上颌矢状扩弓的动物实验研究

苑迎娇 左艳萍 胡通

骨性错頜畸形的早期治疗即生长改良治疗已经成为现代临床口腔正畸学的重要内容之一。临床治疗中，对于骨性上颌发育不足的患者，常针对其具体的发病机制采用相应的生长改良治疗。由于上颌前后向和垂直向发育不足而表现为上颌后缩、面中份凹陷以及前牙反牙合，对患者口腔功能、颜面美观和心理健康都有较严重的影响［1］。在乳牙期通常的治疗方法就是通过牙合垫舌簧对反牙合进行矫治［2］，但存在固位不良、复诊频繁、对骨改建作用小等不足。我们在临床对合垫矫治器进行改良［3］，在腭部矢状方向置入扩弓器以慢速扩弓的力量施加矢状方向扩弓力，在临床取得了满意的效果。本文就其骨改建作用进行了动物实验研究。

1 材料与方法

1.1 动物分组 选择8周龄健康新西兰大白兔15只(由河北医科大学动物实验中心提供)，体重1.5～1.7 kg。所有动物单笼喂养观察1周后纳入本实验，所有动物均进食颗粒状饲料，自由摄食饮水。将15只处于生长发育期的新西兰大白兔随机分为2组:实验组8只，对照组7只。实验组新西兰大白兔全天戴用自制的上颌矢状扩弓矫治器，对照组不做任何处理为自然生长。

1.2 实验步骤

1.2.1 动物模型的建立:使用3%戊巴比妥钠以1 ml/kg的剂量对新西兰大白兔进行耳缘静脉注射麻醉，动物在5～10 min后即麻醉成功。使用烤软的牙科用红蜡片制作个别托盘，取上颌工作模型，使用超硬石膏灌注模型。用0.40 mm的仿澳丝在模型上弯制上颌扩弓矫治器，将麻醉后的动物仰卧固定于手术台上，然后用慢速牙科电机安装刃状车针在0.9%氯化钠溶液持续降温的前提下，于上颌两中切牙舌面紧贴龈缘的牙颈部各磨一深约0.2 mm的沟，每一面上的沟水平位于牙面同一水平处。随后将扩弓器的两个游离臂末端向外回折插入第一、二磨牙邻接点之下，加力200 g。加力后将扩弓器前部抵于切牙预备的舌侧沟中，用光固化树脂加固上颌磨牙颌面及切牙舌面。实验期间，实验组新西兰大白兔全天戴用矫治器;对照组不做任何处理，为自然生长。见图1。

图1 动物模型

1.2.2 取材及标本处理:扩弓2周后，取上颌组织，包括切牙、腭板和腭中缝。用0.9%氯化钠溶液清洗组织表面，放入4%甲醛中固定，并继以10%的甲酸中，常温下脱钙1周，蒸馏水漂洗过夜。上行梯度乙醇脱水，二甲苯透明，浸蜡，石蜡包埋。沿上颌骨矢状方向切片，行常规HE染色。在电子显微镜下观察样本上腭区的组织学变化。

1.2.3 组织学成骨细胞计数:将切片在计算机彩色病理图像采集与分析系统中，200倍光镜下选择上颌腭部的中前部区域，测量成骨细胞个数。每张标本测量3次。将每份标本的测量均值作为最后测量值。

1.3 统计学分析 应用SPSS 15.0统计软件，计量资料以表示，采用独立样本t检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 动物的一般情况 15只新西兰大白兔除对照组1只在实验结束前死亡，其余均存活，实验组大鼠扩弓均非常成功，肉眼便可看出前牙覆盖与对照组明显的差别。

2.2 组织学观察 实验组上颌骨腭部骨边缘成骨细胞增生活跃，有大量的成骨细胞呈带状聚集，成骨细胞的下方有少量类骨质出现。同时部分区域出现破骨细胞，但成骨现象大于破骨，有新骨沉积，新生的骨组织骨小梁排列与加力方向一致;对照组的上颌骨腭部可见骨边缘有不等量的成骨细胞和较为微弱的成骨活动，偶见破骨细胞。加力14 d后，骨细胞计数分析实验组骨细胞计数为(27.0±5.9)个，而对照组的骨细胞计数为(17.5±3.6)个，差异有统计学意义(P＜0.05)。见图2、3。

图2 实验组(HE×40)

图3 对照组(HE×40)

3 讨论

本实验在传统矫治器的基础上加以改进，用自制的垂直开大曲加力代替镍钛螺璜，使矫治器体积更小且力量也较稳定，不易衰减。垂直开大曲是加力的关键装置，上颌矢状扩弓后，较之对照组，上颌骨局部发生明显变化，覆盖由治疗前平均2 mm变为治疗后平均5 mm，说明本实验能够良好地模拟临床改良合垫舌簧矫治器的加力过程。

本研究应用HE染色的方法对上颌骨腭部进行组织形态学分析，从总体上直观地观察上颌骨腭部的改建过程。HE染色可清楚的显示骨质或类骨质的形成。高倍镜下可见新生骨由粗大的骨胶原纤维及骨基质、骨细胞构成。众所周知，在骨改建过程中，成骨细胞起着非常重要的作用。Sanchez-Fernandez等［4］研究表明，骨改建过程实际是成骨细胞与破骨细胞之间的稳态被打破，前者作用大于后者即表现成骨，反之则表现为破骨。有研究表明，机械力可以打破成骨和破骨的稳态［5］。在活跃的骨形成区有明显的成层排列的成骨细胞，位于骨的表面，如骨的内、外表面、哈弗管的表面及骨小梁的表面。活跃的成骨细胞为立方形，胞质嗜碱性［6］。Gabbay等［7］研究表明机械力对成骨细胞的增殖活性、细胞外形和附着以及表型蛋白表达和功能有重要的影响。本实验依据成骨细胞形态特点及分布于骨表面特征，在光学显微镜下对其进行识别并进行计数，依此对上颌骨腭部的骨改建进行分析。本实验组织学观察显示，戴用矫治器2周后，实验组上颌骨腭部出现新骨形成反应，其中靠近上颌切牙的牙根处更明显。由于矫治器的力量直接施加在上颌切牙上，导致上颌切牙的牙根处新骨形成更活跃。成骨细胞数量增多，且形态呈典型的立方状，出现了少量的类骨质，推断可能是由于矢状方向的扩弓力量打破了成骨细胞和破骨细胞之间的稳态，成骨作用大于破骨作用，成骨反应活跃。实验组和对照组的成骨细胞数量有显著性差异(P＜0.05)。由此可以推断上颌矢状方向扩弓显著影响着腭部骨组织的改建。

本实验中，上颌矢状方向扩弓后实验组切牙覆盖变化明显且成骨细胞数量在实验组和对照组中有显著差异，说明生长发育期矢状方向扩弓能显著促进上颌骨的生长。

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，冮卫东，熊贵忠.頜垫舌簧活动矫治器矫治乳前牙反牙合三种施力装置的疗效对比研究.临床口腔医学杂志，2011，27:356-358.

3 刘亚非，牛小雷，左艳萍.改良牙合垫舌簧矫治器矫治乳牙反牙合的临床体会.现代口腔医学杂志，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，张卫兵，等.机械扩张力作用下小鼠腭中缝成骨与破骨的研究.口腔医学，2009，29:169-173.

6 于世凤，高岩主编.口腔组织病理学.第1版.北京:北京大学医学出版社，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.