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牵张成骨快速正畸牙齿移动的实验与应用研究

马文盛  
【摘要】: 目的: 错牙合畸形严重影响患者的颅面发育、口腔功能、面部美观和心理健康,被世界卫生组织列为口腔三大疾病之一。据傅民魁等2000年统计公布的调查结果显示,错牙合畸形在我国的发病率替牙期为71.21%,恒牙期为72.92%。随着生活水平及口腔健康意识的不断提高,越来越多的错牙合畸形患者选择口腔正畸治疗。但目前常规的正畸牙齿移动速度一般为1mm/月,正畸疗程常需2年左右,对须拔牙正畸治疗患者疗程甚至更长。牙齿移动速度慢,正畸疗程长一直是困扰正畸医师和患者的一个十分严重的问题。探讨快速正畸牙齿移动,缩短正畸疗程是错牙合畸形矫治研究领域的一个重点和热点。 牵张成骨(distraction osteogenesis, DO)技术是指在牵张力的作用下,在截开骨皮质的骨断面之间会产生持续缓慢的作用力,这种作用力(或称张力)会促使骨组织及其周围软组织的再生,从而在牵开的骨断面之间的间隙内形成新骨并导致骨周围软组织的同步生长。1992年McCarthy等将DO技术应用于颅颌面外科,治疗单侧颜面发育不全畸形并获得成功。近年来有学者将这一技术原理应用于正畸矫治以探索快速正畸牙齿移动的可能性。1998年,Liou和Huang等提出了“牙周膜牵张成骨(periodontal ligament distraction, PDLD)”快速移动牙齿的概念,Liou等对牙周膜牵张快速移动牙齿进行了临床试验,在拔除第一前磨牙并进行简单的牙槽隔减阻手术后,使用牙固位式的牵张装置远中移动尖牙,在3周内尖牙平均向第一前磨牙拔牙窝移动了6.5mm,且支抗牙没有明显前移。2002年Ki?ni?ci等提出“牙槽骨牵张(dentoalveolar distraction, DAD)”快速移动尖牙的技术。该技术在牙槽手术后牵引尖牙连同其周围的牙槽骨组织一同快速移动,其报道尖牙移动速度可达0.8mm/天,而支抗牙仅有微小的前移和伸长;而Sukurica等在另一项关于牙槽骨牵张的临床研究中发现尖牙到位后牙髓活力受损的问题。目前,牙周膜牵张和牙槽骨牵张这两种牵张成骨快速正畸牙齿移动的技术提出时间还很短,技术还不成熟,在手术方式、加力装置及速度、快速牙齿移动的成骨机理、牙周组织改建及对牙髓组织的影响等方面都有待深入研究。 本研究通过建立牙槽隔减阻牙周膜牵张、牙槽骨牵张及拔牙固定矫治的实验动物模型,采用组织学观察方法、TRAP染色(抗酒石酸酸性磷酸酶染色)观察方法、免疫组化和原位杂交等技术对比研究牙槽隔减阻牙周膜牵张、牙槽骨牵张与拔牙固定矫治后移动牙的移动速度、移动牙与支抗牙牙周组织及牙髓组织的变化、破骨细胞在不同阶段的变化、新骨形成和牙周组织改建的特点,以探讨不同矫治方法牙齿移动方式、牙周膜改建、牙髓组织变化、骨形成的特点,为进一步研究及临床应用提供实验依据。在动物实验的基础上选择牙槽隔减阻牙周膜牵张快速移动牙齿进行临床应用研究,对牙槽隔减阻牙周膜牵张用牙固位式牵张装置进行研制,通过模型测量、X线观察、牙髓活力测试观察,探讨牙槽隔减阻手术方式、牙齿加力方式、牙齿移动速度、临床疗效及其安全性,为今后进行快速正畸牙齿移动提供临床依据。 方法: 一、牵张成骨快速正畸牙齿移动实验动物模型的建立 1动物及分组:12只成年雄性Beagle犬,随机分为4组:A组(加力1周组)、B组(加力2周组)、C组(加力2周,保持2周组)和D组(加力2周,保持4周组)。每组3只动物,采取自身对照实验,选择其下颌第一前磨牙为移动牙,每组共6颗,随机分配为牙槽隔减阻牙周膜牵张快速正畸牙齿移动、牙槽骨牵张快速正畸牙齿移动和常规拔牙固定矫治各2颗移动牙。 2动物模型建立过程: 1)牙槽隔减阻牙周膜牵张动物模型的建立:拔除下颌第二前磨牙,用釉凿沿拔牙窝近中牙槽间隔与舌侧骨板交界处、与颊侧骨板交界处凿沟减阻,沟的深度到达第一前磨牙固有牙槽骨,同时在拔牙窝底斜向第一前磨牙根尖方向凿沟减阻,使拔牙窝近中的牙槽间隔半游离。粘接自制牵张装置。术后3天开始以每天两次,每次旋转螺旋90°的频率,加力2周后固定保持。 2)牙槽骨牵张动物模型的建立:拔除下颌第二前磨牙,在第一前磨牙近中颊侧由牙槽嵴顶向下做黏骨膜瓣,暴露第一、第二前磨牙颊侧骨板。用骨凿去除第二前磨牙颊侧骨板及其拔牙窝但保留舌侧皮质骨;围绕第一前磨牙根尖下方及其近中做骨皮质切开,松解第一前磨牙舌侧松质骨与舌侧骨皮质的连接,形成一个有充分动度的包括第一前磨牙与周围骨组织的活动骨块,类似牵张成骨技术的输送盘。缝合伤口粘接自制牵张装置。术后3天开始以每天两次,每次旋转螺旋90°的频率,加力2周后固定保持。 3)拔牙固定矫治实验动物模型的建立(常规对照实验动物模型):仅拔除下颌第二前磨牙。用0.25mm正畸结扎丝将150克力的镍钛螺旋弹簧固定在第一前磨牙近中和第三前磨牙远中,加力2周后固定保持。 3检测指标:实验动物大体观察,移动牙移动距离测量、支抗牙移动距离测量,X线观察。 二、牵张成骨快速正畸牙齿移动牙周组织改建的组织学观察 1标本制取:A组动物于加力1周后处死,B组动物于加力2周后处死, C组动物于加力2周、保持2周后处死,D组动物于加力2周、保持4周后处死。切取含移动牙、支抗牙及其相邻组织的组织块,固定、EDTA脱钙、常规石蜡包埋。 2 HE染色观察:石蜡包埋组织切片5μm,HE染色,光镜下观察移动牙张力侧牙周组织、压力侧牙周组织、牙髓组织和支抗牙牙周组织的变化。 3 TRAP染色观察:石蜡包埋组织切片5μm,TRAP染色,光镜下进行TRAP染色阳性破骨细胞计数并对结果行单因素方差分析。 三、牵张成骨快速正畸牙齿移动牙周组织中BMP-2蛋白及其mRNA的表达及意义 1 BMP-2蛋白的免疫组织化学实验:石蜡包埋组织切片5μm,BMP-2抗体染色,图像分析系统做定量分析并对结果行单因素方差分析。 2 BMP-2 mRNA的原位杂交实验:石蜡包埋组织切片5μm,BMP-2 mRNA原位杂交染色,图像分析系统做定量分析并对结果行单因素方差分析。 四、牙槽隔减阻牙周膜牵张快速远中移动尖牙的应用研究 1病例选择:选择11例减数正畸治疗患者,共20颗尖牙(上颌16颗,下颌4颗)。 2制作牙固位式牵张器:制取石膏模型,在被牵张尖牙和同侧第一磨牙上制作带环,用螺旋扩弓器修改成牵张器的加力装置,扩弓器两端用1.2mm直径的钢丝分别与尖牙和第一磨牙带环焊接在一起,螺旋位于钢丝的龈方以使力线接近尖牙的抗力中心。 3拔牙及牙槽隔减阻:在拔除第一前磨牙的同时行尖牙远中牙槽间隔减阻术:用超声骨刀沿拔牙窝近中牙槽间隔与舌(腭)侧骨板交界处、与颊侧骨板交界处、与牙槽窝底交界处,做“U”形沟,沟的深度以达到尖牙固有牙槽骨(骨硬板)但不损伤尖牙牙周膜为准,使拔牙窝近中的牙槽间隔半游离。 4牵张器的安装及加力:术后粘固自制牵张器。术后3天开始加力,每日3次,每次0.1mm快速远中移动尖牙。尖牙到位后行常规矫治。5检测指标:分别于矫治前、尖牙到位后、矫治结束时取模型、拍摄曲面断层片和尖牙根尖片,检测尖牙牙髓电活力。 结果: 一、牵张成骨快速正畸牙齿移动实验动物模型的建立 1移动牙移动距离: 牙槽隔减阻牙周膜牵张:第1周1.47mm,第2周2.73mm,共3.98mm。牙槽骨牵张:第1周2.88mm,第2周1.25mm,共3.87mm。拔牙固定矫治:第1周0.47mm,第2周0.21mm,共0.68mm。统计结果:牙槽隔减阻牙周膜牵张与牙槽骨牵张的移动距离明显大于拔牙固定矫治(P0.01);加力第2周,牙槽隔减阻牙周膜牵张移动距离大于牙槽骨牵张(P0.05)。 2支抗牙移动距离: 加力2周,支抗牙的平均近中移动距离分别为:牙槽隔减阻牙周膜牵张0.52mm,牙槽骨牵张0.38mm,拔牙固定矫治0.65mm,三者间比较其差异无统计学意义。 3移动牙牙齿倾斜度变化: 加力2周移动牙的倾斜度变化分别为:牙槽隔减阻牙周膜牵张13.75°,牙槽骨牵张3.97°,拔牙固定矫治8.33°;两两比较,差异均有统计学意义(P0.05)。 4 X线观察: 牙槽隔减阻牙周膜牵张:牵张加力期间,移动牙张力侧牙周膜迅速增宽,压力侧牙周膜轻度变窄,其远中牙槽间隔可见向拔牙窝弯曲变形并与移动牙一起进入拔牙窝。固定保持期间,张力侧变宽的牙周膜X线阻射密度逐渐增高,在移动牙近中形成新的骨硬板,牙周膜宽度逐渐缩窄直至接近正常。 牙槽骨牵张:牵张加力期间,移动牙连同骨盘向远中移入骨缺损区域,同时移动牙张力侧牙周膜增宽,压力侧牙周膜缩窄。固定保持期间牵张间隙内有新骨生成,X线阻射密度逐渐增高,移动牙张力侧与压力侧牙周膜宽度逐渐接近正常牙周膜。 拔牙固定矫治:加力期间,移动牙张力侧牙周膜略增宽,压力侧牙周膜略变窄。保持期间,其近远中牙周膜宽度逐渐趋于正常。 X线片显示三种移动方式移动牙未见明显牙根尖吸收。 二、牵张成骨快速正畸牙齿移动牙周组织改建的组织学观察 1 HE染色观察结果: 1)牙槽隔减阻牙周膜牵张:随加力时间的延长,移动牙张力侧牙周膜迅速增宽,牙周膜内成纤维细胞与成骨细胞大量增殖,由固有牙槽骨沿牵引方向迅速生成新生骨小梁;压力侧未见牙周膜受压坏死玻璃样变或明显牙骨质吸收,移动牙远中间隔骨被迅速压入牙槽窝,并逐渐改建。固定保持期间新骨逐渐成熟,牙周膜宽度恢复正常。 2)牙槽骨牵张:牵张加力期间牵张区骨痂组织沿牵张方向形成新骨,同时移动牙牵张侧牙周膜增宽,细胞增殖,压力侧有牙周膜透明玻璃样变及牙骨质吸收现象。固定保持期间新骨逐渐成熟,牙周膜宽度恢复正常。 3)拔牙固定矫治:随加力时间的延长,移动牙张力侧牙周膜增宽,牙周膜内成纤维细胞增殖,压力侧可见牙周膜透明玻璃样变及牙骨质吸收现象;其新生骨速度及程度均弱于牙槽隔减阻牙周膜牵张及牙槽骨牵张。在固定保持期间新骨逐渐成熟,牙周膜宽度恢复正常。 4)三种牙齿移动方式加力期间牙髓组织表现为不同程度的充血及轻度水肿,保持期间牙髓组织逐渐恢复正常。 2 TRAP染色观察结果:牙槽隔减阻牙周膜牵张与拔牙固定矫治加力第 2周牙周组织破骨细胞数达到峰值,而牙槽骨牵张加力第1周牙周组织破骨细胞数达到峰值,且较长时间维持较高水平。 三、牵张成骨快速正畸牙齿移动牙周组织中BMP-2蛋白及其mRNA的表达 1在牙槽隔减阻牙周膜牵张、牙槽骨牵张及拔牙固定矫治牙周组织中, BMP-2蛋白的阳性表达主要位于牙周膜内的成骨细胞、成牙骨质细胞、成纤维细胞的胞浆及新生骨组织的骨基质中,而其mRNA的阳性表达主要位于成骨细胞、成牙骨质细胞、成纤维细胞及部分破骨细胞的胞浆中。 2加力期间,三种方法BMP-2蛋白及其mRNA的阳性表达均不同程度增高,且均在加力两周时达到各自的峰值,牙槽隔减阻牙周膜牵张及牙槽骨牵张的阳性表达均大大强于拔牙固定矫治,但牙槽隔减阻牙周膜牵张与牙槽骨牵张二者之间差异无统计学意义。 3牵张加力结束后的保持期,牙槽隔减阻牙周膜牵张与拔牙固定矫治BMP-2蛋白及其mRNA的阳性表达随时间延长明显回落,而牙槽骨牵张的阳性表达保持较强水平,高于同期的牙槽隔减阻牙周膜牵张和拔牙固定矫治,牙槽隔减阻牙周膜牵张与拔牙固定矫治间差异无统计学意义。 四、牙槽隔减阻牙周膜牵张尖牙快速远中移动的临床研究 1尖牙与支抗牙的移动距离: 20颗尖牙在平均25.6天内向远中移动5.56mm(最小3.53mm,最大8.29mm)。 支抗磨牙在平均25.6天内平均前移0.76mm(最小0mm,最大2.27mm)。 2尖牙与支抗牙的倾斜与旋转: 牵张结束时,尖牙平均有12.2°的远中倾斜和18.53°的近中颊向旋转。牵张结束时,支抗磨牙平均有1.95°的近中倾斜和1.15°的近中舌向旋转。 3尖牙牙根吸收: 被牵张的20颗尖牙中,有6颗在牵张结束时有?o根吸收(根尖变圆钝),其余14颗尖牙无根尖吸收现象,在矫治结束时,根尖片与曲面断层片显示被牵张尖牙根吸收情况与邻牙无明显差别。 4尖牙牙髓活力变化: 20颗被牵张尖牙的牙髓电活力测试值在牵张前平均为37.5,在牵张结束时平均为28.6,与牵张前相比有统计学意义(P0.05﹚;在牵张结束后3个月时平均为38.5,与牵张前相比没有统计学意义(P0.05)。 结论: 1成功建立了牙槽隔减阻牙周膜牵张与牙槽骨牵张两种牵张成骨快速正畸牙齿移动的动物模型。 2牙槽隔减阻牙周膜牵张与牙槽骨牵张动物实验均实现了安全的快速正畸牙齿移动。 3牙槽隔减阻牙周膜牵张快速正畸牙齿移动,主要是移动牙与压力侧牙周膜、牙槽隔的整体快速移动,张力侧牵张力增加,刺激新骨形成,牙周组织迅速改建所致。 4牙槽骨牵张快速正畸牙齿移动,主要是由于牙槽骨骨盘截骨线两断端间在间歇性牵张力作用下牵张成骨,骨盘与移动牙整体移动所致。 5牙槽隔减阻牙周膜牵张与牙槽骨牵张快速正畸牙齿移动过程中,均同时存在常规固定正畸牙齿移动牙周组织改建的方式。 6牙槽隔减阻牙周膜牵张快速正畸牙齿移动比牙槽骨牵张快速正畸牙齿移动创伤小;采用牙固位式牵张装置,牙槽隔减阻牙周膜牵张比牙槽骨牵张对牙髓组织、牙周组织的不良影响更小,支抗控制更好。 7建立了牙槽隔减阻的临床术式;研制了牙槽隔减阻牙周膜牵张用牙固位式牵张装置。 8牙槽隔减阻牙周膜牵张快速正畸牙齿移动,牙槽隔颊舌(腭)侧及根尖下部有效的减阻是该技术的关键。 9牙槽隔减阻牙周膜牵张快速正畸牙齿移动,牙齿创伤小;采用牙固位式牵张,操作简单;具有很好的临床疗效,可以广泛应用于临床。


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