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牙周病静止期大鼠牙齿移动后上下颌牙槽骨骨微结构的差异分析

2020-08-19 245 上传者：管理员

摘要：目的:观察静止期牙周病大鼠牙齿移动后上下颌牙槽骨骨微结构的差异。方法:SD雄性大鼠48只随机分为对照组和实验组(各半),实验组建立静止期牙周病动物模型,近中移动上、下颌右侧第一磨牙。各组于加力0d、7d、14d、21d各处死6只动物,取材,行Micro-CT扫描。结果:加力0d、7d,实验组大鼠上颌牙槽骨骨密度(BMD)、骨体积分数(BV/TV)、骨小梁厚度(Tb·Th)低于下颌,骨小梁数量(Tb·N)高于下颌(P<0.05);加力14d,上颌牙槽骨Tb·Th低于下颌,骨小梁分离距离(Tb·Sp)高于下颌(P<0.05);加力21d,上颌牙槽骨BV/TV、Tb·Th低于下颌,Tb·N、Tb·Sp高于下颌(P<0.05)。加力14d,实验组大鼠上、下颌牙槽骨BMD、BV/TV降至最低,Tb·Sp升至最高。上、下颌牙槽骨Tb·N分别在加力7d、14d升至最高,Tb·Th分别在加力14d、21d降至最低。结论:静止期牙周病大鼠牙齿移动后,上颌牙槽骨骨骼强度低于下颌,且骨小梁的退行性改变较下颌严重。上颌牙槽骨主要以骨小梁厚度和分离距离的改变为主,下颌牙槽骨主要以骨骼强度的改变为主,且下颌牙槽骨的骨吸收和骨形成较上颌牙槽骨快。

关键词：
差异
牙周病
牙槽骨
牙齿移动
静止期
骨微结构
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牙周病是除龋齿以外引起患者牙齿缺失的首要病因[1],患者牙槽骨骨微结构被破坏、骨质疏松,甚至发生牙槽骨吸收,不但严重影响咀嚼功能,还会进一步加速牙槽骨骨量丢失[2],进入恶性循环。目前全世界有8%～30%的中年人为牙周病患者[3],牙周病的治疗已经成为口腔医学研究的重点和难点。相比常规的牙周基础治疗,牙周-正畸联合治疗可以控制牙周炎症,排齐牙列,改善咀嚼功能,解除咬合创伤,有利于牙周组织的恢复,较单纯牙周治疗更为有效[4]。但是目前不是所有的牙周病患者接受正畸治疗都可以获得良好的治疗效果,了解并判定牙槽骨状况是拟定治疗计划以及治疗成功的关键。有学者提出,上、下颌牙槽骨对力的反应不同[5],下颌牙槽骨对正畸治疗的反应更为敏感[6],颌骨间的形态计量学指标也有显著差异[7],但牙周病患者的正畸治疗是否也存在同样的情况未见报道。为此本研究模拟牙周病患者进行牙周-正畸联合治疗的真实环境,建立静止期牙周病动物模型并对其牙齿加力,观察不同加力时间下动物模型上、下颌牙槽骨骨微结构的差异,以期为牙周病患者的正畸治疗提供更为详细准确的治疗依据。

1、材料和方法

1.1材料

1.1.1实验动物:

筛选28周龄SD雄性大鼠48只,平均体重(330±35.2)g,购自空军军医大学动物中心,实验动物生产许可证:SCXK(陕)2014-002,实验动物使用许可证:SCXK(陕)2014-001。

1.1.2主要器械和设备:

眼科剪、线剪,平镊、持针器、自制牙周刮治器、弹力橡皮链、0.2mm不锈钢结扎丝、Bruker Skyscan Micro-CT系统(型号:1176)。

1.2方法

1.2.1建立动物模型:

大鼠适应性喂养1周后随机分为对照组(24只)和实验组(24只)。实验组大鼠麻醉,仰卧固定,结扎上、下颌右侧第一磨牙牙颈部。6周后再次麻醉实验组大鼠,去除结扎丝,上、下颌右侧第一磨牙行牙周基础治疗,术后4周开始实验[8]。对照组不作处理,置于同样饲养环境下自由食水。

1.2.2动物模型牙齿加力:

直径0.2mm不锈钢结扎丝环绕静止期牙周病动物模型上、下颌切牙及右侧第一磨牙牙颈部,结扎丝置于牙龈上粘接固定。两牙之间通过弹力橡皮链加力,力值50g。隔天检查,如加力装置脱落或固位不佳,重新安装。

1.2.3取材:

两组分别于加力0d、7d、14d、21d各处死6只大鼠,取其右侧上、下颌骨,剔除软组织,无菌生理盐水冲洗,多聚甲醛固定7d,Micro-CT扫描,见图1。

1.2.4Micro-CT扫描方式:

Bruker Skyscan Micro-CT系统扫描,电压80kV,电流310μA,分辨率18μm,扫描结束后采用DataViewer1.0软件对所获影像行三维重建。

选取大鼠上、下颌右侧第一磨牙近中根近中牙槽嵴边缘至远中根远中牙槽嵴边缘牙槽骨为感兴趣区域(ROI),见图2。CT-Analyser1.0软件测量,指标[9]:骨密度(BMD),ROI内总矿物质密度;骨体积分数(BV/TV),ROI内骨小梁体积除以样本体积;骨小梁数量(Tb•N),ROI内骨组织与非骨组织交点数量;骨小梁厚度(Tb•Th),ROI内骨小梁的平均厚度;骨小梁分离距离(Tb•Sp),ROI内骨小梁间的髓腔平均宽度。

图1实验流程图

图2感兴趣区域

1.2.5统计学分析:

采用Graphpadprism7.0软件处理数据并制图,组间比较采用t检验,以P<0.05表示差异有统计学意义。

2、结果

2.1对照组上、下颌牙槽骨骨微结构的差异:

对照组上颌右侧第一磨牙牙槽骨BMD、BV/TV、Tb•Th低于下颌,上、下颌牙槽骨Tb•N、Tb•Sp无明显差异,见图3。

2.2实验组上、下颌牙槽骨骨微结构的变化:

加力0d、7d、14d、21d,实验组上、下颌右侧第一磨牙牙槽骨BMD、BV/TV、Tb•Th均低于对照组,Tb•N、Tb•Sp均高于对照组,见图4～5。

2.3实验组上、下颌牙槽骨骨微结构的差异:

加力0d、7d,实验组上颌牙槽骨BMD、BV/TV、Tb•Th低于下颌,Tb•N高于下颌,差异有统计学意义,但上、下颌牙槽骨Tb•Sp无明显差异。加力14d,上颌牙槽骨Tb•Th低于下颌,Tb•Sp高于下颌,差异有统计学意义,但上、下颌牙槽骨BMD、BV/TV、Tb•N无明显差异。加力21d,上颌牙槽骨BV/TV、Tb•Th低于下颌,Tb•N、Tb•Sp高于下颌,差异有统计学意义,但上、下颌牙槽骨BMD无明显差异。

加力14d,实验组上、下颌牙槽骨BMD、BV/TV降至最低,Tb•Sp升至最高。上颌牙槽骨Tb•N在加力7d升至最高,下颌牙槽骨Tb•N在加力14d升至最高。上颌牙槽骨Tb•Th在加力14d降至最低,下颌牙槽骨Tb•Th在加力21d降至最低,见图6。

图3对照组上、下颌牙槽骨骨微结构的差异

图4实验组上颌牙槽骨骨微结构的变化

图5实验组下颌牙槽骨骨微结构的变化

图6实验组上、下颌牙槽骨骨微结构的差异

3、讨论

牙槽骨是牙体最重要的支持组织,对保存牙体,行使正常的咀嚼功能起着重要作用。慢性牙周病患者因为牙周支持组织被破坏,常导致前牙唇向移位,牙齿支持能力下降,无法承担正常的咀嚼压力,造成牙合创伤后又会进一步加剧牙槽骨的吸收。正畸治疗是目前牙周病综合治疗的重要方法之一[10],有学者认为正畸治疗可以从根本上解除牙周病的致病因素,在牙周炎症完全控制的情况下,正畸治疗不会导致牙槽骨的明显吸收,反之恰当的正畸治疗,可以延缓牙周病的进程,促进牙周健康[11]。也有学者认为即使是牙周病静止期患者,正畸治疗也会使其牙槽骨骨密度降低,导致牙齿松动度增加,而且牙周病的严重程度与骨密度下降量呈正相关[12]。

牙槽骨也是全身骨骼中改建最为活跃的部位,会根据不同的压力或张力产生相应的骨质吸收和增生,终身具有改建能力,正畸治疗正是应用牙槽骨的改建来完成牙齿的移动。以往有研究发现,部分患者在正畸治疗后出现下颌牙槽骨密度降低快于上颌牙槽骨的情况[6],以相同的方式内收上下颌前牙,腭侧牙槽骨厚度的变化也存在差异[13]。本研究发现,对照组大鼠上颌牙槽骨BMD、BV/TV、Tb•Th较下颌牙槽骨降低,实验组大鼠在加力0d时其牙槽骨骨微结构也呈现出这样的特点,但是实验组大鼠上、下颌牙槽骨BMD、BV/TV、Tb•Th分别较对照组更低,说明牙周病确实对大鼠的牙槽骨造成了严重的破坏,即便牙周病处在静止期,大鼠的牙槽骨骨微结构仍然无法恢复。

通过对不同加力时间下实验组大鼠上下颌牙槽骨骨微结构的观察,发现随着加力时间的延长,实验组大鼠上、下颌牙槽骨骨微结构的变化也存在差异,在加力0d、7d时,下颌牙槽骨BMD明显高于上颌牙槽骨,但至加力14d、21d时,上、下颌牙槽骨BMD已无明显差别。骨密度和骨质量决定了骨骼的强度,而且骨密度反映了骨骼强度的70%[14],说明实验组大鼠下颌牙槽骨骨骼强度的下降较上颌更快。不过BMD并不能完全体现骨骼的微结构,并且骨微结构可以独立于BMD发挥作用[15]。在骨微结构指标中,骨小梁负责传导并分散应力,当骨小梁出现厚度减小,分离距离增加,连接密度下降等退行性改变时,早期仍然可保持应力的正常传导,但持续退变,应力传导就会出现障碍,甚至导致骨小梁及骨皮质的骨折[16,17]。本研究中,对照组大鼠上颌牙槽骨Tb•Th低于下颌,实验组大鼠在加力0d、7d、14d、21d时,上颌牙槽骨Tb•Th均明显低于下颌;对照组大鼠上、下颌牙槽骨Tb•Sp无明显差异,实验组大鼠在加力0d、7d时,上、下颌牙槽骨Tb•Sp也无明显差异,但至加力14d、21d时,实验组大鼠上颌牙槽骨Tb•Sp明显高于下颌,说明实验组大鼠上颌牙槽骨骨小梁的退行性改变较下颌严重,并且随着牙齿的移动,上颌骨小梁的状态更加不稳定。

以往还有研究发现,BV/TV与Tb•Th呈正相关,与Tb•Sp呈负相关[18],这与本研究的结果一致。在评价骨形态和骨微结构的检测指标中,BV/TV可以反映骨骼的代谢情况,数值升高表示骨形成大于骨吸收,反之骨吸收大于骨形成[9]。BV/TV也是评估骨组织力学性能的主要指标,随着BV/TV的降低,骨组织的力学性能随之下降[19]。本研究中,对照组大鼠上颌牙槽骨BV/TV低于下颌,实验组大鼠上颌牙槽骨BV/TV在加力0d、7d、21d时也明显低于下颌,但在加力14d时,实验组大鼠上、下颌牙槽骨BV/TV无明显差异,且上、下颌牙槽骨BV/TV均是在加力14d时逐渐下降,14d后升高,变化趋势基本一致,说明实验组大鼠下颌牙槽骨骨吸收和骨形成均较上颌牙槽骨更快,但总体来说,实验组大鼠在牙齿移动后,上颌牙槽骨的力学性能低于下颌。

综上所述,静止期牙周病大鼠的牙槽骨更加敏感,骨吸收活跃,牙齿移动后其上下颌牙槽骨骨微结构存在明显差异,上颌牙槽骨骨骼强度低于下颌,且骨小梁的退行性改变较下颌更加严重,对力的耐受程度更差。上颌牙槽骨主要以骨小梁厚度和分离距离的改变为主,下颌牙槽骨主要以骨骼强度的改变为主,且下颌牙槽骨的骨吸收和骨形成也较上颌牙槽骨更快。由此提示,在静止期牙周病患者的正畸治疗中,上下颌牙槽骨要区别对待,以制定更加适宜的矫治方案。

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