新型活动连接装置用于非共同就位道MARPE

摘要

目的：上颌横向发育不足是临床上常见的错牙合畸形，微种植钉辅助上颌快速扩弓(miniscrew-assisted rapid palatal expansion,MARPE)不仅可获得更多的骨性扩弓效果，而且微种植钉植入简单、无需翻瓣、患者舒适、扩大了扩弓的年龄范围和适应证。但扩弓器与微种植钉间的固定连接导致扩弓器难以摘除，极大地影响临床推广使用。本研究采用三维(three dimension,3D)打印微种植钉帽和丝素蛋白(silk fibroin,SF)电纺膜作为新型活动连接装置，旨在优化正畸扩弓中非共同就位道MARPE的临床操作。方法：非共同就位道MARPE的活动连接装置由3D打印微种植钉帽和SF电纺膜组成。首先，微种植钉帽通过逆向工程软件Geomagic Wrap测量并生成最佳拟合数据，运用3D创造程序Cinema4D设计微种植钉帽内部圆柱和外部保护环保存为STL文件，将数据导入VoxelddanceTango软件设计虚拟基台支架，利用3D打印机进行制作。随后，采用静电纺丝技术将SF和聚氧化乙烯(polyethylene oxide,PEO)按照不同质量比制成SF电纺膜。应用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)镜观察形貌，傅里叶红外光谱(Fourier-transform infrared spectroscope,FTIR)研究微种植钉帽和SF电纺膜的二级结构构象。通过拉伸和压缩实验研究微种植钉帽和SF电纺膜的力学性能，对比有无SF电纺膜时活动连接装置的密合性。此外，将微种植钉帽和SF电纺膜分别与小鼠胚胎成纤维细胞(NIH 3T3)共同培养，采用活细胞/死细胞双染试剂盒染色和细胞计数试剂盒-8(cell counting kit-8,CCK-8)检测二者的细胞相容性。最后，选择1名生长发育晚期且腭中缝D期的患者，在锥形束计算机断层扫描(computed tomography cone beam,CBCT)上测量腭侧预植入点软硬组织厚度，于第2前磨牙和第1磨牙间骨质密度较佳处植入2颗微种植钉，口内扫描模型，将13、23纳入牙骨混合支持式扩弓器，个性化制作。试戴微种植钉帽，同时试戴扩弓器至完全贴合无干扰，粘接固定扩弓器，将SF电纺膜包绕覆盖微种植钉，盖上微种植钉帽，光固化树脂连接扩弓器和微种植钉帽。嘱患者扩弓：1次/d，共28次，密切监测扩弓情况，获得扩弓前后资料，观察扩弓疗效。结果：微种植钉帽摩擦力和负载压力分别为(54.7±9.57) N和(148.61±15.29) N。SEM下与10%PEO的SF电纺膜和30%PEO的SF电纺膜比较，20%PEO的SF电纺膜的纤维直径最为均匀，且电纺过程最连续稳定。降解实验显示所有SF电纺膜在第1、3、7天内称重均无明显变化。FTIR结果显示所有SF电纺膜均显示出相似的特征区。综上选取20%PEO的SF电纺膜进行后续研究。湿态下测量20%PEO的SF电纺膜的最大断裂应力为(2.46±0.26) N。体外模拟使用时，宏观和SEM镜下均显示种植钉帽和电纺膜组密合性良好。NIH 3T3经活细胞/死细胞双染试剂盒染色在荧光显微镜下观察，SF电纺膜组和微种植钉帽组均呈现典型的成纤维细胞样，形态良好，存活率高。CCK-8结果显示在第3天SF电纺膜组存活率达111.46%，细胞活性有增高的趋势。最后，1名13岁腭中缝D期男性患者，经过带有活动连接装置的非共同就位道MARPE扩弓后11、21间出现2.5 mm间隙，扩弓6个月后复查CBCT，腭中缝明显增宽，证明腭中缝被成功打开。结论：非共同就位道MARPE的活动连接装置力学性能和生物相容性良好，能有效地打开D期腭中缝，操作简便，有良好临床应用前景。

关键词

连接装置 / 微种植钉辅助上颌快速扩弓 / 上颌横向发育不足 / 腭中缝分期 / 三维打印

基金资助

湖南省科技创新计划青年人才项目(2022RC1213)