一种在隐形矫治器(透明矫治器)咬合面整体植入压力传感器的装置问世了。贴附在八个牙位上的传感器会将咀嚼时产生的信号交由人工智能分析,从而区分错颌畸形的类型,还能实时识别出吮指、磨牙等会加重错颌畸形的习惯。中国四川大学华西口腔医院研究团队于2024年发表的这一装置,与以往的咬合力传感器不同之处在于,它无需额外电池,仅靠咬合力本身就能发电运作。
在探讨牙齿是否按计划移动的隐形矫治器,牙齿真的按计划移动了吗一文中,我们了解了事后通过扫描确认治疗结果的方法。而这次的装置不同之处在于,它能在治疗进行的过程中,当场捕捉矫治器内部力的变化。
无需电池,将咬合力转化为电能
以往的咬合力传感器大多采用压阻式或电容式,二者都需要外部供电才能工作。在放入口腔的装置中同时植入导线和电池十分困难,这成了缩小体积的障碍。这次的装置通过在矫治器咬合面的八个位点植入由压电材料(受压时自行产生电能的材料)制成的薄纳米纤维膜,避开了这一问题。上下颌的门牙、前磨牙、磨牙各一处,共十六个位点产生的电信号,会在每次牙齿接触时同步记录强度、位置和时间,并通过蓝牙无线传输到智能手机。
磨牙信号的平衡揭示错颌畸形的类型
错颌畸形通常以上下颌第一磨牙的咬合位置为基准分为1类、2类、3类,再加上上下门牙无法接触的开颌以及下颌偏向一侧的下颌偏斜,共分为五类。此前要区分这些类型,需要拍摄X光片,并用石膏牙齿模型对照观察。研究团队将错颌畸形患者的牙齿模型放入机器咬合,原样再现咀嚼状态,再用传感器捕捉到的信号训练人工智能。当同时输入上下颌十六个位点的信号时,准确率超过了95%,分类结果也比只输入上颌或下颌单侧信号时清晰得多。在2类错颌畸形中,下颌门牙的信号比上颌门牙弱;而在3类错颌畸形中则恰恰相反,力量集中的位点本身就成为了诊断的依据。
不过,这一结果并非在患者实际佩戴矫治器咀嚼、说话的状态下获得,而是通过将牙齿模型放入机器咬合再现的信号训练得出的。在口腔内受唾液浸润、温度变化的实际环境中能否达到同样的准确率,目前尚未得到确认。
咬唇也好,磨牙也好,都会留下信号
吮指、咬唇、磨牙等习惯,一直被认为会打破生长期颌骨与牙列的力量平衡,从而加重错颌畸形。问题在于,以往确认这些习惯只能依靠监护人或患者本人的观察。佩戴该装置进行测试后发现,吮指或咬唇时只有门牙附近出现压力信号,而磨牙时左右磨牙的信号会交替增强,两者之间存在明显差异。
由于佩戴期间会持续发送信号,这意味着可以当场捕捉到习惯出现的瞬间。不过,这项测试仅在少数健康成年人身上进行,同样的信号差异在接受正畸治疗的患者身上是否依然成立,还需要进一步确认。如果说只测量佩戴时长的智能保持器关注的是矫正结束后的依从性,那么这一装置瞄准的则是治疗进行期间的咬合力和习惯本身,二者着眼点不同。
在矫治器中植入压电传感器、无线测量咬合力的方式,是一种尝试将过去依赖X光片和石膏模型的错颌畸形诊断,转移到佩戴期间实时信号上的探索。无论是错颌畸形类型分类还是习惯检测,目前都还只是实验室阶段的结果,在诊室中对实际佩戴的患者进行再次验证,仍是下一步的课题。