固定功能矯治器前伸大鼠下頜后髁突適應(yīng)性生長(zhǎng)改建特征的計(jì)算機(jī)輔

1、    固定功能矯治器前伸大鼠下頜后髁突適應(yīng)性 生長(zhǎng)改建特征的計(jì)算機(jī)輔助圖像分析        摘要目的:探討持續(xù)性前伸大鼠下頜條件下髁突后部的適應(yīng)性生長(zhǎng)改建特征。方法:模擬臨床固定功能矯治器，引導(dǎo)大鼠下頜前伸，制取相應(yīng)的組織切片，采用Leica Q550IW計(jì)算機(jī)輔助像分析系統(tǒng)進(jìn)行精確定量分析。結(jié)果:對(duì)照組各層細(xì)胞面積隨生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程而變化，除生發(fā)層外，各層變化基本穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組進(jìn)行比較，纖維層面積無(wú)顯著性差異，其余各層都存在顯著性差異，最能體現(xiàn)生長(zhǎng)改建活躍程

2、度的生發(fā)層及移行層有較劇烈的變動(dòng)。結(jié)論:大鼠下頜持續(xù)性前伸引發(fā)了髁突軟骨內(nèi)各細(xì)胞層面積的變化，從而引起髁突從軟骨到骨的改建，為臨床上采用固定功能矯治器提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。關(guān)鍵詞髁突生長(zhǎng)改建下頜前伸像分析Image Analysis of Condylar Cartilaginous Adaptationto Mandibular Protrusion in RatsZhao ZhiheDepartment of Orthodontics, College of Stomatology, West China University of Medical SciencesRabie ABM, Urba

3、n HggFaculty of Dentistry, the University of Hong KongShen GangDepartment of Orthodontics, School of Stomatology, Shanghai Second Medical UniversityAbstractObjective: To quantify chondrogenesis in condylar cartilage in response to active forward positioning of mandible.Methods:Identical bite-jumping

4、 appliances were fixed to upper incisors of animals in experimental groups, causing a continuous mandibular forward positioning. Histological sections were performed through mandibular condyle and were stained with HE under the same condition.Chondrogenesis was quantified by measuring the area of ce

5、lls in resting,proliferative, hypertrophic and erosive zones in the superioposterior region, through computer-assisted image analyzing system (Q550IW, Leica) with the advanced software(Leica Qwin Pro,V2.2). Statistical analysis was performed with GraphPad 3.0.Results:comparison among experimental gr

6、oups revealed a fluctuation in proliferative zone, with 21-day group being the greatest (0.058±0.004 mm2) and 14-day the least (0.012±0.001 mm2). A change in erosive zone was also depicted by a peak of 0.112±0.001 mm2 in 7-day group and a bottom of 0.018±0.002 mm2 in 14-day group

7、(P<0.001).comparison among the control groups manifested stable zonation, except for a slump of proliferative zone descending from 0.069±0.005 mm2 in 3-day group to 0.009±0.001 mm2 in 21-day group(P<0.001).comparison between experimental and control groups demonstrated significant di

8、screpancy in proliferative zone, hypertrophic zone and erosive zone(P<0.001). Conclusion: Mandibular forward positioning stimulates and accelerates cartilaginous remodeling in mandibular condyle.Key words:condyleremodelingmandibular protrusionimage analysis臨床上，常用功能矯治器治療類(lèi)分類(lèi)錯(cuò)?，即通過(guò)下頜功能性前伸，實(shí)現(xiàn)刺激髁突的適應(yīng)性

9、生長(zhǎng)改建。髁突的適應(yīng)性生長(zhǎng)改建從髁突未分化細(xì)胞層開(kāi)始，逐漸分化為軟骨細(xì)胞、骨細(xì)胞，其分化過(guò)程是漸進(jìn)的，并可從髁突軟骨細(xì)胞的分層上表現(xiàn)出來(lái)。國(guó)內(nèi)外對(duì)髁突軟骨比較公認(rèn)的分層是1，由髁突表面從上到下依次為：纖維層、生發(fā)層、成熟層、移行層。關(guān)節(jié)軟骨內(nèi)各細(xì)胞層的變化是反映整個(gè)髁突適應(yīng)性改建的重要指標(biāo)。許多學(xué)者18通過(guò)各種實(shí)驗(yàn)手段對(duì)下頜前伸條件下的髁突軟骨內(nèi)的變化進(jìn)行了研究，但大多進(jìn)行的是細(xì)胞的組織學(xué)、組織化學(xué)和分子生物學(xué)等研究，而從宏觀(guān)上對(duì)下頜持續(xù)性前伸條件下髁突改建的面積變化特征進(jìn)行定量研究報(bào)道較少。另外，根據(jù)生物力學(xué)的研究結(jié)果9，功能性矯治器的矯治力傳遞到髁突后，在整個(gè)髁突的應(yīng)力分布是不同的，應(yīng)力主

10、要集中于其后部。因此，本研究借助先進(jìn)的計(jì)算機(jī)像分析系統(tǒng)，對(duì)髁突后份軟骨內(nèi)的適應(yīng)性改建進(jìn)行精確的定量分析，從軟骨內(nèi)各細(xì)胞層面積的變化來(lái)評(píng)價(jià)其適應(yīng)性改建的特征。1材料和方法11實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)隨機(jī)地將100只5周齡SD雌性大白鼠分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，設(shè)5個(gè)實(shí)驗(yàn)組，每組大鼠15只，同時(shí)設(shè)與之對(duì)應(yīng)的5個(gè)對(duì)照組，每組大鼠5只。給大鼠自由飲水和定時(shí)攝軟食。設(shè)計(jì)采用咬合前伸矯治器（bite-jumping appliance)2，將其粘固于大鼠上頜切牙并用口外固位臂固位，由矯治器的斜面導(dǎo)板引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)組大鼠下頜每天24小時(shí)持續(xù)向前向下移位，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中觀(guān)察大鼠適應(yīng)情況并測(cè)量體重。分別于實(shí)驗(yàn)的第3、7、14、21、30天處

11、死實(shí)驗(yàn)組及相應(yīng)對(duì)照組動(dòng)物，取標(biāo)本，常規(guī)固定，石蠟包埋，包埋時(shí)盡量將下頜支平面平行并緊貼石蠟底面，便于相同部位的切片比較。沿髁突前后向切片，厚度為6 m,HE染色在同一條件下完成。1.2計(jì)算機(jī)輔助像分析系統(tǒng)該系統(tǒng)3能通過(guò)顏色、密度、形狀的差別，區(qū)分被觀(guān)測(cè)物體內(nèi)不同的組成部分，并精確地計(jì)算各組成部分的面積等。對(duì)不同的被觀(guān)測(cè)標(biāo)本可以用同一敏感度進(jìn)行測(cè)量，以便進(jìn)行比較。本實(shí)驗(yàn)采用該系統(tǒng)對(duì)髁突后部的纖維層、生發(fā)層、成熟層和移行層的面積進(jìn)行精確的測(cè)量，以便進(jìn)行比較和分析。1.3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理雖然在對(duì)標(biāo)本進(jìn)行包埋時(shí)將下頜支平面與石蠟底面緊貼并平行，但進(jìn)行比較的切片仍然不可能處于髁突完全相同的部位，為了排除由于

12、切片部位差異對(duì)所測(cè)面積的影響，采用以下公式進(jìn)行校正：個(gè)體校正面積=（個(gè)體實(shí)測(cè)面積個(gè)體實(shí)測(cè)髁突縱剖面面積）×全部實(shí)測(cè)髁突縱剖面面積平均值。統(tǒng)計(jì)采用GraphPad Instat（GraphPad Software Inc. Version 300，美國(guó)）進(jìn)行，各實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組之間的比較用t檢驗(yàn)，各實(shí)驗(yàn)組之間和各對(duì)照組之間組內(nèi)比較用方差分析。2結(jié)果對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組大鼠髁突后份各細(xì)胞層面積變化結(jié)果見(jiàn)表1和15。表1髁突軟骨后份各細(xì)胞層面積及統(tǒng)計(jì)分析（±s, mm2）髁突軟骨層面組別3 d7 d14 d21 d30 d方差分析纖維層實(shí)驗(yàn)組0.02488±0.002030.0

13、1921±0.001570.01545±0.000440.00925±0.000750.01268±0.00103*對(duì)照組0.02680±0.002260.02031±0.001710.01560±0.000670.01003±0.000850.01205±0.00102*t檢驗(yàn)NSNSNSNSNS生發(fā)層實(shí)驗(yàn)組0.03109±0.002540.02374±0.001940.01207±0.000980.05841±0.004770.03038±0.0024

14、8*對(duì)照組0.06985±0.005910.04013±0.003390.03448±0.002920.00985±0.000830.03867±0.00327*t檢驗(yàn)*成熟層實(shí)驗(yàn)組0.03001±0.002450.03582±0.002920.03596±0.002450.03080±0.002510.02699±0.00221*對(duì)照組0.08873±0.007510.05582±0.004720.06134±0.001300.06342±0.00536

15、0.05139±0.00435*t檢驗(yàn)*移行層實(shí)驗(yàn)組0.04503±0.003810.04362±0.003690.03420±0.002740.02468±0.002080.02219±0.00187*對(duì)照組0.07556±0.006170.11266±0.009210.07853±0.001510.03263±0.002660.02783±0.00227*t檢驗(yàn)*注:?*P<0.01* P<0.001NSP>0.051用計(jì)算機(jī)輔助像分析系統(tǒng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)第21天髁突后份

16、成熟層面積HE×1502髁突后份纖維層面積隨時(shí)間的變化3髁突后份生發(fā)層面積隨時(shí)間的變化4髁突后份成熟層面積隨時(shí)間的變化5髁突后份移行層面積隨時(shí)間的變化21對(duì)照組大鼠髁突各細(xì)胞層面積隨生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程的變化特征如表所示，從5周齡到9周齡，纖維層面積逐漸緩慢變薄，9周齡后有所增厚。生發(fā)層面積變化特征與纖維層相似，但變化更為明顯。成熟層和移行層的變化相對(duì)比較平穩(wěn)。各細(xì)胞層面積的變化特征與該層細(xì)胞在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中的生理功能特性有關(guān)。22實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組之間髁突各細(xì)胞層面積變化特征的比較如表所示，實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組比較，纖維層面積無(wú)顯著性差異，其余各層都存在顯著性差異，其中以生發(fā)層和移行層的變化特別明顯

17、，這體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)組因?yàn)橛邢骂M持續(xù)性前伸的功能刺激，髁突改建比對(duì)照組明顯活躍。3討論在本實(shí)驗(yàn)中，對(duì)照組各細(xì)胞層面積隨生長(zhǎng)發(fā)育的變化特征與饒躍等10的組織學(xué)研究結(jié)果基本一致。實(shí)驗(yàn)組各細(xì)胞層面積隨下頜功能性前伸的變化特征為，纖維層面積基本不受下頜功能性前伸的影響與周征的組織學(xué)研究結(jié)果一致8，而生發(fā)層面積在實(shí)驗(yàn)第314天，實(shí)驗(yàn)組小于對(duì)照組，從第16天以后開(kāi)始上升，于第21天時(shí)達(dá)到峰值,與顳下頜關(guān)節(jié)窩新骨形成量達(dá)到高峰的時(shí)間一致11。這可能是大鼠此時(shí)正處于生長(zhǎng)發(fā)育青春高峰期以及固定功能矯治器共同作用的結(jié)果。根據(jù)饒躍等10的研究結(jié)果，本實(shí)驗(yàn)的第21天正處于大鼠髁突軟骨生長(zhǎng)發(fā)育的第二周期,而該期相似于人類(lèi)的青

18、春期,所以本實(shí)驗(yàn)從定量分析的角度進(jìn)一步證實(shí)了青春期是矯形治療的最佳時(shí)期。成熟層面積在整個(gè)實(shí)驗(yàn)期間，對(duì)照組一致明顯大于實(shí)驗(yàn)組，這可能是由于實(shí)驗(yàn)組內(nèi)更多的成熟層細(xì)胞及時(shí)地被轉(zhuǎn)化成了成骨細(xì)胞，以適應(yīng)下頜前伸所激發(fā)的劇烈的組織改建。而對(duì)照組該層細(xì)胞為適應(yīng)生長(zhǎng)發(fā)育所引發(fā)的緩慢穩(wěn)定的改建要求，較少細(xì)胞被轉(zhuǎn)化為成骨細(xì)胞。移行層是從軟骨轉(zhuǎn)化為骨的臨界區(qū)域，該層內(nèi)即有末期成熟軟骨細(xì)胞，又有成骨細(xì)胞。該細(xì)胞層面積大小，直接反映了軟骨轉(zhuǎn)化為骨的進(jìn)度。本實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)組移行層面積始終明顯大于對(duì)照組，證實(shí)下頜的持續(xù)性前伸加速了髁突的改建速度。作者簡(jiǎn)介：趙志河現(xiàn)在香港大學(xué)牙學(xué)院學(xué)習(xí)沈剛現(xiàn)在香港大學(xué)牙學(xué)院學(xué)習(xí)作者單位：趙志河華

19、西醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院正畸學(xué)教研室610041Rabie ABM,Urban Hgg香港大學(xué)牙學(xué)院沈剛上海第二醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院正畸學(xué)教研室參考文獻(xiàn)1Ghafari J，Degroote CCondylar cartilage response to continuous mandibular displacement in the rat. Angle Orthod, 1986,56(1):49572Petrovic AG，Stutzmann JJ，Oudet CLControl processes in the postnatal growth of the condylar cartila

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21、:7057104Charlier JP，Petrovic A, Stutzmann JHEffects of mandibular hyperpropulsion on the prechondroblastic zone of young rat condyle. Am J Orthod,1969,55(1)：71745Engelsma SO，Jansen HWB，Duterloo HSAn in-vivo transplantation study of the mandibular condyle in a functional position in the rat. Arch Oral