三個平面之間的關係，特別是咬合平面與下顎平面的夾角，以及它們相對於顱骨平面的傾斜度，對於理解下顎骨的生長模式（順時針或逆時針生長）至關重要。
3. 結構性生長（Structural Growth）的概念： 他提出，頭面部的生長不僅是軟組織的擴張，更是骨骼結構本身的改變和移動。他通過對大量個體進行長時期的追蹤研究，發現了不同個體在頭面部生長上的顯著差異，並將這些差異歸因於遺傳和功能因素對骨骼結構生長的影響。
4. 「後方生長」與「向下生長」的比例： Bjork 的研究表明，下顎骨的生長主要有兩個方向：向後（posteriorly）和向下（inferiorly）。個體差異在於這兩個方向的比例不同。

Intrusion arch 是一種用於將牙齒（通常是前牙）向牙槽骨根尖方向移動（即牙齒的「插入」，intrusion）的矯正弓絲。其作用力系統的設計非常關鍵，目的是在實現牙齒插入的同時，盡量減少或控制其他不良的副作用。

Intrusion Arch 的作用力系統：

Intrusion arch 的設計和應用涉及多個力學原理，其核心在於產生一個純粹的插入力（pure intrusive force）或盡量接近純粹的插入力，並避免產生過大的彎曲力矩（tipping moment）或不良的 angulation 變化。

1. 基本原理：

   • 產生垂直力： Intrusion arch 通常設計成與主弓絲（例如直絲弓）在特定位置（如 the bracket slot 的後方）接觸，並通過一個彎曲（如 T-loop 或 omega loop）來儲存能量。當弓絲被激活（例如通過將其插入到 the bracket slot 中，或通過 ligating it to the bracket）時，這個彎曲會產生一個向下的力。
   • 控制力矩： 為了實現牙齒的直根移動（bodily intrusion）而非傾斜（tipping），需要精確控制作用在牙齒上的力矩。純粹的插入力是一個作用在牙齒重心（center of resistance, CR）上的垂直力。如果力作用在 CR 之上或之下，就會產生力矩。

2. 常見的 Intrusion Arch 設計與力學分析：

   • T-loop Intrusion Arch：

     • 結構： 在弓絲的後方（通常在第一磨牙後方）製作一個 T 形的彎曲。這個 T-loop 儲存了能量。
     • 激活： 將弓絲前端插入到前牙（如上顎前牙）的 bracket slot 中，並將 T-loop 放置在 the bracket slot 的後方。
     • 力學分析：
       • 當 T-loop 被激活並將弓絲推入 bracket slot 時，它會對 the bracket slot 產生一個向前的力。
       • 同時，弓絲在 the bracket slot 處產生一個垂直向下的力，作用在牙齒的 the bracket slot 上。
       • 關鍵在於 T-loop 的位置和大小，以及它與 the bracket slot 的接觸點。理想情況下，希望產生的力作用點盡量接近 the bracket slot 的重心，或者通過 T-loop 的設計來平衡產生的力矩。
       • ** Illustration ** 🖼️【此處有附圖，請對照原卷】: 想像一個上顎前牙的 bracket。一個 T-loop 弓絲從後方接近，其前端插入 bracket slot。T-loop 本身是一個彈簧，當被壓縮或改變形狀時，會產生一個向前的推力。而弓絲插入 the bracket slot 的這個點，如果設計得當，可以產生一個向下的力，從而推動牙齒插入。如果力作用點不在 the bracket slot 的 CR，就會產生一個傾斜力矩。
       • 力系統： 實際上，T-loop 激活時，會產生一個向前的推力（用於移動 anterior teeth）和一個向下的插入力。如果 T-loop 的曲度設計不當，或者與 bracket 的接觸點不理想，可能會產生一個使牙齒向前傾斜（proclination）或向後傾斜（retroclination）的力矩，同時伴隨插入力。為了實現直根插入，需要精確計算 T-loop 的參數，使其與 bracket 產生的組合力能夠接近純粹的插入力，或者盡量減少力矩。

   • Omega Loop Intrusion Arch：

此題涉及牙齒移動過程中，牙槽骨對牙齒移動的反應，以及不同區域的骨骼形態特徵。圖中顯示的是一個牙齒在牙槽骨中的位置，以及可能存在的「discrepancy envelope」，即牙齒移動時可能受到的骨骼限制或引導的區域。

核心觀念： 牙齒移動並非在真空發生，而是發生在牙槽骨內，牙槽骨的形態、密度和結構會影響牙齒移動的方向、速度和最終位置。Bjork 和 Melsen 等學者對此有深入研究。

(a) Directions of I and II, and the meaning of A, B, C, and D in the envelope of discrepancy.

• Directions of I and II:
  圖中箭頭 I 和 II 指向牙齒移動的兩個方向。

  • Direction I: 通常指向牙齒移動的前方或**頰側（buccal）**方向。在矯正學中，這通常意味著牙齒向 the dental arch 的外側或前方生長方向移動。
  • Direction II: 通常指向牙齒移動的後方或**舌側（lingual）**方向。這意味著牙齒向 the dental arch 的內側或後方生長方向移動。
  • 【答案】: Direction I 指向牙齒的頰側/前方。Direction II 指向牙齒的舌側/後方。

• A, B, C, and D in the envelope of discrepancy:
  這個「envelope of discrepancy」代表了牙齒在移動過程中，其根尖可能到達的骨骼邊界，或者是在不同方向上牙槽骨對牙齒移動的限制或支持程度。

  • A (Anterior/Buccal Zone): 這是指牙齒移動到前方或頰側時，牙槽骨的邊界。這個區域的骨骼形態會影響牙齒向這個方向移動時的阻力或可能性。通常，頰側骨板（buccal bone plate）相對較薄，而舌側骨板（lingual bone plate）相對較厚。
  • B (Posterior/Lingual Zone): 這是指牙齒移動到後方或舌側時，牙槽骨的邊界。這個區域的骨骼形態同樣會影響牙齒向這個方向移動。
  • C (Apical Zone): 這是指牙齒根尖在垂直方向（即沿著牙齒長軸）移動時，牙槽骨的邊界。這代表了牙齒能夠插入（intrusion）或伸長（extrusion）的骨性極限。
  • D (Coronal Zone/Cervical Zone): 雖然圖中 D 標示在根尖附近，但通常這個 envelope 是描述根尖的移動範圍。如果 D 指的是牙冠或牙頸部，則它可能代表牙齒在牙槽骨內的相對位置，或者是在牙齒移動時，牙冠受到的骨骼限制。更常見的理解是，A、B、C 代表了根尖在三個維度（前後、左右、上下）移動時可能遇到的骨骼邊界。

  Melsen 和 Bjork 的研究觀點：
  Melsen 教授基於 Bjork 的工作，進一步研究了牙槽骨的生長和重塑。她發現，牙槽骨的生長模式與 the dental arch 的生長密切相關。

  • 頰側骨板 (Buccal Bone Plate): 相較於舌側骨板，頰側骨板通常較薄，尤其是在 the anterior part of the arch。這意味著牙齒向頰側移動時，骨骼生長和重塑的速度可能較快，但過度向頰側移動可能導致骨板變薄甚至穿孔。
  • 舌側骨板 (Lingual Bone Plate): 通常比頰側骨板厚，尤其是在 the posterior part of the arch。這提供了更好的錨定和支持。
  • The envelope of discrepancy 實際上描繪了牙齒移動時，根尖可能受到的骨骼約束。例如，如果牙齒向頰側移動（Direction I），其根尖到達 A 區域時，可能會遇到頰側骨板的限制。

  【答案】: Direction I 指向牙齒的頰側/前方。Direction II 指向牙齒的舌側/後方。A 代表牙齒移動到頰側/前方時的骨骼邊界；B 代表牙齒移動到舌側/後方時的骨骼邊界；C 代表牙齒在垂直方向（插入/伸長）移動時的根尖骨骼邊界；D 可能代表牙齒根尖在某些特定方向上的骨骼邊界，或牙槽骨的解剖限制。

(b) Why the zone B is in fuzzy fashion?

Zone B 指的是牙齒向後方或舌側移動時的骨骼邊界。這裡的「fuzzy fashion」（模糊的樣式）通常意味著這個區域的骨骼邊界不如其他區域（如頰側骨板）那樣清晰或堅固，或者說，這個區域的骨骼重塑能力較強，對牙齒的移動提供了較大的空間。

• 舌側骨板的特性： 舌側骨板（lingual bone plate）通常比頰側骨板（buccal bone plate）更厚，也提供了更好的錨定。然而，在某些情況下，尤其是在 the posterior part of the dental arch，舌側骨板的形態可能不如頰側骨板那樣有明確的解剖標誌，或者說，其骨質的緻密度或連續性在某些區域可能不如頰側骨板那樣「清晰」。
• 骨骼重塑的動態性： 牙槽骨的生長和重塑是一個動態過程。在向舌側移動時，由於舌側骨板的厚度，牙齒的移動可能受到較少的直接骨板阻礙，而更多地依賴於骨骼的重塑。這種重塑過程可能表現為一種「模糊」的邊界，因為骨骼正在被吸收和新生，而不是一個堅硬、固定的屏障。
• 解剖變異： 每個人的舌側骨板形態和密度都有差異，這也可能導致其邊界在視覺上或觸覺上顯得不那麼清晰。
• Melsen 的觀點： Melsen 的研究表明，舌側骨板的形成與 the dental arch 的生長有關，它提供了對牙齒向舌側移動的潛在支持。然而，其「模糊性」可能暗示了其在允許牙齒移動方面的靈活性。

【答案】: Zone B（舌側/後方）的「fuzzy fashion」可能由於舌側骨板的骨質重塑動態性較強、解剖形態的個體差異較大，以及相較於頰側骨板，其邊界在形態上可能不如頰側骨板那樣清晰或堅固，從而提供了一定的移動空間。