Evaluering af den biomekaniske respons på ortodontisk tandbevægelse til gennemsigtig aligner vs. fast ortodontisk apparat

1. Introduktion

   Ortodontisk tandbevægelse (OTM) er en biologisk medieret proces, der opstår som en reaktion på mekaniske kræfter påført tænder. Disse kræfter bør ideelt set være kontinuerte og kontrollerede, da de initierer cellulære og molekylære ændringer i det parodontale ligament (PDL) og det omgivende alveolære knoglevæv. Mekanisk belastning resulterer i vaskulære ændringer i PDL, efterfulgt af frigivelse af inflammatoriske mediatorer, der regulerer knoglemodellering og -remodellering. Denne kaskade fører i sidste ende til osteoklastisk knogleresorption på tryksiden og osteoblastisk knogleformation på spændingssiden.

   Gingival crevice-væske (GCF) er en serumtranssudat eller inflammatorisk ekssudat, der stammer fra den gingivale sulcus og blev først beskrevet af Alfano. Den fungerer som et værdifuldt, ikke-invasivt medium til overvågning af biokemiske ændringer i parodontiet under ortodontisk behandling. GCF indeholder en række biologisk aktive molekyler, herunder proteiner, cytokiner, bakterielle antigener, enzymer, elektrolytter og små organiske forbindelser, der stammer fra både værtsvæv og orale mikroorganismer.

   Påføring af ortodontiske kræfter, især i nærvær af plakophobning, inducerer en lokaliseret inflammatorisk respons i parodontale væv. Dette respons er karakteriseret ved aktivering og frigivelse af inflammatoriske cytokiner såsom matrix metalloproteinaser (MMP'er), interleukiner (IL'er) og tumor nekrose faktor-alfa (TNF-α). Blandt disse spiller interleukin-1 (IL-1), især IL-1β, en central rolle i immunregulering og akutfase inflammatoriske responser. Under ortodontisk tandbevægelse er IL-1β-niveauer signifikant forhøjet i humane gingivale fibroblaster og GCF, hvilket afspejler øget osteoklastisk aktivitet.

   Prostaglandin E2 (PGE2) er en anden vigtig inflammatorisk mediator involveret i ortodontisk tandbevægelse. Forhøjede niveauer af IL-1β og PGE2 observeres typisk i den tidlige fase af ortodontisk behandling. IL-1β fremmer osteoklastdifferentiering og -aktivering, mens PGE2 virker synergistisk for at forbedre knogleresorption. Sammen faciliterer disse mediatorer tandbevægelse og alveolær knogleremodellering.

   Ortodontisk tandbevægelse forekommer i distinkte faser, herunder en indledende fase, en lagfase og en sekundær fase. I den sekundære fase dominerer direkte knogleresorption efter fjernelse af hyaliniseret væv via underminerende resorption. I denne periode bliver PDL-rummet udvidet, hvilket fører til øget tandmobilitet. Tandmobilitet er et fysiologisk fænomen, der skyldes de viskoelastiske egenskaber ved PDL og de strukturelle karakteristika ved den alveolære knogle. Det er alment anerkendt, at tandmobilitet øges under aktiv ortodontisk behandling og gradvist vender tilbage til basisniveauer i retentionsfasen.

   Vurdering af tandmobilitet er en vigtig klinisk parameter, der bruges til at evaluere parodontalt støtte og biomekaniske responser gennem hele den ortodontiske behandling. Overvågning af ændringer i mobilitet kan bidrage til at forudsige behandlingsresultater, identificere potentielle risici og forhindre post-behandlingsrelaps. Der er dog begrænsede data tilgængelige vedrørende langsigtede ændringer i tandmobilitet fra starten af ortodontisk behandling gennem retentionsfasen.

   Fremskridt inden for digital ortodonti, herunder intraorale scannere, CAD/CAM-systemer og 3D-printning, har revolutioneret ortodontisk diagnose og behandlingsplanlægning. Digitale studiemodeller har i høj grad erstattet konventionelle gipsafstøbninger på grund af deres nøjagtighed, effektivitet, reduceret lagerpladsbehov og forbedret patientkomfort. Virtuelle modeller muliggør præcis måling, simulering og superposition, hvilket faciliterer kvantitativ vurdering af tandbevægelse over tid.

   Tredimensionel superposition af serielle digitale modeller muliggør nøjagtig evaluering af ortodontisk tandbevægelse ved at registrere modeller i et fælles koordinatsystem. Denne tilgang er afgørende i moderne ortodonti til at vurdere behandlingseffektivitet og apparatydelse.

   Clear aligner-terapi har vundet popularitet på grund af stigende æstetiske krav og patientkomfort. Aligners leverer intermitterende ortodontiske kræfter, hvilket kan påvirke det biologiske respons fra parodontale væv anderledes end kontinuerte kræfter påført af faste apparater. Selvom aligners tilbyder fordele såsom forbedret oralhygiejne og æstetik, er evidens om deres indflydelse på knoglemetabolisme og produktion af inflammatoriske mediatorer stadig begrænset.

   Derfor har denne studie til formål at sammenligne de biologiske og mekaniske responser forbundet med ortodontisk tandbevægelse ved brug af clear aligners versus faste ortodontiske apparater ved at evaluere inflammatoriske biomarkører (IL-1β og PGE2), tandmobilitet og mængden af tandbevægelse vurderet gennem 3D digital superposition.

2. Studiets formål

   Formålet med dette studie er at sammenligne de biologiske og mekaniske responser af ortodontisk tandbevægelse mellem patienter behandlet med clear aligners og dem behandlet med faste pre-adjusted edgewise apparater, gennem vurdering af:

   Inflammatoriske mediatorer (IL-1β og PGE2) i gingival crevice-væske

   Tandmobilitet

   Mængde af tandbevægelse ved brug af 3D digital superposition

3. Patienter og Metoder Studiedesign

   Dette studie er designet som et prospektivt, randomiseret komparativt klinisk forsøg for at evaluere og sammenligne effekterne af faste ortodontiske apparater og clear aligners på biologiske og mekaniske parametre for ortodontisk tandbevægelse.

   Stikprøvestørrelse

   Stikprøvestørrelseberegning blev udført ved hjælp af G*Power software (version 3.1.9.7) med en studiestyrke på 90%, en type I fejlrate på 5% og en ensidet statistisk test. Baseret på en effektstørrelse (f = 1,4034537) afledt fra studiet af Muhammad Abdullah Kamran et al., og gennemsnitlige IL-1β-værdier på 21,45 ± 1,88 for faste apparater og 18,29 ± 2,57 for clear aligners, var den mindste nødvendige stikprøvestørrelse 18 patienter. For at kompensere for potentielle frafald blev stikprøvestørrelsen øget til 20 patienter.

   Deltagere vil blive ligeligt fordelt i to grupper:

   Gruppe I (Fast apparatgruppe): 10 patienter

   Gruppe II (Clear aligner-gruppe): 10 patienter

   Randomisering

   Deltagere vil blive tilfældigt tildelt til en af de to studiegrupper ved hjælp af en computer-genereret randomiseringssekvens. Allokeringsskjul vil blive sikret, og den kliniker, der er ansvarlig for resultatvurdering, vil være blindet for gruppetildeling.

   Etiske overvejelser

   Skriftlig informeret samtykke vil blive indhentet fra alle deltagere før tilmelding

   Studieprotokollen vil blive godkendt af Forskningsetikkomiteen ved Mansoura Universitet

   Studiet vil blive gennemført i overensstemmelse med etiske retningslinjer og regulativer

4. Metodologi Indledende digitale optegnelser

   Baseline intraorale scanninger vil blive opnået ved hjælp af en digital intraoral scanner (f.eks. iTero eller TRIOS) for at registrere den indledende position af tænder og tjene som reference for 3D superposition.

   Clear Aligner-gruppe

   Digital behandlingsplanlægning vil blive udført

   Aligners vil blive fremstillet ved hjælp af termoformeringsteknikker

   Et klart termoplastisk ark (f.eks. Duran) vil blive opvarmet og tryk- eller vakuumformet over en 3D-printet model

   Aligners vil blive trimmet, afsluttet, poleret og leveret til patienten

   Fast Apparatgruppe

   Pre-adjusted edgewise-brackets vil blive limet

   Indledende justering og udjævning vil blive udført ved hjælp af en 0,012-tommers nikkel-titan bue

5. Statistisk analyse

   Data vil blive statistisk analyseret ved hjælp af passende parametriske eller ikke-parametriske tests afhængigt af datadistribution. Signifikans vil blive sat til p ≤ 0,05.

6. Studiets varighed

Studiets varighed estimeres til at spænde fra 8 måneder til 1 år.

8. Omkostninger

De estimerede samlede omkostninger for studiet er 120.000 egyptiske pund.