上頜矢狀擴弓的動物實驗研究

苑迎嬌 左艷萍 胡通

骨性錯頜畸形的早期治療即生長改良治療已經(jīng)成為現(xiàn)代臨床口腔正畸學的重要內(nèi)容之一。臨床治療中，對于骨性上頜發(fā)育不足的患者，常針對其具體的發(fā)病機制采用相應(yīng)的生長改良治療。由于上頜前后向和垂直向發(fā)育不足而表現(xiàn)為上頜后縮、面中份凹陷以及前牙反牙合，對患者口腔功能、顏面美觀和心理健康都有較嚴重的影響［1］。在乳牙期通常的治療方法就是通過牙合墊舌簧對反牙合進行矯治［2］，但存在固位不良、復診頻繁、對骨改建作用小等不足。我們在臨床對合墊矯治器進行改良［3］，在腭部矢狀方向置入擴弓器以慢速擴弓的力量施加矢狀方向擴弓力，在臨床取得了滿意的效果。本文就其骨改建作用進行了動物實驗研究。

1 材料與方法

1.1 動物分組 選擇8周齡健康新西蘭大白兔15只(由河北醫(yī)科大學動物實驗中心提供)，體重1.5～1.7 kg。所有動物單籠喂養(yǎng)觀察1周后納入本實驗，所有動物均進食顆粒狀飼料，自由攝食飲水。將15只處于生長發(fā)育期的新西蘭大白兔隨機分為2組:實驗組8只，對照組7只。實驗組新西蘭大白兔全天戴用自制的上頜矢狀擴弓矯治器，對照組不做任何處理為自然生長。

1.2 實驗步驟

1.2.1 動物模型的建立:使用3%戊巴比妥鈉以1 ml/kg的劑量對新西蘭大白兔進行耳緣靜脈注射麻醉，動物在5～10 min后即麻醉成功。使用烤軟的牙科用紅蠟片制作個別托盤，取上頜工作模型，使用超硬石膏灌注模型。用0.40 mm的仿澳絲在模型上彎制上頜擴弓矯治器，將麻醉后的動物仰臥固定于手術(shù)臺上，然后用慢速牙科電機安裝刃狀車針在0.9%氯化鈉溶液持續(xù)降溫的前提下，于上頜兩中切牙舌面緊貼齦緣的牙頸部各磨一深約0.2 mm的溝，每一面上的溝水平位于牙面同一水平處。隨后將擴弓器的兩個游離臂末端向外回折插入第一、二磨牙鄰接點之下，加力200 g。加力后將擴弓器前部抵于切牙預備的舌側(cè)溝中，用光固化樹脂加固上頜磨牙頜面及切牙舌面。實驗期間，實驗組新西蘭大白兔全天戴用矯治器;對照組不做任何處理，為自然生長。見圖1。

圖1 動物模型

1.2.2 取材及標本處理:擴弓2周后，取上頜組織，包括切牙、腭板和腭中縫。用0.9%氯化鈉溶液清洗組織表面，放入4%甲醛中固定，并繼以10%的甲酸中，常溫下脫鈣1周，蒸餾水漂洗過夜。上行梯度乙醇脫水，二甲苯透明，浸蠟，石蠟包埋。沿上頜骨矢狀方向切片，行常規(guī)HE染色。在電子顯微鏡下觀察樣本上腭區(qū)的組織學變化。

1.2.3 組織學成骨細胞計數(shù):將切片在計算機彩色病理圖像采集與分析系統(tǒng)中，200倍光鏡下選擇上頜腭部的中前部區(qū)域，測量成骨細胞個數(shù)。每張標本測量3次。將每份標本的測量均值作為最后測量值。

1.3 統(tǒng)計學分析 應(yīng)用SPSS 15.0統(tǒng)計軟件，計量資料以表示，采用獨立樣本t檢驗，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 動物的一般情況 15只新西蘭大白兔除對照組1只在實驗結(jié)束前死亡，其余均存活，實驗組大鼠擴弓均非常成功，肉眼便可看出前牙覆蓋與對照組明顯的差別。

2.2 組織學觀察 實驗組上頜骨腭部骨邊緣成骨細胞增生活躍，有大量的成骨細胞呈帶狀聚集，成骨細胞的下方有少量類骨質(zhì)出現(xiàn)。同時部分區(qū)域出現(xiàn)破骨細胞，但成骨現(xiàn)象大于破骨，有新骨沉積，新生的骨組織骨小梁排列與加力方向一致;對照組的上頜骨腭部可見骨邊緣有不等量的成骨細胞和較為微弱的成骨活動，偶見破骨細胞。加力14 d后，骨細胞計數(shù)分析實驗組骨細胞計數(shù)為(27.0±5.9)個，而對照組的骨細胞計數(shù)為(17.5±3.6)個，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。見圖2、3。

圖2 實驗組(HE×40)

圖3 對照組(HE×40)

3 討論

本實驗在傳統(tǒng)矯治器的基礎(chǔ)上加以改進，用自制的垂直開大曲加力代替鎳鈦螺璜，使矯治器體積更小且力量也較穩(wěn)定，不易衰減。垂直開大曲是加力的關(guān)鍵裝置，上頜矢狀擴弓后，較之對照組，上頜骨局部發(fā)生明顯變化，覆蓋由治療前平均2 mm變?yōu)橹委熀笃骄? mm，說明本實驗能夠良好地模擬臨床改良合墊舌簧矯治器的加力過程。

本研究應(yīng)用HE染色的方法對上頜骨腭部進行組織形態(tài)學分析，從總體上直觀地觀察上頜骨腭部的改建過程。HE染色可清楚的顯示骨質(zhì)或類骨質(zhì)的形成。高倍鏡下可見新生骨由粗大的骨膠原纖維及骨基質(zhì)、骨細胞構(gòu)成。眾所周知，在骨改建過程中，成骨細胞起著非常重要的作用。Sanchez-Fernandez等［4］研究表明，骨改建過程實際是成骨細胞與破骨細胞之間的穩(wěn)態(tài)被打破，前者作用大于后者即表現(xiàn)成骨，反之則表現(xiàn)為破骨。有研究表明，機械力可以打破成骨和破骨的穩(wěn)態(tài)［5］。在活躍的骨形成區(qū)有明顯的成層排列的成骨細胞，位于骨的表面，如骨的內(nèi)、外表面、哈弗管的表面及骨小梁的表面?；钴S的成骨細胞為立方形，胞質(zhì)嗜堿性［6］。Gabbay等［7］研究表明機械力對成骨細胞的增殖活性、細胞外形和附著以及表型蛋白表達和功能有重要的影響。本實驗依據(jù)成骨細胞形態(tài)特點及分布于骨表面特征，在光學顯微鏡下對其進行識別并進行計數(shù)，依此對上頜骨腭部的骨改建進行分析。本實驗組織學觀察顯示，戴用矯治器2周后，實驗組上頜骨腭部出現(xiàn)新骨形成反應(yīng)，其中靠近上頜切牙的牙根處更明顯。由于矯治器的力量直接施加在上頜切牙上，導致上頜切牙的牙根處新骨形成更活躍。成骨細胞數(shù)量增多，且形態(tài)呈典型的立方狀，出現(xiàn)了少量的類骨質(zhì)，推斷可能是由于矢狀方向的擴弓力量打破了成骨細胞和破骨細胞之間的穩(wěn)態(tài)，成骨作用大于破骨作用，成骨反應(yīng)活躍。實驗組和對照組的成骨細胞數(shù)量有顯著性差異(P＜0.05)。由此可以推斷上頜矢狀方向擴弓顯著影響著腭部骨組織的改建。

本實驗中，上頜矢狀方向擴弓后實驗組切牙覆蓋變化明顯且成骨細胞數(shù)量在實驗組和對照組中有顯著差異，說明生長發(fā)育期矢狀方向擴弓能顯著促進上頜骨的生長。

1 Jiuxiang L，Yan G.Preliminary investigation of nonsurgical treat-ment of severe skeletal classⅢmalocclusion in the permanent dentition.Angle Orthodontist，2003，75:401.

2 何艾娥，冮衛(wèi)東，熊貴忠.頜墊舌簧活動矯治器矯治乳前牙反牙合三種施力裝置的療效對比研究.臨床口腔醫(yī)學雜志，2011，27:356-358.

3 劉亞非，牛小雷，左艷萍.改良牙合墊舌簧矯治器矯治乳牙反牙合的臨床體會.現(xiàn)代口腔醫(yī)學雜志，2008，22:344.

4 Sanchez-Fernandez MA，Gallois A，Riedl T，et al.Osteoclasts control osteoblast chemotaxis via PDGF-BB/PDGF receptor beta signaling.PLoS ONE，2008，3:e3537.

5 苗毅，王林，張衛(wèi)兵，等.機械擴張力作用下小鼠腭中縫成骨與破骨的研究.口腔醫(yī)學，2009，29:169-173.

6 于世鳳，高巖主編.口腔組織病理學.第1版.北京:北京大學醫(yī)學出版社，2005.

7 Gabbay JS，Zuk PA，Tahernia A，et al.In vitro microdistraction of pre-osteoblasts:distraction promotes proliferation and oscillation promotes differentiation.Tissue Eng，2006，12:3055-3065.