牙槽皮质骨切开辅助正畸治疗(Corticotomy-facilitated orthodontic treatment)作为外科手术辅助正畸牙齿移动的重要部分,可以实现快速、复杂、大范围牙齿移动,对传统正畸治疗有巨大促进作用,逐渐成为临床研究热点。对于牙槽皮质骨手术辅助正畸牙齿移动,目前认为其机制主要集中在两个方面。一是基于“区域性加速现象”(RAP),即局部骨组织损伤可以加快骨更新率,加快损伤部位骨吸收与骨沉积速度,如果切开部位靠近所需移动牙齿,则能够促进牙槽骨及牙周膜改建,从而加快牙齿移动。二是骨皮质切开破坏牙槽骨表面完整性,减小牙齿移动阻力,有助于增大牙槽骨弯曲形变,使切开骨块发生整体移动。第二种说法,提出力学因素可能是皮质骨切开辅助正畸移动的机制之一,但目前研究局限于临床观察,缺乏对皮质骨切开后牙颌结构力学分布规律的认识,以及力学分布的改变对牙周组织改建的影响的相关研究。本课题一方面建立皮质骨切开辅助正畸牙齿移动动物实验模型,利用活体Micro-CT扫描及对扫描图像的分区定量化研究,获取皮质骨切开后牙槽骨改建的动态信息；另一方面建立实验动物正畸牙齿移动三维有限元模型,模拟皮质骨切开手术,计算牙颌结构力学分布,分析皮质骨切开对牙颌结构力学分布的影响,并将力学变化结果与牙槽骨改建相对应,从生物力学角度认识皮质骨切开辅助正畸牙齿移动机制。本课题包含以下三个部分：第一部分牙槽皮质骨切开辅助正畸牙齿移动动物实验模型建立及活体Micro-CT扫描分析本实验以18只成年雄性SD大鼠为研究对象,随机分为A、B两组,A组一侧第一磨牙单纯正畸牙齿移动,另一侧设为对照；B组一侧磨牙皮质骨切开后正畸牙齿移动,另一侧单纯皮质骨切开,未行正畸加载。皮质骨切开手术方式为环形去除第一磨牙周围部分牙槽皮质骨,正畸牙齿移动以切牙为支抗,利用镍钛拉簧近中移动上颌第一磨牙。加力前以及加力后3天、7天、14天及28天对实验动物进行活体Micro-CT扫描,对扫描图像进行重建、分割、配准等处理后,计算第一磨牙近中移动距离,以及第一磨牙近中根周围不同区域内牙槽骨骨密度及骨体积分数。对计算结果分析发现：正畸加力后7天内,皮质骨切开侧牙齿移动速率明显大于单纯正畸治疗侧；加力4周内,两侧牙齿移动总体距离没有显著差别。牙槽皮质骨切开可以加快骨更新率,即早期显著降低牙槽骨骨密度,又较快恢复；由正畸矫治所导致的牙槽骨骨密度降低与恢复晚于皮质骨切开,皮质骨切开手术与正畸矫治对牙槽骨密度的影响存在部分叠加。上述结果表明正畸牙齿移动与牙槽骨骨密度变化关系密切,皮质骨切开可以加快骨更新率,实现早期快速牙齿移动。第二部分牙槽皮质骨切开辅助正畸牙齿移动有限元模型建立及结果分析本实验以雄性SD大鼠Micro-CT扫描图像为基础,利用逆向建模方式,建立皮质骨切开辅助正畸牙齿移动三维有限元模型,仿真模拟动物实验皮质骨切开手术,并根据正畸力的方向及牙根不同部位,对第一磨牙近中根周围牙槽骨及牙周膜进行区域划分,计算磨牙初始位移及不同分区中牙周膜、牙槽骨应力/应变分布。大鼠三维有限元研究结果表明：上颌第一磨牙在正畸力作用下近中倾斜移动,最大位移集中于牙冠远中尖,皮质骨切开后牙槽骨块存在明显的相对位移。牙周膜最大主应变集中于近远中颈部,最小主应变集中于根尖部,特别是远中根尖部,皮质骨切开对各分区牙周膜应变的分布及水平有明显影响。皮质骨切开手术能够明显增加牙槽骨中应力水平,并使高应力区集中于牙根近中牙槽嵴。对牙周膜及牙槽骨应力/应变水平与骨密度关系的分析表明：皮质骨切开辅助正畸牙齿移动过程中骨密度变化受手术刺激及力学刺激双重影响,在排除了手术刺激影响之后,骨密度的变化与牙周膜最小主应变及牙槽骨应力水平密切相关。第三部分皮质骨切开辅助正畸牙齿移动临床三维有限元分析本实验以临床病例为基础,建立前牙整体内收及尖牙远中移动三维有限元模型,仿真模拟皮质骨切开辅助前牙内收,并设计多种皮质骨切开手术方案辅助尖牙远中移动,计算此过程中牙齿位移、牙周膜及牙槽骨应力/应变分布。结果显示：皮质骨切开可以改变前牙整体内收及尖牙远中移动过程中牙颌结构力学分布,其力学水平的变化幅度与皮质骨切开手术部位及手术范围相关。综合考虑牙颌结构力学分布与水平以及牙槽皮质骨切开手术范围,远中切口可能为皮质骨切开辅助尖牙远中移动优选手术方案。