Hodnocení biomechanické odezvy ortodontického pohybu zubu při použití průhledných rovnátek vs fixní ortodontické aparatury

1. Úvod

   Ortodontický pohyb zubu (OTM) je biologicky zprostředkovaný proces, který vzniká jako odpověď na mechanické síly působící na zuby. Tyto síly by měly být ideálně kontinuální a kontrolované, neboť iniciují buněčné a molekulární změny v periodontálním vazu (PDL) a okolní alveolární kosti. Mechanické zatížení vede k vaskulárním změnám v PDL, následuje uvolnění zánětlivých mediátorů, které regulují modelaci a remodelaci kosti. Tato kaskáda nakonec vede k osteoklastické resorpci kosti na straně tlaku a osteoblastické tvorbě kosti na straně tahu.

   Dásňová krevní tekutina (GCF) je sérový transsudát nebo zánětlivý exsudát pocházející z dásňového žlábku a poprvé ji popsal Alfano. Slouží jako cenné, neinvazivní médium pro sledování biochemických změn vyskytujících se v parodontu během ortodontické léčby. GCF obsahuje řadu biologicky aktivních molekul, včetně proteinů, cytokinů, bakteriálních antigenů, enzymů, elektrolytů a malých organických sloučenin pocházejících z hostitelských tkání i ústních mikroorganismů.

   Aplikace ortodontických sil, zejména při přítomnosti plaku, vyvolává lokalizovanou zánětlivou odpověď v parodontálních tkáních. Tato odpověď je charakterizována aktivací a uvolněním zánětlivých cytokinů, jako jsou matrixové metaloproteinázy (MMPs), interleukiny (ILs) a faktor nádorové nekrózy alfa (TNF-α). Mezi nimi interleukin-1 (IL-1), zejména IL-1β, hraje klíčovou roli v imunitní regulaci a zánětlivých odpovědích akutní fáze. Během ortodontického pohybu zubu jsou hladiny IL-1β významně zvýšeny v lidských dásňových fibroblastech a GCF, což odráží zvýšenou osteoklastickou aktivitu.

   Prostaglandin E2 (PGE2) je další klíčový zánětlivý mediátor zapojený do ortodontického pohybu zubu. Zvýšené hladiny IL-1β a PGE2 jsou typicky pozorovány během rané fáze ortodontické léčby. IL-1β podporuje diferenciaci a aktivaci osteoklastů, zatímco PGE2 působí synergicky a zvyšuje resorpci kosti. Společně tyto mediátory usnadňují pohyb zubu a remodelaci alveolární kosti.

   Ortodontický pohyb zubu probíhá v odlišných fázích, včetně počáteční fáze, lag fáze a sekundární fáze. V sekundární fázi převládá přímá resorpce kosti po odstranění hyalinizované tkáně podkopávající resorpcí. Během tohoto období se prostor PDL rozšiřuje, což vede ke zvýšené mobilitě zubu. Mobilita zubu je fyziologický jev vyplývající z viskoelastických vlastností PDL a strukturálních charakteristik alveolární kosti. Je všeobecně uznáváno, že mobilita zubu se zvyšuje během aktivní ortodontické léčby a postupně se vrací k výchozím hodnotám během retenční fáze.

   Hodnocení mobility zubu je důležitý klinický parametr používaný k vyhodnocení parodontální podpory a biomechanických odpovědí během ortodontické léčby. Sledování změn mobility může pomoci předpovídat výsledky léčby, identifikovat potenciální rizika a předcházet relapsu po léčbě. Nicméně, omezená data jsou k dispozici ohledně dlouhodobých změn mobility zubu od zahájení ortodontické léčby přes retenční fázi.

   Pokroky v digitální ortodoncii, včetně intraorálních skenerů, CAD/CAM systémů a 3D tisku, revolučně změnily ortodontickou diagnostiku a plánování léčby. Digitální studijní modely z velké části nahradily konvenční sádrové modely díky své přesnosti, efektivitě, sníženým nárokům na skladování a zvýšenému komfortu pacienta. Virtuální modely umožňují přesné měření, simulaci a superponování, což usnadňuje kvantitativní hodnocení pohybu zubu v čase.

   Trojrozměrná superpozice sériových digitálních modelů umožňuje přesné vyhodnocení ortodontického pohybu zubu registrací modelů v rámci společného souřadnicového systému. Tento přístup je klíčový v moderní ortodoncii pro hodnocení efektivity léčby a výkonu aparátu.

   Léčba průhlednými alignery získala popularitu díky rostoucím estetickým požadavkům a komfortu pacienta. Alignery dodávají intermitentní ortodontické síly, které mohou ovlivnit biologickou odpověď parodontálních tkání odlišně od kontinuálních sil aplikovaných fixními aparáty. Ačkoli alignery nabízejí výhody, jako je zlepšená ústní hygiena a estetika, důkazy týkající se jejich vlivu na metabolismus kosti a produkci zánětlivých mediátorů zůstávají omezené.

   Proto tato studie usiluje o porovnání biologických a mechanických odpovědí spojených s ortodontickým pohybem zubu při použití průhledných alignerů versus fixních ortodontických aparátů vyhodnocením zánětlivých biomarkerů (IL-1β a PGE2), mobility zubu a množství pohybu zubu posouzeného pomocí 3D digitální superpozice.

2. Cíl studie

   Cílem této studie je porovnat biologické a mechanické odpovědi ortodontického pohybu zubu mezi pacienty léčenými průhlednými alignery a pacienty léčenými fixními přednastavenými edgewise aparáty prostřednictvím hodnocení:

   Zánětlivých mediátorů (IL-1β a PGE2) v dásňové krevní tekutině

   Mobility zubu

   Množství pohybu zubu pomocí 3D digitální superpozice

3. Pacienti a metody Návrh studie

   Tato studie je navržena jako prospektivní, randomizovaná komparativní klinická studie pro vyhodnocení a porovnání účinků fixních ortodontických aparátů a průhledných alignerů na biologické a mechanické parametry ortodontického pohybu zubu.

   Velikost vzorku

   Výpočet velikosti vzorku byl proveden pomocí softwaru G*Power (verze 3.1.9.7) s výkonem studie 90%, chybou I. typu 5% a jednostranným statistickým testem. Na základě velikosti efektu (f = 1,4034537) odvozené ze studie Muhammada Abdullaha Kamrana a kol. a průměrných hodnot IL-1β 21,45 ± 1,88 pro fixní aparáty a 18,29 ± 2,57 pro průhledné alignery byla minimální požadovaná velikost vzorku 18 pacientů. Pro kompenzaci potenciálních odpadlíků byla velikost vzorku zvýšena na 20 pacientů.

   Účastníci budou rovnoměrně rozděleni do dvou skupin:

   Skupina I (Skupina s fixním aparátem): 10 pacientů

   Skupina II (Skupina s průhlednými alignery): 10 pacientů

   Randomizace

   Účastníci budou náhodně přiděleni do jedné ze dvou studijních skupin pomocí počítačem generované randomizační sekvence. Bude zajištěno utajení přidělení a klinik zodpovědný za hodnocení výsledků bude zaslepený vůči skupinovému zařazení.

   Etická hlediska

   Písemný informovaný souhlas bude získán od všech účastníků před zařazením

   Studijní protokol bude schválen Výborem pro výzkumnou etiku Mansourské univerzity

   Studie bude provedena v souladu s etickými směrnicemi a předpisy

4. Metodologie Počáteční digitální záznamy

   Základní intraorální skeny budou pořízeny pomocí digitálního intraorálního skeneru (např. iTero nebo TRIOS) pro zaznamenání počáteční polohy zubů a jako reference pro 3D superpozici.

   Skupina s průhlednými alignery

   Bude provedeno digitální plánování léčby

   Alignery budou vyrobeny pomocí termoformovacích technik

   Průhledný termoplastický list (např. Duran) bude zahřát a tvarován pod tlakem nebo vakuem na 3D tištěném modelu

   Alignery budou zastřiženy, dokončeny, vyleštěny a předány pacientovi

   Skupina s fixním aparátem

   Budou nalepeny přednastavené edgewise zámečky

   Počáteční zarovnání a nivelace budou provedeny pomocí 0,012-palcového niklově-titanového oblouku

5. Statistická analýza

   Data budou statisticky analyzována pomocí vhodných parametrických nebo neparametrických testů v závislosti na distribuci dat. Významnost bude stanovena na p ≤ 0,05.

6. Doba trvání studie

Doba trvání studie se odhaduje na 8 měsíců až 1 rok.

8. Náklady

Odhadované celkové náklady studie jsou 120 000 egyptských liber.