Дистракционный остеогенез (ДО) — это формирование новой кости между разделенными костными сегментами путем приложения постоянной и стабильной дистракционной силы к разделенным костным сегментам, преимуществами которого являются минимальная хирургическая травма, отсутствие костной пластики и одновременное расширение окружающих мягких тканей. В 1998 году Liou et al[1 ] предложили метод дистракционного остеогенеза пародонтальной мембраны, который в несколько раз увеличил скорость перемещения зубов и значительно сократил процесс лечения. Впоследствии группа зарубежных ученых Liou et al[2] и Kisnisci et al[3] постепенно отметили, что скорость перемещения зуба в зоне регенерации кости, полученной после дистракционного остеогенеза, также может быть значительно увеличена. Однако оптимальное время и величина силы для перемещения зубов в зону новой кости после дистракционного остеогенеза все еще остаются главными вопросами, которые обсуждаются. В данном эксперименте была разработана животная модель для наблюдения за скоростью перемещения зубов и изменениями в тканях корня и периодонта при различных значениях силы в нижней челюсти клыка после остеотомии. 1. Материалы и методы 1.1 Экспериментальные животные и группировка 8 здоровых собак породы бигль (предоставлены Центром экспериментальных животных Аньхойского медицинского университета), возраст 10-18 месяцев, вес 10-12 кг, самцы и самки. Все собаки имели постоянные зубы в пасти и формулу постоянного прикуса: I3/3.C1/1.P4/4.M2/3.×2 = 42, с полным прикусом и здоровым пародонтом, содержались в неволе в течение одной недели до операции, были привиты от бешенства и приучены к мягкой пище. Они были случайным образом разделены на две группы по четыре человека в каждой, пронумерованы и промаркированы, и экспериментальные зубы были перемещены с силой 50 g и 100 g соответственно после 6 недель ретракции кости. 1.2 Ретрактор Самодельный внутриротовой ретрактор из нержавеющей стали использовался для производства ретракции путем перемещения подвижной части по направляющей канавке фиксированной части с максимальным расширением 25 мм. 1.3 Экспериментальный метод 1.3.1 Остеогенез ретракции нижней челюсти Все собаки были подвергнуты одностороннему остеогенезу ретракции нижней челюсти между третьим и четвертым премолярами. В день операции собаки были накормлены и взвешены, общий наркоз вводился внутривенной инфузией 3% пентобарбитала натрия 1 мл/кг. Подслизистая инфильтрация лидокаина, содержащего 1/300 000 эпинефрина; разрез был сделан на уровне буккальной вестибулярной борозды третьего и четвертого премоляров, приблизительно 62,5 пкс, и буккальный слизисто-надкостничный лоскут был развернут ниже нижнего края нижней челюсти, чтобы полностью обнажить тело нижней челюсти; нижняя челюсть была разрезана продольно между третьим и четвертым премолярами с помощью 700# фиссурного сверла под струей воды, чтобы сформировать искусственный полный перелом, и внеротовой угол нижней челюсти с той же стороны. В коже был сделан разрез около 5 мм для установки стержня ретрактора, фиксации ретрактора, регулировки внеротового стержня так, чтобы костные сегменты с обеих сторон были максимально приближены друг к другу для стабилизации нижней челюсти; после отсутствия активного кровотечения нижняя челюсть была послойно сшита в нужном положении. После операции пациент получал внутримышечные инъекции 800 000 единиц пенициллина дважды в день в течение 5 дней, полужидкую диету и питание, а также раствор гентамицина для очистки раны. После 5 дней задержки ретрактор вращали каждые 12 часов в течение недели, при этом ретракция составляла примерно 1 мм в день. 1.3.2 Движение и измерение экспериментальных зубов После 6 недель периода остеогенной консолидации спиральная пружина натяжения NiTi была зафиксирована между зоной регенерации кости между третьим и четвертым премолярами с помощью ортодонтической лигатуры под общим наркозом, а четвертый премоляр был прикреплен к первому моляру лигатурой в виде восьмерки для увеличения сопротивления опоры. Сила определялась путем измерения длины пружины натяжения с помощью силомера в сочетании с верньерным штангенциркулем. 50 г и 100 г прикладывались для перемещения третьего премоляра дистально и центрально в зону регенерации кости. Силу увеличивали каждые две недели, чтобы уменьшить усталость пружины растяжения и замедлить спад силы, чтобы экспериментальное натяжение зуба было более стабильным и надежным. Скорость движения определяется расстоянием, пройденным экспериментальным зубом за одно и то же время, измеренным 3 раза одним и тем же техником с помощью верньерных штангенциркулей (точность: 0,02 мм), усредненным и записанным. 1.3.3 Наблюдение за рентгеновской пленкой Остеогенез зоны регенерации кости нижней челюсти наблюдался во время дистракционного остеогенеза на том же медицинском диагностическом рентгеновском аппарате с программным управлением и дистанционным управлением 500 мА (Beijing Wandong Medical Equipment Co., Ltd., модель FSK302-1A). В то же время, после 1-й, 2-й, 3-й и 4-й недель перемещения экспериментальных зубов, апикальные пленки экспериментальных зубов были сняты с помощью цифрового апикального рентгеновского аппарата для наблюдения за апикальной резорбцией, изменениями в периодонтальной мембране и тканях периодонта. Все вышеперечисленное выполнялось одним и тем же техником. 1.3.4 Взятие материала Через 4 недели после перемещения экспериментальных зубов экспериментальным собакам внутривенно вводили 90-160 мл воздуха, чтобы казнить животных и перехватить образцы, включая экспериментальные зубы, ткани пародонта и часть челюстной кости. Образцы были немедленно зафиксированы путем погружения в 10% нейтральный фиксатор формалина на 48 ч, а затем подготовлены к использованию. Образцы помещали в гирационный шейкер (Jintan Huacheng Kaiyuan Experimental Instrument Factory, HY-5, амплитуда 20 мм) при комнатной температуре и непрерывно встряхивали со скоростью 130 об/мин в течение 10 дней. После декальцинации образцы промывали в проточной воде в течение 24 ч. Образцы поэтапно обезвоживали в растворе этанола, погружали в парафин с температурой плавления 60-62°C на 3-4 ч (температура погружения 70-72°C) и затем встраивали. Образцы секционировали с помощью срезателя RM2135 Leica (производство Германия) толщиной 4~5 мкм, рутинно окрашивали HE и наблюдали под световым микроскопом. 2. Результаты 2.1 Общее состояние животных Все животные хорошо переносили весь эксперимент; не произошло деформации, поломки или смещения тракционного устройства; не возникло инфекции в операционной ране. Кормление и активность постепенно возвращались к норме через 2-3 дня после операции. Среднее удлинение нижней челюсти после ретракции составило 6,65 мм, жевательная функция была слабо нарушена и нормализовалась после правильного прикуса. Средняя линия нижней челюсти экспериментального животного была слегка отклонена в противоположную сторону, а лицо было слегка перекошено в противоположную сторону. При перемещении зубов наблюдались различные степени покраснения и отека десны, которые пришли в норму после пародонтологического лечения. Все зубы находились в пределах первой степени расшатывания, за исключением первой-второй степени расшатывания после четырех недель вытяжения при силе 100g. Область регенерации кости изолированной нижней челюсти была твердой на ощупь, не было обнаружено костных разрывов или дефектов кости, костная кора была ровной и непрерывной, а границы старой и новой кости было трудно различить. 2.2 Состояние экспериментальных зубов Скорость движения экспериментальных зубов оценивалась по расстоянию, на которое зубы перемещались каждую неделю. Где W0 обозначает начальное расстояние между экспериментальным зубом (третьим премоляром) и четвертым премоляром после дистракционного остеогенеза; W1-4 обозначают расстояние между экспериментальным зубом и четвертым премоляром после первой, второй, третьей и четвертой недель перемещения, соответственно. Разница между измеренными расстояниями между третьим и четвертым премолярами в течение двух соседних недель — это расстояние, на которое переместились экспериментальные зубы в течение двух соседних недель. Данные были выражены как среднее ± стандартное отклонение, и среднее кумулятивное расстояние, пройденное экспериментальными зубами после 4 недель движения при значениях силы 50 g и 100 g, составило 1,98 ± 0,10 мм и 3,68 ± 0,09 мм, соответственно. 2.3 Рентгеновское наблюдение Было обнаружено, что плотность костной ткани в зоне дистракции постепенно увеличивается с увеличением периода фиксации дистракционной кости, и плотность новой кости была выше на 6-й неделе. Плотность костной ткани новой кости была выше на 6-й неделе и была близка к плотности нормальной кости. Апикальные рентгеновские снимки показали, что верхушки корней были значительно резорбированы или только слегка размыты и округлены, когда экспериментальные зубы перемещались при различных значениях силы; когда экспериментальные зубы перемещались при 100g, периодонтальная мембрана была слегка расширена, альвеолярный гребень резорбирован и зубы были наклонены. 3. Обсуждение Ретракционный остеогенез становится эффективным методом коррекции деформаций черепно-лицевого скелета и увеличения скорости ортодонтического перемещения зубов. В настоящее время в отечественных исследованиях в основном представлены эксперименты по быстрому перемещению зубов с помощью дистракционного остеогенеза пародонта или альвеолярной кости. В данном эксперименте впервые был расширен определенный объем костной ткани для обеспечения необходимого зазора для ортодонтических зубов после прямой дистракции кости нижней челюсти. 3.1 Выбор экспериментальных животных В настоящее время существует множество животных моделей для остеогенеза, включая коз, кроликов и крыс. Однако в данном эксперименте, помимо простого остеогенеза, необходимо было переместить зуб в область новой кости. Хотя козы нежны и просты в обращении, корни коз толстые и плотные, что затрудняет перемещение зуба во время эксперимента, а кролики и крысы — грызуны с маленькими зубами, что затрудняет наблюдение и манипуляции. Собака породы бигль, использованная в данном эксперименте, является ласковой собакой и способна к автономному сотрудничеству во время ретракции нижней челюсти и перемещения зубов, что, с одной стороны, сокращает количество раз анестезии животного, а с другой стороны, не представляет опасности для оператора, поскольку позиция наблюдения находится внутри ротовой полости и не оказывает негативного влияния на эксперимент из-за возбуждения животного. Кроме того, клыковый прикус не сильно отличается от человеческого и лучше переносится другими животными. 3.2 Ретракторы Хорошая фиксация ретрактора во время процесса ретракции необходима для обеспечения остеогенного эффекта. Поэтому длина, размер и форма ретрактора, соответствие его размеров, надежность установки, а также направление и величина усилия регулировки — все это влияет на стабильность ретрактора и является ключевыми аспектами испытания. Ретрактор, используемый в данном испытании, был разработан и изготовлен профессиональным старшим техником в соответствии с требованиями испытания, согласно характеристикам самого эксперимента. Однако ретрактор должен быть меньшего размера, чтобы не только уменьшить ощущение инородного тела во рту, но и не вызвать повреждения пародонта и его мягких тканей. 3.3 Подготовка образцов В данном эксперименте для замачивания образцов использовался 10% нейтральный формалин, так как в нейтральный формалин добавляется фосфатный буфер, который не легко окисляется и может поддерживать pH 7,0 в течение длительного времени, что очень благоприятно для фиксации (особенно длительной фиксации) и окрашивания образцов тканей, делая клетки нормальной ткани морфологическими, слоистыми и ярко окрашенными, а клетки нормальной ткани в основном свободными от атрофии и деформации [4]. Выбор соответствующего декальцинирующего раствора необходим для приготовления качественных обычных срезов декальцинированной костной ткани, и существуют различные компоненты декальцинирующих растворов, которые следует выбирать в зависимости от ткани, подлежащей декальцинации [5]. Учитывая необходимость одновременного наблюдения за различными тканями, такими как зуб — пародонт — альвеолярная кость — челюстная кость, декальцинация смешанной кислотой означает, что скорость декальцинации сохраняется и что различные компоненты смешанной кислоты будут играть свою роль, дополняя друг друга, не вызывая повреждения ткани. 3.4 Выбор силы и продолжительности перемещения зуба На изменения в тканях корня и периодонта при различных значениях силы тяги могут влиять многие факторы, такие как возраст, пол, питание и курс лечения. Большинство ученых считают, что величина силы тяги не должна быть легко слишком высокой, иначе произойдет сильная резорбция корня и приведет к местной воспалительной реакции корня. Шварц[6] показал, что наиболее подходящая ортодонтическая сила не превышает капиллярного давления, т.е. 20-26 г/см2, такая мягкая и длительная ортодонтическая сила позволяет зубам производить желаемое движение, не вызывая повреждения корня и тканей пародонта, и считается «классической механикой», поэтому ученые рекомендуют, чтобы величина прилагаемой ортодонтической силы учитывала площадь поверхности корней зубов. Однако клинически трудно определить оптимальную ортодонтическую силу для каждого зуба из-за сложности точного измерения площади поверхности корня и разной силы, необходимой для перемещения зуба в разных направлениях. Поэтому, объединив клинический опыт и данные литературы, для перемещения экспериментального зуба в зону новой кости дистракционного остеогенеза использовали два значения силы — 50g и 100g. В зарубежных исследованиях[7, 8] было установлено, что продолжительность ортодонтической силы также вызывает резорбцию корней, что не менее важно, чем величина силы тяги на резорбцию корней. Если ортодонтическое лечение проводится с прерывистыми силами, то интервал между перерывами не только восстанавливает резорбированную кость, но и предотвращает дальнейшую резорбцию корня [9]. Однако результаты исследования Jiang Ruoping [10] показали, что хотя прерывистое приложение внешних сил может больше соответствовать физиологическому состоянию клеток организма, длительное воздействие на клетки тканей одной и той же силы может не только не способствовать физиологической функции клеток, но и увеличить резорбцию корня. По этой причине для приложения силы использовалась спиральная пружина растяжения NiTi. Усталостная сила напряжения спиральной пружины NiTi разрушается медленнее и прикладывалась один раз в 2 недели, так что силу нагрузки можно рассматривать как непрерывную силу. В этом исследовании экспериментальный зуб перемещался непосредственно с помощью лигатурной проволоки, зафиксированной пружиной натяжения. Было обнаружено, что движение было нестабильным, а направление тяги не всегда было последовательным, так что зуб не всегда перемещался в целом в заранее заданном направлении. Когда происходит наклонное движение, напряжение концентрируется на вершине альвеолярного гребня, что приводит к горизонтальной резорбции как со стороны тяги, так и со стороны натяжения альвеолярного гребня, а затем к потере высоты альвеолярной кости. Кроме того, пружина натяжения имеет тенденцию собирать остатки пищи, затрудняя самоочистку и, таким образом, усугубляя гингивит, и ряд потенциальных факторов также может способствовать потере высоты альвеолярной кости. Поэтому следует соответствующим образом усовершенствовать процесс перемещения зубов и выбор материала. Однако также сообщалось, что во время ортодонтического лечения происходит небольшая потеря высоты альвеолярной кости в ортодонтических зубах, но чрезмерная резорбция никогда не происходит после завершения ортодонтического лечения[11 ] . Модель животных, выбранная для данного эксперимента, является репрезентативной. Используя самодельное ретракционное устройство, можно создать научную, простую и надежную модель животных с точной и контролируемой скоростью и частотой ретракции, используя собак в качестве подопытных животных. Модель на животных может быть использована в качестве основы для будущих экспериментов по изучению движения зубов в разное время, но данный эксперимент является лишь небольшой выборкой экспериментов на животных, и полученные выводы нуждаются в дальнейшем изучении и проверке.