Tổng quan lịch sử về liệu pháp niềng răng trong suốt Clear Aligner | Sự phát triển của Clear Aligner

Ngày 14 tháng 09 năm 2020

bởi Tiantong Lou, DMD, MSc, FRCDC (Chỉnh nha); Anthony Mair DDS, MClD

Mặc dù niềng răng trong suốt có vẻ như là một phương thức điều trị tương đối mới trong chỉnh nha, nhưng khái niệm này ban đầu đã có từ đầu thế kỷ 20. Phương pháp này bắt đầu với thiết bị “Flex-O-Tite” của Remensnyder2, từ đó, vào năm 1945, Kesling4 đã tạo ra một thiết bị điều chỉnh vị trí răng cao su và đề xuất việc sử dụng chúng theo một chuỗi liên tiếp để tăng khả năng di chuyển răng. Mãi đến những năm 1960, Nahoum3 mới giới thiệu thiết bị nhựa nhiệt dẻo trong suốt đầu tiên có khả năng chỉnh nha. Dựa trên ý tưởng của ông, Ponitz đã phát triển “hàm duy trì vô hình”5 đầu tiên vào những năm 1970, sau đó được McNamara cải tiến vào những năm 1980. Một thiết bị tương tự được gọi là hàm duy trì Essix được Sheridan phát triển vào năm 1993.6

Kể từ thời đại kỹ thuật số trong thế kỷ 21 phát triển, chúng ta đã có thể tích hợp công nghệ hiện đại với các nguyên tắc cơ bản trước đó để tạo ra rất nhiều hệ thống niềng răng trong suốt hiện đại cho phép tiếp cận toàn diện hơn đối với điều trị chỉnh nha.

Thiết bị Massage nha khoa của Remensnyder

Năm 1925, Orrin Remensnyder đã phát triển thiết bị massage nha khoa, với mục đích sử dụng để tập thể dục và kích thích nướu, chẳng hạn như trong điều trị viêm nha chu.2 Đó là một thiết bị được làm bằng cao su mềm, bao phủ mão răng lâm sàng, rìa nướu và được tiếp thị với tên thiết bị massage nướu “Flex-O-Tite”. Trong những năm tiếp theo, ông đã báo cáo quan sát về sự dịch chuyển nhỏ của răng khi sử dụng thiết bị này.

Thiết bị điều chỉnh vị trí răng của Kesling

Khái niệm cơ bản của liệu pháp niềng răng trong suốt hiện đại có thể được bắt nguồn từ Herald Dean Kesling vào năm 1945.4 Mong muốn phát triển phương pháp điều trị này được thúc đẩy bởi tầm nhìn của Kesling về một thiết bị đơn giản có thể giúp răng di chuyển đến vị trí lý tưởng và liên quan đến các răng khác, không có sự can thiệp từ bất kỳ loại thun hay dây truyền thống nào. Điều này dẫn đến khái niệm về một thiết bị được gọi là “Thiết bị Điều chỉnh vị trí Răng”. Nó là một thiết bị chỉnh nha thiết thực được sử dụng để điều chỉnh thẩm mỹ vị trí của răng cũng như làm nhiệm vụ duy trì vị trí răng hiệu quả. Là một thiết bị hoàn thiện, thiết bị điều chỉnh vị trí đã tận dụng một thực tế là hầu hết các răng vẫn chưa ổn định và vẫn còn di động khi đang điều trị nên dễ dàng đáp ứng theo ảnh hưởng của thiết bị. Phiên bản hiện đại của Thiết bị Điều chỉnh vị trí răng vẫn còn đang được cung cấp từ TP Orthodontics, Inc., một công ty cung cấp dịch vụ chỉnh nha do Kesling thành lập.

Thiết bị điều chỉnh vị trí ban đầu được chế tạo từ vật liệu cao su dẻo nguyên khối làm từ sáp và có thể tạo được kiểu mẫu trên đó. Nó được thiết kế để lấp đầy hoàn toàn không gian trống, cũng như che phủ mặt hướng về phía môi và mặt hướng về phía lưỡi của răng hàm trên và hàm dưới. Thiết bị này được thiết kế để điều chỉnh các sai lệch nhẹ về răng miệng, chẳng hạn như răng thưa, răng hô (cắn sâu), và lệch răng theo hướng xa gần hoặc theo hướng má – lưỡi. Mặc dù phạm vi di chuyển răng có thể bị hạn chế, Kesling đã đưa ra một nhận xét đi trước thời đại của mình, đó là:

“Việc di chuyển răng theo khoảng cách lớn có thể được thực hiện với nhiều thiết bị điều chỉnh vị trí bằng cách thay đổi một chút thiết lập điều chỉnh răng trong quá trình điều trị. Hiện tại, phương pháp điều trị này dường như không thực tế. Tuy nhiên, phương pháp này vẫn là một khả năng có thể thực hiện và kỹ thuật để ứng dụng thực tế có thể được phát triển trong tương lai.”

– H.D. Kesling, năm 1945

Tuy nhiên, giống như tất cả các thiết bị mới, dụng cụ điều chỉnh vị trí răng cũng có những nhược điểm chung của nó.10 Trong số đó bao gồm việc phụ thuộc vào sự tuân thủ của bệnh nhân, vật liệu cao su có mùi vị hôi, làm chứng khớp hàm cắn sâu càng sâu hơn, thiếu sự ăn khớp hợp lý và xác định vị trí khớp cắn kém.11-15

Thiết bị Đường viền thân răng nha khoa của Nahoum

Thiết bị nhựa nhiệt dẻo trong suốt sử dụng trong nha khoa đầu tiên được ghi nhận được phát triển bởi Henry Isaac Nahoum vào năm 1959,3 được chế tạo bằng cách sử dụng khuôn chân không công nghiệp trước đây.16 Đây được gọi là thiết bị đường viền thân răng nha khoa vì ban đầu nó được thiết kế để duy trì hoặc thay đổi các đường viền thân răng. 17 Quá trình này có thể sử dụng các vật liệu khác nhau, bao gồm axetat, vinyl, styren, polyetylen và butyrat, với các tấm mờ, trong hoặc có màu.1 Để chế tạo, một mẫu đúc thay thế được tạo hình bằng cách sử dụng cưa của thợ kim hoàn để tách biệt các răng và làm tấm sáp được sử dụng để giữ chúng ở vị trí mới. Từ đây, thiết bị đường viền thân răng được hình thành dựa theo mô hình. Tính đàn hồi của vật liệu tạo nên thiết bị sẽ tạo áp lực cho đến khi răng di chuyển đến được vị trí đã định trước.

Nahoum công nhận rằng thiết bị này có thể được sử dụng trong chỉnh hình răng với vai trò như một hàm duy trì và tạo nên các chuyển động chỉnh nha nhỏ, chẳng hạn như xoay một góc độ nhỏ và khép lại khoảng răng thưa. Ông đã tiếp tục phát triển dựa trên ý tưởng của Kesling về việc sử dụng nhiều thiết bị theo hướng gia tăng để dần dần hướng răng di chuyển theo mong muốn. Khái niệm này được phát triển với nhận thức rằng một số chuyển động của răng quá lớn để có thể chỉnh sửa trong một bước. Ông đã tiến hành điều chỉnh răng tăng dần trên mẫu đúc thay thế bằng cách dần dần di chuyển chúng qua lớp sáp và chế tạo một hàm duy trì khuôn chân không mới cho mỗi bước. Phương pháp này được khuyến khích sử dụng chủ yếu ở mặt trước của răng. Các yếu tố phụ trợ được sử dụng trong liệu pháp niềng răng trong suốt Clear aligner ngày nay cũng có nguồn gốc từ phương pháp của Nahoum. Ví dụ, khi cả hai cung răng đều đã được điều trị, ông đề xuất việc sử dụng các nút acrylic trên thiết bị để gắn các loại nhựa đàn hồi liên cung răng.

Ngoài chức năng như một dụng cụ điều chỉnh vị trí và duy trì răng trong chỉnh nha, Nahoum cũng đề xuất việc sử dụng thiết bị đường viền thân răng cho các khía cạnh khác nhau của nha khoa.18 chẳng hạn như thanh nẹp, hàm nâng khớp cắn, túi đựng dụng cụ phẫu thuật, túi đựng thuốc và mão răng tạm thời.19-21

Hàm duy trì vô hình của Ponitz

Năm 1971, Robert John Ponitz đề xuất một thiết bị bằng nhựa trong suốt được đúc khuôn chân không có thể được sử dụng để hoàn thiện và duy trì các ca chỉnh nha.5 Vật liệu cho các thiết bị này được đề xuất làm từ xenlulo axetat butyrat, polyurethane, polyvinylaxetat-polyetylen, polycarbonate-cycolac và latex. Quy trình chế tạo bao gồm việc làm nóng trước một vật liệu nhựa trong trong lò và sử dụng bộ phận chân không để tạo thành vật liệu có hình dạng của cung răng từ một khuôn đúc.

Ponitz đề xuất rằng răng có thể được di chuyển và điều chỉnh vị trí lại trên khuôn đúc bằng cách sử dụng sáp trước khi hình thành hàm duy trì, do đó cho phép răng của bệnh nhân di chuyển đến vị trí mới bằng thiết bị. Hơn nữa, mặt phẳng cắn acrylic có thể được tạo ra trên hoặc dưới thiết bị và được bảo vệ bằng chất lỏng acrylic tự hồi phục. Trong những trường hợp liên quan đến khu vực bị mất răng, cũng có thể gắn răng giả vào hàm duy trì bằng phương pháp tương tự.

Những ưu điểm chính của hàm duy trì vô hình trong suốt này bao gồm: dễ chế tạo; tốc độ gắn vào; điều chỉnh tối thiểu cạnh bên ghế; cũng như khả năng sửa chữa thông qua súng nhiệt. Những thiết bị này, vào thời điểm đó, cũng được sử dụng như giá đỡ để làm nha chu, nẹp phẫu thuật, răng giả một phần tạm thời, cũng như làm nẹp trong chấn thương khớp cắn và chứng nghiến răng.

Hàm duy trì vô hình của McNamara

Kỹ thuật chế tạo hàm duy trì vô hình của Ponitz sau đó được duy trì và các chi tiết cuối cùng được James A. McNamara cải tiến vào năm 1985.24 Ông đã báo cáo việc chế tạo các thiết bị này bằng cách sử dụng polyme BiocrylTM dày 1 mm bằng máy tạo hình Biostar. Thay vì kỹ thuật ép áp suất chân không như Ponitz mô tả, máy Biostar sử dụng áp suất không khí dương để lắp BiocrylTM nhiệt dẻo vào bề mặt của mẫu đúc. Thiết bị này được báo cáo là đã được sử dụng trong 80% các ca chỉnh nha tư nhân của ông.20 McNamara cuối cùng kết luận rằng mặc dù hàm duy trì trong suốt có thể tháo rời có những ưu điểm của mình, nhưng chúng không có độ bền lâu dài như các loại hàm duy trì acrylic truyền thống hoặc loại dây duy trì được dán vào mặt sau của răng.

Hàm duy trì Essix của Sheridan

Năm 1993, John J. Sheridan đã giới thiệu sản phẩm của mình cho dòng thiết bị nhựa nhiệt dẻo, được gọi là hàm duy trì Essix, được thiết kế để hoạt động cả như một hàm duy trì và điều chỉnh vị trí.6 Nó được chế tạo bằng cách sử dụng một tấm copolyester nhiệt dẻo 0,030”từ Raintree Products. Ông ủng hộ việc sử dụng phương pháp áp suất không khí dương cho quá trình nhiệt luyện, phương pháp này sẽ làm giảm độ dày của tấm xuống 0,015”sau khi hoàn thành.

Trái ngược với ý tưởng của Nahoum về việc sử dụng các thiết bị theo chuỗi để tạo chuyển động liên tiếp, nguyên tắc cơ bản của hệ thống Essix dựa trên việc sử dụng một thiết bị duy nhất để điều chỉnh trong quá trình nhằm đạt được mục tiêu điều trị. Hai phương pháp chính để tạo ra chuyển động của răng trong hệ thống Essix là thông qua sự thay đổi trong bộ niềng răng hoặc bề mặt răng. Phương pháp đầu tiên là định hình nhiệt tại chỗ niềng răng thông qua kìm nhiệt Hilliard. Phương pháp thứ hai, được gọi là ụ, bao gồm các thay đổi để tạo ra những chỗ nhô ra trên bề mặt răng, sao cho một lực sẽ được tác động khi khả năng phục hồi của vật liệu niềng răng ép lên nó. Điều này thường đạt được bằng cách kết dính các vật liệu tổng hợp, ở dạng ụ.

Niềng răng trong suốt Clear Aligners hiện đại

Mặc dù khái niệm sử dụng niềng răng trong suốt Clear Aligners trong chỉnh nha đã tồn tại trong nhiều thập kỷ, quá trình lập kế hoạch và chế tạo được thực hiện thủ công, thông qua các quy trình tẻ nhạt và tốn công sức như lắp đặt sáp theo thứ tự.8 Hạn chế chính của các quy trình chế tạo thủ công này là ở bộ niềng răng chỉ giới hạn ở một tập hợp con nhỏ, và do đó không thể được sử dụng cho các liệu trình điều trị chỉnh nha toàn diện. Những tiến bộ gần đây trong thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính & sản xuất có sự hỗ trợ của máy tính (CAD/CAM) và kỹ thuật tạo mẫu nhanh đã cho phép tiếp cận theo hướng công nghiệp8 đối với việc lập kế hoạch điều trị và sản xuất các bộ niềng răng trong suốt bằng nhựa nhiệt dẻo.25,26

Các công cụ niềng răng hiện đại của thế kỷ 21 kết hợp các nguyên tắc được tiên phong bởi Remensnyder9, Kesling4, Nahoum3 và những người khác5,6,24 và tích hợp chúng với công nghệ CAD/CAM hiện đại. Dụng cụ niềng răng ngày nay được chế tạo bằng vật liệu cao phân tử dẻo và trong suốt, được chế tạo tùy chỉnh cho phù hợp với từng cung răng của bệnh nhân.27 Cách tiếp cận này khiến răng di chuyển thông qua việc sử dụng nhiều bộ phận chỉnh nha nối tiếp nhau, trong đó mỗi phần sẽ dần dần di chuyển răng theo một số lượng xác định trước. Hệ thống lực của bộ chỉnh nha được tạo ra khi có sự sai lệch hình học đã được thiết lập trước giữa hình dạng của khay niềng răng và cung răng.8 Hệ thống lực của niềng răng có thể thay đổi tùy theo tính chất cơ học của vật liệu nhựa nhiệt dẻo, độ dày của niềng răng, mức độ hiệu lực cũng như bổ sung các yếu tố phụ trợ.

Quy trình dựa trên CAD bao gồm nhiều bước, bắt đầu từ việc tái tạo 3 chiều giải phẫu miệng của bệnh nhân đến sản xuất bộ niềng răng. Việc tái tạo kỹ thuật số được thực hiện thông qua việc quét trong miệng hoặc quét kỹ thuật số mô hình nghiên cứu.28 Sau đó, thuật toán máy tính sẽ phân đoạn các mão răng lâm sàng riêng lẻ từ phần còn lại của mô hình ba chiều được số hóa. Kế hoạch chỉnh nha sau đó được phát triển và phân chia thành một chuỗi các chuyển động nhỏ hơn bằng phần mềm CAD.126 Việc sản xuất khuôn răng giả ở mỗi giai đoạn điều trị được thực hiện bằng kỹ thuật tạo mẫu nhanh.25,26 sau đó được sản xuất bằng cách sử dụng quy trình tạo hình nhiệt và được cắt tỉa thành hình dạng cuối cùng.

Hệ thống InvisalignTM

Zia Chishti, một sinh viên MBA từ Đại học Stanford, là người đầu tiên nảy ra ý tưởng giới thiệu một hệ thống niềng răng trong suốt dựa trên CAD/CAM hiện đại và chính thống ra thị trường đại chúng. Sau khi hoàn thành việc điều trị chỉnh nha của mình, anh ấy không thường xuyên đeo hàm duy trì tháo lắp trong suốt như bác sĩ chỉnh nha của mình chỉ định và không ngạc nhiên khi anh ấy gặp phải tình trạng răng hàm dưới phía trước tái phát chèn lấn nhau. Chishti đã cố gắng sử dụng hàm duy trì lúc bấy giờ để chỉnh lại răng của mình nhưng thất vọng với tiến độ. Điều này đã thôi thúc anh phát triển một hệ thống máy tính hỗ trợ thiết kế nhiều các thiết bị trong suốt để từng bước di chuyển răng. Từ khái niệm này, Chishti và Kelsey Wirth, một sinh viên MBA khác của Stanford, cùng với hai bác sĩ chỉnh nha đã thành lập Align Technology vào năm 1997 trong một ga ra ở Palo Alto. Hệ thống InvisalignTM đã sớm được phát triển bởi Align Technology sau đó.31 Nó lần đầu tiên có mặt trên thị trường vào năm 1999 ban đầu chỉ được thực hiện với số lượng giới hạn với các bác sĩ chỉnh nha nhưng sau đó được mở rộng cho các bác sĩ đa khoa.31 Thiết bị Invisalign bao gồm nhiều dụng cụ chỉnh hình bằng nhựa nhiệt dẻo trong suốt được đeo trong 1 -2 tuần mỗi cái. Mỗi khay được bố trí để răng di chuyển răng khoảng 0,25-0,30 mm trên mỗi khay.

Bước đầu tiên của Invisalign hoạt động đằng sau một hệ thống chuyển hướng34, nơi chúng chỉ phụ thuộc vào hình dạng của mình để đạt được kết quả.35 Không có yếu tố phụ trợ nào được kết hợp vào thời điểm đó. Chỉ có một vài nghiên cứu hạn chế về hiệu quả của sự di chuyển răng của các bộ niềng răng thế hệ đầu tiên, với nghiên cứu duy nhất được thực hiện bởi Djeu và cộng sự vào năm 2005.36 Thế hệ thứ hai của Invisalign bắt đầu sử dụng các yếu tố phụ trợ khác nhau nhằm mục đích nâng cao hiệu quả di chuyển răng trong chỉnh nha.35 Chúng bao gồm việc sử dụng các bộ phận đính kèm, kết hợp các nút được làm bằng vật liệu tổng hợp và sử dụng nhựa đàn hồi giữa hai xương hàm. Thế hệ thứ ba của Invisalign đã nâng cao khái niệm này hơn nữa bằng cách giới thiệu các phụ kiện được tối ưu hóa có thể được đặt tự động bằng phần mềm của nhà sản xuất.35 Chúng nhằm cải thiện khả năng kiểm soát chuyển động của răng bằng cách điều chỉnh hình dạng có cân nhắc đến hình thái học riêng lẻ của răng.70

Danh mục Niềng răng trong suốt Clear Aligners hiện đại

Hiện tại có bốn loại sản phẩm niềng răng trong suốt chính, được phân loại dựa trên khả năng ứng dụng lâm sàng và phương pháp cung cấp cho bệnh nhân. Các hệ thống niềng răng này có từ những hệ thống có thể trực tiếp sử dụng cho người tiêu dùng đến các hệ thống toàn diện được thiết kế để điều trị cho các tật lệch khớp cắn phức tạp hơn.

Hệ thống niềng răng trực tiếp sử dụng cho người tiêu dùng

Hệ thống niềng răng trực tiếp được sử dụng cho người tiêu dùng được tiếp thị trực tiếp đến bệnh nhân, được thiết kế để bệnh nhân tự điều trị “tại nhà”. Hệ thống này yêu cầu bệnh nhân chụp ảnh hồ sơ và tạo khuôn ấn cung răng của riêng họ. Niềng răng riêng sau đó được chế tạo và giao cho bệnh nhân mà không có sự giám sát trực tiếp của chuyên gia nha khoa. Khi ngày càng có nhiều sản phẩm niềng răng “tự thực hiện” hoặc có thể mua tự do không cần hướng dẫn của bác sĩ, một số nhà nghiên cứu đã bày tỏ lo ngại về sự an toàn của bệnh nhân khi không có nhà cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe giám sát việc điều trị cho họ.30 Theo một cảnh báo người tiêu dùng gần đây của AAO, bệnh nhân có thể phải chịu nguy cơ tổn thương răng, nha chu tăng cao, và thậm chí các tác dụng phụ, chẳng hạn như phản ứng dị ứng, một số có thể đe dọa đến tính mạng.

Hệ thống niềng dịch chuyển răng ít (MTM)

Niềng răng MTM được thiết kế để mang đến quá trình điều trị lâm sàng hạn chế, chẳng hạn như chỉ tạo hình cung răng đơn hoặc chỉnh hình mặt trước. Các hệ thống này đã được bán trên thị trường như một giải pháp thay thế ít tốn kém hơn và nhanh hơn cho liệu pháp niềng răng toàn diện.

Hệ thống niềng răng được chế tạo trong nhà

Các bộ niềng răng được chế tạo tại nhà được tạo ra bởi các công ty cung cấp phần mềm lập kế hoạch điều trị 3D cho văn phòng bác sĩ chỉnh nha. Phần mềm này có thể được tích hợp với máy quét và máy in 3D để cho phép bác sĩ chỉnh nha trực tiếp chế tạo niềng răng.

Hệ thống niềng răng toàn diện

Hệ thống niềng răng toàn diện cho phép lập kế hoạch điều trị tương tác 3D thông qua việc kết hợp các chuyển động răng 3D CAD CAM. Chúng bao gồm việc sử dụng các yếu tố phụ trợ khác, chẳng hạn như các phụ tùng resin liên kết và các khe hở để đàn hồi. Các hệ thống này cung cấp các tính năng bổ sung khác nhau cho phép di chuyển răng phức tạp hơn trong mọi mặt phẳng không gian và điều trị toàn diện hơn so với các tùy chọn trước đây.

Kết luận

Liệu pháp Niềng răng trong suốt Clear aligner đã phát triển vượt bậc kể từ lần đầu tiên được hình thành vào đầu những năm 1900. Nhiều khái niệm cơ bản chẳng hạn như phụ tùng, phụ kiện và việc sử dụng niềng răng được bắt nguồn từ ý tưởng của Kesling, Nahoum, Sheridan và những người khác. Sự xuất hiện của thời đại kỹ thuật số đã tạo điều kiện thuận lợi cho việc sản xuất nhiều loại niềng răng và nâng cao khả năng tiếp cận đến công chúng. Niềng răng trong suốt nhanh chóng gia tăng sự phổ biến đối với những bệnh nhân mới tiềm năng đã khiến phương pháp này trở thành một trụ cột chính trong chỉnh nha hiện đại.