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背景及目的正畸治疗过程中,牙齿移动与牙槽骨改建密切相关。研究表明:在接受正畸治疗的成人患者,特别是绝经后的老年患者中,由于雌激素缺乏和增龄变化导致其出现不同程度的骨密度降低和骨质疏松,进而影响牙周组织在正畸力作用下骨吸收和骨生成的正常平衡机制,成为严重制约中老年患者正畸治疗的关键因素。对正畸过程中牙槽骨显微结构,即骨小梁显微结构的研究,有利于探究正畸牙齿移动的生物力学机制。本研究旨在通过三维有限元法分析大鼠磨牙正畸受力情况下,牙根表面的应力分布特点,进而应用显微CT(Micro-Computed Tomography,Micro-CT)研究去卵巢大鼠在正畸牙齿移动过程中牙槽骨显微结构的动态变化和磨牙的位移情况,探讨骨质疏松状态下牙槽骨骨小梁显微结构的变化和牙齿移动的规律,为正畸临床治疗提供理论参考。方法通过Micro-CT扫描大鼠上颌第一磨牙和周围牙槽骨,建立三维有限元模型,在模型的牙颈部,沿近中根和远中颊根的中心,分别模拟加载25 g和75 g指向近中的拉力,测定不同加载力值情况下,牙根表面的应力分布特点。选取健康雌性Wistar大鼠140只,随机平均分为双侧卵巢切除组(Ovariectomy,OVX组)和假手术组(sham组)。在分别施行OVX手术和假手术后3个月,从两组中各随机选取60只大鼠,安放正畸牙齿移动装置,施加牵引力近中移动上颌左侧第一磨牙。根据施加牵引力值的不同,每组又分为轻力亚组(30只,25 g)和重力亚组(30只,75 g)。分别在装置安放后的第3天,第7天和第14天,从各亚组中随机选取10只大鼠,包括两组中没有被安放移动装置的20只大鼠,在麻醉下处死并分离左侧上颌骨作为实验标本。使用Micro-CT对标本进行扫描,计算第一磨牙远中颊根近中侧牙槽骨的骨小梁显微结构的各项参数,同时测量磨牙近中移动的距离,并进行统计学分析。结果通过Micro-CT扫描结合三维有限元法能够较好地模拟大鼠上颌第一磨牙受载时的应力分布情况;两种不同力值作用下,牙根表面的应力分布情况相似;随着加载力值的增大,牙根表面相应部位的应力值均增大。在大鼠上颌第一磨牙的五个牙根中,近中颊根远中侧的颈1/3表面的应力值最大;对于牙根体积相对粗大的远中颊根而言,其近中侧的颈1/3表面的应力值最大。近中颊根远中侧;远中颊根和近中根远中侧的颈、中1/3;远中舌根远中侧的中1/3均为应力分布区域。同时位于舌侧的近中舌根和远中舌根,其应力值均明显小于位于颊侧的近中颊根和远中颊根。四个亚组大鼠在加力前至加力后第3天各项参数均无明显变化(P>0.05);从加力后第3天至第7天骨矿密度(Bone Mineral Density,BMD)、骨体积分数(Bone Volume/Total Volume,BV/TV)和骨小梁厚度(Trabecular Thickness,Tb.Th)均明显减少(P<0.05),骨小梁间隙(Trabecular Separation,Tb.Sp)和结构模型指数(Structure Model Index,SMI)均明显增加(P<0.05);不同之处表现在加力后第7天至第14天:sham轻力亚组BMD、BV/TV和Tb.Th明显增加(P<0.05),Tb.Sp和SMI明显减少(P<0.05);sham重力亚组各项参数均无明显变化(P>0.05);虽然OVX轻力亚组各项参数的变化也无统计学意义(P>0.05),但BMD、BV/TV和Tb.Th明显呈现减少趋势,Tb.Sp和SMI明显呈现增加趋势;而OVX重力亚组BMD、BV/TV和Tb.Th继续明显减少(P<0.05),Tb.Sp和SMI继续明显增加(P<0.05)。在相同牵引力值作用下,OVX组大鼠磨牙在不同时间点的近中移动距离均大于sham组(P<0.05);但在两个组内,重力亚组在加力后第3天和第7天的移动距离仅轻微大于轻力亚组,差异均无统计学意义(P>0.05),只有在第14天明显大于轻力亚组(P<0.05)。结论大鼠上颌第一磨牙远中颊根近中侧颈1/3对应的牙槽骨是观测正畸牙齿移动过程中牙槽骨改建的最适合部位。雌激素缺乏可加速大鼠的牙齿移动,但易导致牙槽骨的过度吸收。虽然轻力作用下的大鼠牙齿移动距离小于重力,但相对更安全。