Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

إنشاء نموذج تقويم أسنان الفكين الفكي

Published: October 27, 2023 doi: 10.3791/66033
Automatic Translation
1,2, 1,2, 1,2
1State Key Laboratory of Oral Diseases and National Clinical Research Center for Oral Diseases, West China Hospital of Stomatology, Sichuan University, 2Department of Endodontics, West China Stomatology Hospital, Sichuan University

Summary

نوضح هنا خطوة بخطوة بروتوكول حركة الأسنان التقويمية الذي يمكن التحكم فيه والذي يتم تشغيله على نموذج الفك العلوي للفئران. من خلال الشرح الصريح لكل خطوة والعرض المرئي ، يمكن للباحثين إتقان هذا النموذج وتطبيقه على احتياجاتهم التجريبية مع بعض التعديلات.

Abstract

نظرا لعدم وجود بروتوكولات قابلة للتكرار لإنشاء نموذج تقويم أسنان الفكين العلوي للفأر ، فإننا نقدم بروتوكولا موثوقا وقابلا للتكرار لتزويد الباحثين بأداة مجدية لتحليل إعادة تشكيل العظام المرتبطة بالتحميل الميكانيكي. تقدم هذه الدراسة مخططا انسيابيا مفصلا بالإضافة إلى أنواع مختلفة من المخططات التخطيطية وصور التشغيل ومقاطع الفيديو. أجرينا هذا البروتوكول على 11 فأرا بالغا من النوع العريض C57 / B6J وحصدنا عينات في أيام ما بعد الجراحة 3 و 8 و 14. أثبتت بيانات التصوير المقطعي المحوسب الدقيق والبيانات النسيجية المرضية نجاح حركات الأسنان إلى جانب إعادة تشكيل العظام باستخدام هذا البروتوكول. علاوة على ذلك ، وفقا لنتائج التصوير المقطعي المحوسب الدقيق في الأيام 3 و 8 و 14 ، قمنا بتقسيم نمذجة العظام إلى ثلاث مراحل: مرحلة التحضير ومرحلة ارتشاف العظام ومرحلة تكوين العظام. من المتوقع أن تساعد هذه المراحل الباحثين المعنيين بالمراحل المختلفة على تحديد وقت جمع العينات بشكل معقول. يمكن لهذا البروتوكول تزويد الباحثين بأداة لإجراء تحليل تجديدي لإعادة تشكيل العظام.

Introduction

العظام هي نسيج نشط للغاية أعيد بناؤه يتكيف مع حجمه وشكله وخصائصه خلال حياة الفرد 1,2. بالإضافة إلى الهرمونات والشيخوخة والتغذية والعوامل البيولوجية أو الكيميائية الحيويةالأخرى 3 ، فإن فكرة أن الحمل الميكانيكي هو العامل الأكثر تحديدا قد حظيت بقبول عام 4,5. في بعض الظروف مع الحمل الميكانيكي غير الطبيعي ، قد يؤدي عدم التوازن بين ارتشاف العظام وتكوين العظام إلى إعادة تشكيل العظام بشكل غير طبيعي واضطرابات العظام. أمراض العظام مثل هشاشة العظام المهملة وفقدان العظام أثناء الراحة في الفراش على المدى الطويل أو في وجود الجاذبية الصغرى في رحلات الفضاء لها علاقة وثيقة بالحمل الميكانيكي غير الطبيعي6،7،8.

كما تم استخدام الحمل الميكانيكي لعلاج الأمراض المرتبطة بالعظام مثل علاج الإلهاء وعلاج تقويم الأسنان. تم استخدام علاج الإلهاء في أمراض النمو مثل تعظم الدروز الباكر ونقص تنسج الفك السفلي 9,10 ، بينما تم استخدام علاج تقويم الأسنان على نطاق واسع لتصحيح وضع الأسنان غير الطبيعي وأي سوء إطباق11. جوهر علاج تقويم الأسنان هو أيضا إدارة الحمل الميكانيكي. عندما يتعرض النسيج العظمي لحمل ميكانيكي ، يتم تحفيز عملية إعادة تشكيل العظام عالية التنسيق عن طريق اقتران ارتشاف العظام متبوعا بتكوين العظام ، والذي يمكن أن يحرك الأسنان لتحقيق الغرض من تقويم الأسنان12,13.

على الرغم من أن علاج تقويم الأسنان قد تم تطبيقه على نطاق واسع للممارسة السريرية ، حيث أن معرفتنا بالآثار البيولوجية للحمل الميكانيكي محدودة ، إلا أن نتائج علاج تقويم الأسنان لا يمكن السيطرة عليها. للتغلب على هذه القيود ، تم إنشاء العديد من النماذج الحيوانية مثل الفأر والجرذان والأرانب والقطط والخنازير للتحقيق في الآلية الأساسية لإعادة تشكيل العظام الناتجة عن الحمل الميكانيكي (الجدول 1)14،15،16،17،18،19،20،21،22،23،24 ، 25،26،27،28،29،30،31،32. تتمتع الكبيرة مثل والخنازير ببعض المزايا مقارنة بالحيوانات الصغيرة في عملية تقويم الأسنان - فهي تتمتع بأسنان وأسنان تشبه الإنسان بحيث يسهل تكرار العملية الجراحية في البشر. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تقلل الرؤية الواسعة من صعوبة العملية وتجعل من الممكن تطبيق مجموعة متنوعة من مخططات تقويم الأسنان33,34. ومع ذلك ، يصعب الحصول على الكبيرة ، مما يؤدي إلى تحديات تتعلق بحجم العينة ، وتخضع لقيود أخلاقية35. علاوة على ذلك ، فإن إجراءات الاستخراج الروتينية والأدوات المعقدة تجعل من الصعب إجراء التجارب بسبب ندرة استخدام الكبيرة.

في ظل هذه الظروف ، تستخدم القوارض بشكل أساسي لإنشاء نماذج تقويم الأسنان. من بين هذه النماذج ، تتمتع الجرذان والأرانب بصعوبة تشغيل أقل ومخططات حركة أسنان أكثر مقارنة بالفئران. ومع ذلك ، فإن نموذج الفئران له ميزة فريدة تتمثل في وجود عدد كبير من الفئران المعدلة وراثيا ، وهو أمر بالغ الأهمية بشكل خاص للتحقيق في الآليات الأساسية36. ومع ذلك ، فإن نموذج الفئران هو أصعب نموذج للتلاعب به بسبب صغر حجمه. بمراجعة الطرق الحالية ، فإن تحريك الضرس الأول في الاتجاه المتوسط هو الطريقة العملية الوحيدة لنموذج تقويم الأسنان. يتم استخدام جهازين بشكل أساسي لتحريك زنبرك لفائف الأسنان والشريط المرن. يعد استخدام الشريط المطاطي أسهل ، لكن قوة تقويم الأسنان تختلف اختلافا كبيرا ، مما يجعل من الصعب الحصول على نتائج مستقرة.

أنشأ Xu et al.15 نموذجا للفأر مع زنبرك لولبي على الفك السفلي. ومع ذلك ، نظرا لحركة الفك السفلي والطبيعة الانسدادية للسان ، فإن العملية على الفك العلوي هي دائما الخيار الأول لكل من الاعتبارات أثناء العملية الجراحية وما بعدها. وصف Taddei et al.16 بروتوكولا أكثر تفصيلا حول الفك العلوي للفأر قبل 10 سنوات ويجب إضافة المزيد من التفاصيل المرئية والشفافة. باختصار ، وصف هذا البروتوكول بشكل منهجي بروتوكول مفصل لحركة الأسنان التقويمية في نموذج فك فكي الفئران لمساعدة الباحثين على إتقان طريقة النمذجة بطريقة موحدة وتمكين التقييم المقارن بين الدراسات المختلفة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

تمت مراجعة الإجراءات الحيوانية في هذه الدراسة والموافقة عليها من قبل اللجنة الأخلاقية لمدرسة غرب الصين لطب الأسنان ، جامعة سيتشوان (WCHSIRB-D-2017-041). تم استخدام الفئران البالغة C57BL / 6 في هذه الدراسة (انظر جدول المواد). يضيف هذا البروتوكول حملا ميكانيكيا إلى الضرس الأول الأيمن للفك العلوي (M1) للحركة المتوسطة حيث يتم تحفيز عملية إعادة تشكيل العظام عالية التنسيق عن طريق اقتران ارتشاف العظام وتكوين العظام (الشكل 1).

1. التحضير قبل الجراحة

  1. العناصر الجراحية
    1. قم بإعداد العناصر الجراحية التالية للعملية: المنصة الجراحية (الشكل 2 أ) ، والقفل (الشكل 2 ب) ، والأدوات الجراحية (الشكل 2 ج والشكل التكميلي S1) ، ومستلزمات تقويم الأسنان (الشكل 2 ج) ، ومستلزمات ترميم الأسنان (الشكل 2 د).
      ملاحظة: زنبرك الملف المخصص مصنوع حسب الطلب ويوفر قوة 10cN عند التمدد إلى 10 مم.
  2. تعقيم
    1. تعقيم الأدوات الجراحية عن طريق التعقيم وجميع العناصر الجراحية بالأشعة فوق البنفسجية لمدة 30 دقيقة على الأقل.
  3. تخدير
    1. تخدير الفأر عن طريق إعطاء الكيتامين (100 ملغ/كغ) والديازيبام (5 ملغ/كغ) عن طريق الحقن داخل الصفاق.
    2. ضع مرهم الطبيب البيطري على عيون الفئران بعصا قطنية لتجنب جفاف العين.
    3. تابع الجراحة فقط عندما لا يستجيب الفأر عندما تقرص أصابع قدميه بالملقط.

2. العملية الجراحية

  1. انشر ولصق أطراف الفأر المخدر في وضع ضعيف على المنصة الجراحية باستخدام شريط لاصق.
  2. ثبت إبرة 27 جم على كلا الجانبين فوق الرأس وإبرة 27 جم أخرى على كلا الجانبين أسفل الإبط.
  3. لف شريطا مطاطيا حول الإبرتين المذكورتين أعلاه والقواطع العلوية وآخر حول إبرتين أخريين والقواطع السفلية. قم بتغيير مواضع الإبرة للتحكم في درجة الفتح واتجاه الفم (الشكل 3 أ).
    ملاحظة: لعملية حركة الأسنان التقويمية ، أبق الفم مفتوحا إلى أقصى حد قبل أن يصبح البوكينا ضيقا تماما. يجب سحب اللسان نحو الجانب غير الجراحي لفضح المجال الجراحي ومنع نقص التروية.
  4. ثني الطرف 1.5 مم من سلك الفولاذ المقاوم للصدأ 3 سم 304 وادفع الطرف المثني عبر الفراغ القريب بين M1 والضرس الثاني الفكي العلوي (M2) من الجانب الشدقي باستخدام ملاقط عينية منحنية (الشكل 3 ب). عندما ترى النهاية الحنكية لسلك الرباط من الجانب الحنكي ، اسحبه للخارج حتى نصف طوله تقريبا وقم بتمريره عبر أحد طرفي زنبرك الملف المخصص.
  5. اربط عقدة مربعة بطرفي سلك الرباط في الاتجاه المتوسط للفك العلوي M1 حتى يتم تثبيت الزنبرك بإحكام على السن (الشكل 3C). اطرح السلك الزائد.
  6. وبالمثل ، اخترق سلكا ثانيا من الفولاذ المقاوم للصدأ 3 سم 304 من خلال الطرف الآخر من زنبرك الملف.
  7. نظف وجفف أسطح القواطع بالكرات القطنية. ضع مواد لاصقة على كل تلك الأسطح باستخدام العصي القطنية وعالجها بالضوء.
  8. ادفع سلك الفولاذ المقاوم للصدأ الثاني عبر الفراغ القريب بين القواطع الفكية واربط عقدة انزلاقية في الاتجاه الشفوي (الشكل 3D). اطرح السلك الزائد واجعل بقية السلك بالقرب من سطح السن.
  9. حقن الراتنج المعالج بالضوء لتغطية العقدة والقواطع ؛ علاج خفيف للراتنج (الشكل 3E).

3. إدارة ما بعد الجراحة

  1. بعد الجراحة ، حقن الفئران مع 0.05 ملغ / كغ من البوبرينورفين داخل الصفاق لتسكين ما بعد الجراحة.
  2. ضع الماوس المخدر على بطانية كهربائية ثرموستاتية 37 درجة مئوية. عندما يستعيد الفئران وعيه مع الإسعاف ، أعده إلى قفص سكني منفصل.
  3. نظرا لمحدودية أداء القواطع بعد الجراحة ، استبدل العلف الصلب العادي بنظام غذائي ناعم فقط.
  4. تحقق من أجهزة تقويم الأسنان كل يوم. إذا لوحظت أي حالة أثناء الفحص تؤثر على توصيل قوة تقويم الأسنان ، مثل تشوه الزنبرك ، وتخفيف الزنبرك ، وسقوط الجهاز ، فيجب استبعاد الماوس من التجربة.
  5. من أجل الحفاظ على قابلية مقارنة التجارب ، قم بتقييم وزن الفئران يوميا بعد الجراحة. يجب استبعاد أي فئران تظهر فقدانا في الوزن يتجاوز 30٪ من وزنها قبل الجراحة من التجربة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

لقد أجرينا جراحة OTM على 11 فأرا ذكرا بالغا (C57 / BL6 ، 3 أشهر من العمر). تم قتلهم رحيما للحصول على نتائج في الأيام 3 و 8 و 14 بعد الجراحة. في هذه التجارب ، الجانب الفكي الأيمن هو جانب العملية ، بينما الجانب الفكي الأيسر هو جانب التحكم. أظهر التصوير المقطعي المحوسب الدقيق أن هناك زيادة زمنية متتالية في المسافة بين M1 و M2: 30 ميكرومتر و 70 ميكرومتر و 110 ميكرومتر في الأيام 3 و 8 و 14 بعد الجراحة ، على التوالي (الشكل 4). أظهر الرباط اللثوي منخفض الكثافة اتساعا في الجانب البعيد وتضيقا في الجانب المتوسط من الجذور نتيجة الحمل الميكانيكي (الشكل 5). علاوة على ذلك ، كان الرباط اللثوي مستمرا ولم يكن هناك امتصاص يحدث في أي جذر. تثبت هذه النتائج أنه من الممكن والآمن تحريك M1 فعليا باستخدام هذا البروتوكول.

علاوة على ذلك ، قمنا بتحليل منطقة العظام المغلقة داخل جذور M1 مع المعلمات الموضحة في الشكل 6. أظهرت النسبة المئوية لحجم العظام وكثافة المعادن في العظام في جانب العملية في اليوم 8 انخفاضا كبيرا مقارنة بجانب التحكم (الشكل 6 أ ، ب). في المقابل ، أظهرت النسبة المئوية لحجم العظام في جانب العملية في اليومين 3 و 14 زيادة كبيرة مقارنة بجانب العملية في اليوم 8 (الشكل 6 أ). تشير هذه النتائج إلى أن إعادة تشكيل العظام غير نشطة قبل اليوم 3 بعد الجراحة. بعد اليوم 3 بعد الجراحة ، يبدأ امتصاص العظام في السيطرة على عملية إعادة تشكيل العظام. بعد اليوم 8 بعد الجراحة ، يكتسب تكوين العظام ميزة في إعادة تشكيل العظام ويعود العظم السنخي تقريبا إلى المستوى الفسيولوجي ، مما يعني أيضا أن حركة الأسنان تتوقف تقريبا. بحلول اليوم 14 من هذا البروتوكول ، تمر إعادة تشكيل العظام المغلقة داخل جذور M1 بثلاث مراحل ، والتي يمكن تقسيمها تقريبا إلى مراحل التحضير وارتشاف العظام وتكوين العظام. وبالتالي يمكن للباحثين دراسة مراحل مختلفة من إعادة تشكيل العظام باستخدام هذا النموذج.

يوضح الشكل 7 نتائج تلطيخ الهيماتوكسيلين-يوزين وتلطيخ ماسون-ثلاثي الألوان. اخترنا العظم السنخي بين الجذر الشدقي المتوسط (MB) والجذر الشدقي البعيد (DB) ل M1 كمنطقة اهتمام. الأربطة اللثوية في الطرف البعيد من MB والنهاية المتوسطة من DB هي جبهات انتقال القوة لمنطقة العظام ذات الأهمية. أظهر الجانب الضابط لكل مجموعة مظهرا مشابها: تشترك هذه الأربطة اللثوية في عرض مماثل مع ألياف تشبه الموجة وخلايا على شكل مغزل في محاذاة ، وكان سطح العظم السنخي خطيا سليما. هذا يشير إلى أن أنسجة اللثة المغلقة داخل جذور M1 لم تتعرض لحمل ميكانيكي غير متوازن ومفرط في ظل الظروف الفسيولوجية.

في اليوم 3 بعد الجراحة ، تم شد ألياف الرباط اللثوي بإحكام في جانب التوتر ، بينما تم ضغط ألياف الرباط اللثوي بالغموض المورفولوجي. لوحظ الهيالين في منطقة الضغط الأكبر. كان سطح العظم السنخي لا يزال يحتفظ بسلامته على كلا الجانبين. تماشيا مع نتائج التصوير المقطعي المحوسب الدقيق ، في أول 3 أيام بعد الجراحة ، تحرك M1 داخل التجويف السنخي عن طريق ضغط الرباط اللثوي على جانب الضغط ، في حين لم يلاحظ ارتشاف العظام أو تكوينها بعد.

في اليوم 8 بعد الجراحة ، أظهرت أربطة اللثة على كلا الجانبين نفس الميزات مثل تلك الموجودة في اليوم 3 على الرغم من أن سطح العظم السنخي بدأ يبدو خشنا. علاوة على ذلك ، تم توسيع تجويف النخاع وبدا أن عدد العظام التربيقية ينخفض كما هو موضح في بيانات التصوير المقطعي المحوسب. لذلك ، في اليوم 8 بعد الجراحة ، يظهر النمط الظاهري النسيجي المرضي لإعادة تشكيل العظام زيادة في ارتشاف العظام. يشير العظم السنخي أيضا إلى أن M1 يتحرك بسرعة عالية.

في اليوم 14 بعد الجراحة ، بدا عرض أربطة اللثة على كلا الجانبين متساويا تقريبا. أصبح سطح العظم السنخي أكثر خشونة مقارنة بسطح اليوم 8 بعد الجراحة. ومع ذلك ، تم استعادة العظام إلى المستوى الفسيولوجي على جانب التحكم ، والذي أشارت إليه أيضا بيانات التصوير المقطعي. تظهر هذه المرحلة أن تكوين العظام سيطر على عملية نمذجة العظام. نظرا لأنه تم تطبيق الحمل الميكانيكي مرة واحدة فقط في وقت العملية ، انخفض الحمل مع زيادة المسافة المتحركة. مع عودة العظم السنخي إلى طبيعته ، توقفت حركة M1 أيضا.

Figure 1
الشكل 1: تمثيل تخطيطي لحركة الأسنان. عندما يتم تطبيق الحمل الميكانيكي على الضرس ، يمكن تحديد جوانب الشد والضغط لإعادة تشكيل العظم السنخي. يشير السهم السميك إلى اتجاه الحمل الميكانيكي. تشير الأسهم الرفيعة إلى جوانب الشد والضغط لجبهة إعادة تشكيل العظام. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 2
الشكل 2: العناصر الجراحية. (أ) (1) منصة جراحية: لوح رغوي أو لوح فلين ملفوف بقماش طبي غير منسوج. (ب) السحابات: (2) شريطان مطاطيان ، (3) شريط ، و (4) أربع إبر 27 جرام. (ج) الأدوات الجراحية ولوازم تقويم الأسنان: (5) مقص جراحي ، (6) ملاقط للعيون ، (7) حوامل إبر ، (8) 304 سلك فولاذي مقاوم للصدأ ، و (9) زنبرك لولبي مخصص. يشير المستطيل الأبيض إلى زنبرك الملف المخصص. تظهر الإصدارات الموسعة من الزنبرك بقوة وبدون قوة في الشكل التكميلي S1. (د) لوازم ترميم الأسنان: (10) زجاجة مضخة هواء ، (11) معالج خفيف ، (12) كرات قطنية ، (13) أعواد قطنية ، (14) راتنج سائل معالج بالضوء ، و (15) مادة لاصقة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 3
الشكل 3: العملية الجراحية. (أ) اربط الفأر بالمنصة الجراحية. (ب) ادفع سلك الفولاذ المقاوم للصدأ 304 عبر المسافة القريبة بين M1 و M2 من جانب الشدق. (ب1) تمت إضافة رسم تخطيطي للمساعدة في الفهم. (ج) يتم تثبيت زنبرك لولبي على M1 ولا يحدث أي تداخل إطباقي عند M1. (ج1) تمت إضافة رسم تخطيطي للمساعدة في الفهم. (د) يثبت الطرف الآخر من الزنبرك اللولبي بالقاطعة العلوية المماثلة. (د1) تمت إضافة رسم تخطيطي للمساعدة في الفهم. (ه) ضع راتنج السائل لتغليف القواطع والفولاذ المقاوم للصدأ معا. (و) المنظر النهائي لجميع أجهزة تقويم الأسنان. الاختصارات: M1 = الضرس الأول الفكي. M2 = الضرس الثاني الفكي. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 4
الشكل 4: صور ثلاثية الأبعاد تمثيلية للتصوير المقطعي المحوسب الدقيق وتحليل إحصائي للمراحل المختلفة لحركة M1. (أ) في الظروف الفسيولوجية، لا توجد مسافة بين M1 وM2. (ب-د) يبدأ M1 في التحرك وتزداد المسافة المتحركة وفقا للعلاقة الموضعية المتبادلة بين M1 و M2 بمرور الوقت. يشير المربع الأحمر إلى المسافة بين M1 و M2. يشير السهم الأسود إلى اتجاه الحمل الميكانيكي. ه: التحليل الإحصائي للمسافة المتحركة M1. الاختصارات: M1 = الضرس الأول الفكي. M2 = الضرس الثاني الفكي العلوي ؛ OTM = حركة تقويم الأسنان. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 5
الشكل 5: صور ثنائية الأبعاد تمثيلية للتصوير المقطعي المحوسب الدقيق من وجهات نظر أفقية وسهمية لمراحل مختلفة من حركة M1. (أ ، ب) في ظل الظروف الفسيولوجية ، يكون الرباط اللثوي منخفض الكثافة غير متساو ويشغل باستمرار بعض المساحة بدلا من ضغطه ويكون سطح العظم السنخي خطيا سليما. (ج، د) يتسع الرباط اللثوي في الجانب البعيد ويضيق في الجانب المتوسط من الجذور ، والذي يمكن ملاحظته في اليوم 3 بعد الجراحة. (ه-ح) يبدأ الرباط اللثوي غير المتوازن في الارتداد ويصبح سطح العظم السنخي خشنا نتيجة لامتصاص وترسب العظام في اليومين 8 و 14 بعد الجراحة. تشير الأسهم الصفراء إلى الرباط اللثوي المضغوط. تشير الأسهم الحمراء إلى السطح الخشن للعظم السنخي لامتصاص العظام وترسبها. * ف < 0.05 ؛ ف < 0.005. اتجاه واحد ANOVA. البيانات هي المتوسط ± SD ، n ≥ 3. شريط المقياس = 100 ميكرومتر. الاختصارات: M1 = الضرس الأول الفكي. M2 = الضرس الثاني الفكي العلوي ؛ OTM = حركة تقويم الأسنان. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 6
الشكل 6: التحليل الإحصائي للعظم السنخي المحاط بجذور M1 في مراحل مختلفة من حركة M1 من التصوير المقطعي المحوسب الدقيق. (أ) يشير الانخفاض الكبير في النسبة المئوية لحجم العظام في اليوم 8 إلى ارتشاف العظام النشط بين اليوم 3 واليوم 8. تشير الزيادة الكبيرة في النسبة المئوية لحجم العظام في اليوم 14 إلى تكوين العظام النشط بين اليوم 8 واليوم 14. (ب) الفرق الكبير في اليوم 8 في كثافة المعادن في العظام مقارنة بجانب التحكم. يدعم أيضا الاستنتاج أعلاه. (جيم - ه) واستخدمت ثلاثة مؤشرات تكميلية للتقييم. تم العثور على اختلافات كبيرة قليلة ، لكن الاتجاه لا يزال يدعم الاستنتاجات المذكورة أعلاه. *P < 0.05. اتجاه واحد ANOVA. البيانات هي المتوسط± SD ، n ≥ 3. الاختصارات: M1 = الضرس الأول الفكي. OTM = حركة الأسنان التقويمية. BV / TV = النسبة المئوية لحجم العظام ؛ BMD = كثافة المعادن في العظام. Tb. N = رقم تربيقي ؛ Tb. Th = سمك تربيقي ؛ السل Sp = الفصل التربيقي. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 7
الشكل 7: النتائج التمثيلية لتلطيخ الهيماتوكسيلين-يوزين وتلطيخ ماسون-ثلاثي الألوان للمراحل المختلفة لحركة M1. (أ ، ب) في ظل الظروف الفسيولوجية ، تتعرض ألياف الرباط اللثوي لقوى معينة ذات شكل مميز يشبه الموجة مثل "~" ، ويكون سطح العظم السنخي خطيا سليما. عندما يتعرض M1 للحمل الميكانيكي ، يتم شد الألياف (C ، E ، G ، I ، K ، M) بإحكام في جانب التوتر ، بينما تم ضغط ألياف الرباط اللثوي (D ، F ، H ، J ، L ، N) بالغموض المورفولوجي. (سي إن) يصبح سطح العظم السنخي غير متساو أكثر فأكثر مع استمرار نمذجة العظام. شريط المقياس = 20 ميكرومتر. الاختصارات: M1 = الضرس الأول الفكي. OTM = حركة تقويم الأسنان. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

جنس تحريك الأسنان مرسى جهاز الاتجاه المتحرك مرجع
مورين الضرس الأول القواطع لفائف الربيع ميسيال 14,15
الضرس الأول الضرس الثاني شريط مطاطي ميسيال 16
جرذ الضرس الأول غرسة صغيرة لفائف الربيع ميسيال 17
الضرس الأول القواطع لفائف الربيع ميسيال 18
الضرس الثاني والثالث الأسنان المتجانسة المقابلة جهاز توسيع الربيع الشدق 19
الضرس الأول الضرس الثاني سلك تقويم الأسنان ميسيال 20
أرنب الضاحك الأول القواطع لفائف الربيع ميسيال 21
الضاحك الأول غرسة صغيرة لفائف الربيع ميسيال 22
القاطعة الأسنان المتجانسة المقابلة لفائف الربيع القاصي 23
القاطعة الأسنان المتجانسة المقابلة حلقة أوميغا القاصي 24
الضاحك الثاني والضرس الأول غرسة صغيرة لفائف الربيع ميسيال 25
الضاحك الثاني كلبي لفائف الربيع ميسيال 26
الضاحك الأول غرسة صغيرة شريط مطاطي القاصي 27
القاطعة الجانبية كلبي شريط مطاطي القاصي 28
خنزير الضرس الأول الضرس الثالث المتساقط والزرع المصغر لفائف الربيع ميسيال 29
الضرس الأول الضرس الثاني سلك تقويم الأسنان الشدق 30
القاطعة المركزية الضرس الأول ، الضواحك ، والقاطعة الجانبية لفائف الربيع والأسلاك التقويمية الشفرين 31
قط كلبي غرسة صغيرة لفائف الربيع ميسيال 32

الجدول 1: ملخص لنماذج تقويم الأسنان الحيوانية الموجودة. يسرد الجدول النماذج شائعة الاستخدام لحيوانات المختبر التقليدية التي تركز على حركة الأسنان التقويمية البسيطة. تتكون دائما من ثلاثة عناصر: السن المتحرك المستهدف ، والمرسى ، وجهاز التوصيل لإضافة الحمل الميكانيكي. تم اشتقاق برامج تقويم الأسنان المختلفة عن طريق تغيير العناصر الثلاثة. تم استبعاد حركات تقويم الأسنان المعقدة ذات الأسنان المتعددة.

الشكل التكميلي S1: نسخ مكبرة من الربيع. (أ) بدون و (ب) مع الحمل الميكانيكي. شريط المقياس = 5 مم. الرجاء النقر هنا لتنزيل هذا الملف.

الشكل التكميلي S2: طريقة تثبيت سلك الرباط بالملقط. أثناء خطوة البروتوكول 2.4 ، يتم عرض الطريقة الأكثر أمانا وملاءمة لربط ثني سلك الرباط قبل الثقب هنا. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الملف.

الشكل التكميلي S3: نطاق طلاء الراتنج. أثناء خطوة البروتوكول 2.9 ، تظهر هنا نهاية القواطع القاطعة للزنبرك (A) بدون و (B) بغطاء بالراتنج. يجب عدم إضافة الراتنج إلى الجزء المرن. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الملف.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

في هذه الورقة ، حاولنا وصف أبسط بروتوكول لحركة الأسنان التقويمية على نموذج الفئران الفكي العلوي خطوة بخطوة لدراسة الآليات الكامنة لإعادة تشكيل العظام الناتجة عن الحمل الميكانيكي. بصرف النظر عن البحث حول إعادة تشكيل العظام ، هناك بعض التطبيقات السائدة الأخرى لهذه الطريقة: 1) البحث المنهجي حول تسريع حركة تقويم الأسنان. 2) البحث عن ارتشاف جذر تقويم الأسنان ؛ 3) الآليات البيولوجية لحركة الأسنان التقويمية والألم. 4) البحث في النموذج المعدل وراثيا.

بالمقارنة مع العلاجات الأخرى المرتبطة بالتحميل الميكانيكي مثل تكوين العظم37 لإلهاء الفك السفلي ، فإن حركة الأسنان التقويمية هي أبسط وأخف طريقة بدون جرح ونزيف. علاوة على ذلك ، يتميز نموذج الفئران بسهولة التشغيل بوقت أقل وتكلفةأقل 38. يمكن أن يوفر نموذج الفك العلوي مجالا بصريا واسعا وتثبيتا مستقرا أثناء التشغيل وأقل تداخل على الجهاز من اللسان بعد العملية14.

بناء على النموذج المحدد هنا ، وصفنا أيضا ثلاث نقاط زمنية تمثيلية. يمكن قياس حركة الأسنان مجهريا من اليوم الثالث بعد الجراحة وتزداد المسافة المتحركة مع مرور الوقت. في اليوم 3 بعد العملية ، تمت إضافة الحمل الميكانيكي إلى العظم من خلال ألياف الرباط اللثوي دون أي تغييرات واضحة في العظام. في اليوم 8 بعد العملية ، بدأت إعادة تشكيل العظام بالفعل وكان ارتشاف العظام في الوضع المهيمن ، بينما كان تكوين العظام مهيمنا في اليوم 14 بعد العملية. يمكن أن يظهر هذا النموذج خصائص المراحل المختلفة لإعادة تشكيل العظام أثناء علاج تقويم الأسنان.

هناك بعض خطوات التشغيل الحاسمة التي يجب مراعاتها. قبل خطوة البروتوكول 2.7 ، يجب أن يكون رأس الماوس باتجاه المشغل للحصول على مجال رؤية جراحي أفضل. بعد خطوة البروتوكول 2.4 ، تكون منطقة التشغيل بالقرب من القواطع ويجب أن يكون ذيل الماوس باتجاه المشغل. عندما يجب دفع سلك الفولاذ المقاوم للصدأ عبر المساحة القريبة بين M1 و M2 من جانب الشدق ، يكون الانحناء المسبق ضروريا لتحديد المنطقة المستهدفة بأمان وتقليل المساحة التي تشغلها الأدوات في الفم. يجب أن تكون زاوية الانحناء >45 درجة للتأكد من أن سلك الفولاذ المقاوم للصدأ لا يمكنه اختراق اللثة عند المرور عبر المساحة القريبة. الثقب بطريقة متوازية هو الطريق الأقل مقاومة. يمكن أيضا أن يؤدي ثقب سلك الإطباق بزاوية صغيرة إلى الجانب الحنكي بواسطة سطح الأسنان الأملس والصعب. يجب أن تقوم أعتاب ملقط العيون المنحني بتثبيت الانحناء لتقليل المساحة المشغولة في الفم وجعلها ملائمة للمجهود (الشكل التكميلي S2).

نظرا لأن سلك الفولاذ المقاوم للصدأ قد لا يكون قادرا على المرور عبر الفراغ البيني بين القواطع الفكية ، فإن ملاقط العيون المسننة مفيدة لفصل القواطع. بالإضافة إلى ذلك ، فإن العقدة المربعة ليست ضرورية لأن الترابط بالراتنج هو الطريقة الرئيسية للاحتفاظ هنا. يمكن عمل عقدة الانزلاق بالقرب من سطح السن تقريبا حيث ستزيد العقدة المربعة من حجم راتنج الطلاء.

ومع ذلك ، فإن هذا النموذج له عيوبه أيضا. قد يتم تدمير أجهزة تقويم الأسنان من قبل الفئران بسبب الإحساس بوجود مواد غريبة في الفم. يبقى جزء الجانب المولي أسفل مستوى الإطباق ، والذي يصعب تدميره. ومع ذلك ، فإن القواطع السفلية تعض بالضبط على جزء التثبيت من جانب القاطعة ، بما في ذلك نهاية زنبرك الملف. لذلك ، نقترح أن تكون جميع أسطح القواطع العلوية ملفوفة بالراتنج لزيادة قوة الاحتفاظ. يمكن تغطية نهاية القواطع للزنبرك - الجزء الأضعف - بالراتنج (الشكل التكميلي S3). في الختام ، أظهر هذا البروتوكول تفاصيل حركة الأسنان التقويمية التي يتم تشغيلها على نموذج الفكين العلوي خطوة بخطوة. من خلال الشرح الصريح لكل خطوة والعرض المرئي ، يمكن للباحثين إتقان هذا النموذج وتطبيقه على احتياجاتهم التجريبية مع بعض التعديلات.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

يعلن أصحاب البلاغ عدم وجود تضارب في المصالح.

Acknowledgments

تم دعم هذا العمل من قبل منحة المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين 82100982 إلى F.L.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Experimental Models: Mouse Lines
C57/B6J  Gempharmatech Experimental Animals Company  C57/B6J
Critical Commercial Assays
Hematoxylin and Eosin Stain Kit Biosharp BL700B
Masson’s Trichrome Stain Kit Solarbio G1340
Instruments
27 G needle Chengdu Xinjin Shifeng Medical Apparatus & Instruments Co. LTD. SB1-074(IV)
Adhesives Minnesota Mining and Manufacturing Co., Ltd. 41282
Corkboard DELI Group Co., Ltd. 8705
Cotton balls Haishi Hainuo Group Co.,  Ltd. 20120047
Cotton sticks Lakong Medical Devices Co., Ltd. M6500R
Customized coil spring Chengdu Mingxing Spring Co., Ltd. 1109-02
Forceps Chengdu Shifeng Co., Ltd. none
Light-cured fluid resin Shofu Dental Trading (SHANGHAI) Co., Ltd. 518785
Light curer Liang Ya Dental Equipment Co., Ltd. LY-A180
Medical adhesive tapes  Haishi Hainuo Group Co.,  Ltd. 0008-2014
Medical non-woven fabric Henan Yadu Industrial Co., Ltd. 01011500018
Needle holders Chengdu Shifeng Co., Ltd. none
Rubber bands Haishi Hainuo Group Co.,  Ltd. 32X1
Surgical scissors Chengdu Shifeng Co., Ltd. none
Tweezers Chengdu Shifeng Co., Ltd. none

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Kenkre, J. S., Bassett, J. The bone remodeling cycle. Annals of Clinical Biochemistry. 55 (3), 308-327 (2018).
  2. Feng, X., McDonald, J. M. Disorders of bone remodeling. Annual Review of Pathology. 6 (1), 121-145 (2011).
  3. Alliston, T. Biological regulation of bone quality. Current Osteoporosis Reports. 12 (3), 366-375 (2014).
  4. Duncan, R. L., Turner, C. H. Mechanotransduction and the functional response of bone to mechanical strain. Calcified Tissue International. 57 (5), 344-358 (1995).
  5. García-Aznar, J. M., Nasello, G., Hervas-Raluy, S., Pérez, M. Á, Gómez-Benito, M. J. Multiscale modeling of bone tissue mechanobiology. Bone. 151 (10), 1-12 (2021).
  6. Rolvien, T., Amling, M. Disuse osteoporosis: clinical and mechanistic insights. Calcified Tissue International. 110 (5), 592-604 (2022).
  7. Vico, L., Hargens, A. Skeletal changes during and after spaceflight. Nature Reviews Rheumatology. 14 (4), 229-245 (2018).
  8. Iwaniec, U. T., Turner, R. T. Influence of body weight on bone mass, architecture and turnover. Journal of Endocrinology. 230 (3), R115-R130 (2016).
  9. Governale, L. S. Craniosynostosis. Pediatric Neurology. 53 (5), 394-401 (2015).
  10. Sahoo, N. K., Issar, Y., Thakral, A. Mandibular Distraction osteogenesis. Journal of Craniofacial Surgery. 30 (8), e743-e746 (2019).
  11. Roberts-Harry, D., Sandy, J. Orthodontics. Part 1: Who needs orthodontics. British Dental Journal. 195 (8), 433-437 (2003).
  12. Li, Y., Jacox, L. A., Little, S. H., Ko, C. C. Orthodontic tooth movement: The biology and clinical implications. Kaohsiung Journal of Medical Sciences. 34 (4), 207-214 (2018).
  13. Will, L. A. Orthodontic tooth movement: a historic prospective. Frontiers of Oral Biology. 18, 46-55 (2016).
  14. Xu, H., Lee, A., Sun, L., Naveh, G. R. S. 3D Imaging of PDL collagen fibers during orthodontic tooth movement in mandibular murine model. Journal of Visualized Experiments. (170), e62149 (2021).
  15. Taddei, S. R., et al. Experimental model of tooth movement in mice: a standardized protocol for studying bone remodeling under compression and tensile strains. Journal of Biomechanics. 45 (16), 2729-2735 (2012).
  16. Deguchi, T., Takeshita, N., Balam, T. A., Fujiyoshi, Y., Takano-Yamamoto, T. Galanin-immunoreactive nerve fibers in the periodontal ligament during experimental tooth movement. Journal of Dental Research. 82 (9), 677-681 (2003).
  17. Gudhimella, S., et al. A rodent model using skeletal anchorage and low forces for orthodontic tooth movement. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 155 (2), 254-263 (2019).
  18. Lira Dos Santos, E. J., et al. Orthodontic tooth movement alters cementocyte ultrastructure and cellular cementum proteome signature. Bone. 153 (12), 116-139 (2021).
  19. Danz, J. C., Bibby, B. M., Katsaros, C., Stavropoulos, A. Effects of facial tooth movement on the periodontium in rats: a comparison between conventional and low force. Journal of Clinical Periodontology. 43 (3), 229-237 (2016).
  20. Kohno, T., Matsumoto, Y., Kanno, Z., Warita, H., Soma, K. Experimental tooth movement under light orthodontic forces: rates of tooth movement and changes of the periodontium. Journal of Orthodontics. 29 (2), 129-135 (2002).
  21. Gad, A. M., Soliman, S. O. Evaluation of systemic Omega-3 PUFAs effect on orthodontic tooth movement in a rabbit model: RCT. Angle Orthodontist. 93 (4), 476-481 (2023).
  22. Huang, C. Y., et al. Comparison of tooth movement and biological response resulting from different force magnitudes combined with osteoperforation in rabbits. Journal of Applied Oral Science. 29 (2), 20200734 (2021).
  23. Alhasyimi, A. A., Pudyani, P. P., Asmara, W., Ana, I. D. Enhancement of post-orthodontic tooth stability by carbonated hydroxyapatite-incorporated advanced platelet-rich fibrin in rabbits. Orthodontics & Craniofacial Research. 21 (2), 112-118 (2018).
  24. Elkattan, A. E., et al. Effects of Different Parameters of Diode Laser on Acceleration of Orthodontic Tooth Movement and Its Effect on Relapse: An Experimental Animal Study. Open Access Macedonian Journal of Medical Sciences. 7 (3), 412-420 (2019).
  25. von Böhl, M., Maltha, J. C., Von Den Hoff, J. W., Kuijpers-Jagtman, A. M. Focal hyalinization during experimental tooth movement in beagle dogs. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 125 (5), 615-623 (2004).
  26. Machibya, F. M., et al. Effects of bone regeneration materials and tooth movement timing on canine experimental orthodontic treatment. Angle Orthodontist. 88 (2), 171-178 (2018).
  27. Deguchi, T., et al. Histomorphometric evaluation of alveolar bone turnover between the maxilla and the mandible during experimental tooth movement in dogs. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 133 (6), 889-897 (2008).
  28. Tanimoto, K., et al. Experimental tooth movement into new bone area regenerated by use of bone marrow-derived mesenchymal stem cells. Cleft Palate-craniofacial Journal. 52 (4), 386-394 (2015).
  29. Oltramari, P. V., et al. Orthodontic movement in bone defects filled with xenogenic graft: an experimental study in minipigs. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 131 (3), e10-e17 (2007).
  30. Verna, C., Dalstra, M., Lee, T. C., Melsen, B. Microdamage in porcine alveolar bone due to functional and orthodontic loading. European Journal of Morphology. 42 (1-2), 3-11 (2005).
  31. Steiner, G. G., Pearson, J. K., Ainamo, J. Changes of the marginal periodontium as a result of labial tooth movement in monkeys. Journal of Periodontology. 52 (6), 314-320 (1981).
  32. Celebi, A. A., Demirer, S., Catalbas, B., Arikan, S. Effect of ovarian activity on orthodontic tooth movement and gingival crevicular fluid levels of interleukin-1β and prostaglandin E(2) in cats. Angle Orthodontist. 83 (2), 70-75 (2013).
  33. Holmes, H. D., Tennant, M., Goonewardene, M. S. Augmentation of faciolingual gingival dimensions with free connective tissue grafts before labial orthodontic tooth movement: an experimental study with a canine model. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 127 (5), 562-572 (2005).
  34. Wennström, J. L., Lindhe, J., Sinclair, F., Thilander, B. Some periodontal tissue reactions to orthodontic tooth movement in monkeys. Journal of Clinical Periodontology. 14 (3), 121-129 (1987).
  35. Ibrahim, A. Y., Gudhimella, S., Pandruvada, S. N., Huja, S. S. Resolving differences between animal models for expedited orthodontic tooth movement. Orthodontics & Craniofacial Research. 20, 72-76 (2017).
  36. Kirschneck, C., Bauer, M., Gubernator, J., Proof, P., Schröder, A. Comparative assessment of mouse models for experimental orthodontic tooth movement. Scientific Reports. 10 (1), 1-12 (2020).
  37. Ransom, R. C., et al. Mechanoresponsive stem cells acquire neural crest fate in jaw regeneration. Nature. 563 (7732), 514-521 (2018).
  38. Mardas, N., et al. Experimental model for bone regeneration in oral and cranio-maxillo-facial surgery. Journal of Investigative Surgery. 27 (1), 32-49 (2014).

Tags

هذا الشهر في JoVE ، العدد 200 ، إعادة تشكيل العظام المرتبطة بالتحميل الميكانيكي ، المخطط الانسيابي ، المخططات التخطيطية ، صور التشغيل ، مقاطع الفيديو ، الفئران C57 / B6J من النوع العريض للبالغين ، أيام ما بعد الجراحة 3 و 8 و 14 ، التصوير المقطعي المحوسب الدقيق ، البيانات النسيجية المرضية ، حركات الأسنان ، مراحل نمذجة العظام ، مرحلة التحضير ، مرحلة ارتشاف العظام ، مرحلة تكوين العظام ، وقت جمع العينات
إنشاء نموذج تقويم أسنان الفكين الفكي
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Liu, J., Yu, C., Li, F. The… More

Liu, J., Yu, C., Li, F. The Establishment of a Murine Maxillary Orthodontic Model. J. Vis. Exp. (200), e66033, doi:10.3791/66033 (2023).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter