투명 교정기 vs 고정식 교정 장치에 대한 교정 치아 이동의 생체 역학적 반응 평가

1. 서론

   교정적 치아 이동(OTM)은 치아에 가해지는 기계적 힘에 대한 생물학적으로 매개되는 과정입니다. 이러한 힘은 이상적으로 지속적이고 통제되어야 하며, 치주 인대(PDL)와 주위의 치조골 내에서 세포 및 분자적 변화를 유발하기 때문입니다. 기계적 부하는 PDL 내 혈관 변화를 일으키며, 이어서 골 모델링과 리모델링을 조절하는 염증 매개체의 방출을 촉진합니다. 이 연쇄 반응은 궁극적으로 압박 측면에서는 파골세포에 의한 골 흡수를, 장력 측면에서는 조골세포에 의한 골 형성을 초래합니다.

   치은열구액(GCF)은 치은열구에서 기원하는 혈청 삼출액 또는 염증성 삼출액으로, Alfano에 의해 처음 기술되었습니다. 이는 교정 치료 중 치주 조직에서 발생하는 생화학적 변화를 모니터링하는 데 유용한 비침습적 매체로 기능합니다. GCF는 단백질, 사이토카인, 세균 항원, 효소, 전해질 및 숙주 조직과 구강 미생물로부터 유래된 작은 유기 화합물을 포함한 다양한 생물학적 활성 분자를 함유하고 있습니다.

   교정력의 적용, 특히 플라크 축적이 있는 경우, 치주 조직에서 국소적 염증 반응을 유도합니다. 이 반응은 매트릭스 메탈로프로테이나제(MMPs), 인터루킨(ILs), 종양 괴사 인자-알파(TNF-α)와 같은 염증성 사이토카인의 활성화 및 방출로 특징지어집니다. 이 중 인터루킨-1(IL-1), 특히 IL-1β는 면역 조절 및 급성기 염증 반응에서 중심적인 역할을 합니다. 교정적 치아 이동 중에는 인간 치은 섬유아세포와 GCF에서 IL-1β 수치가 유의하게 상승하여 증가된 파골세포 활성을 반영합니다.

   프로스타글란딘 E2(PGE2)는 교정적 치아 이동에 관여하는 또 다른 주요 염증 매개체입니다. IL-1β와 PGE2의 상승된 수치는 일반적으로 교정 치료 초기 단계에서 관찰됩니다. IL-1β는 파골세포 분화와 활성을 촉진하는 반면, PGE2는 상승적으로 작용하여 골 흡수를 증강시킵니다. 이러한 매개체들은 함께 치아 이동과 치조골 리모델링을 용이하게 합니다.

   교정적 치아 이동은 초기 단계, 지연 단계, 이차 단계를 포함하는 독특한 단계들에서 발생합니다. 이차 단계에서는 간접적 골 흡수를 통해 유리질화 조직이 제거된 후 직접적 골 흡수가 우세합니다. 이 기간 동안 PDL 공간이 넓어져 치아 동요도가 증가합니다. 치아 동요도는 PDL의 점탄성 특성과 치조골의 구조적 특성으로 인한 생리적 현상입니다. 활성 교정 치료 중에는 치아 동요도가 증가하고 유지 단계 동안 점차 기저 수준으로 회복되는 것이 널리 인식되고 있습니다.

   치아 동요도 평가는 교정 치료 전반에 걸쳐 치주 지지와 생역학적 반응을 평가하는 데 사용되는 중요한 임상 지표입니다. 동요도의 변화를 모니터링함으로써 치료 결과 예측, 잠재적 위험 식별, 치료 후 재발 방지에 도움을 줄 수 있습니다. 그러나 교정 치료 시작부터 유지 단계까지의 장기적 치아 동요도 변화에 관한 자료는 제한적입니다.

   구강 내 스캐너, CAD/CAM 시스템, 3D 프린팅을 포함한 디지털 교정학의 발전은 교정 진단과 치료 계획을 혁신했습니다. 디지털 연구 모델은 정확성, 효율성, 저장 공간 절감, 향상된 환자 편의성으로 인해 기존의 석고 모델을 대체했습니다. 가상 모델을 통해 정밀한 측정, 시뮬레이션, 중첩이 가능하여 시간에 따른 치아 이동의 정량적 평가가 용이해졌습니다.

   연속적인 디지털 모델의 3차원 중첩은 공통 좌표계 내에서 모델을 등록함으로써 교정적 치아 이동을 정확하게 평가할 수 있게 합니다. 이 접근법은 현대 교정학에서 치료 효율성과 장치 성능을 평가하는 데 필수적입니다.

   클리어 얼라이너 치료는 심미적 요구와 환자 편의성 증가로 인해 인기를 얻고 있습니다. 얼라이너는 간헐적 교정력을 전달하며, 이는 고정식 교정 장치에 의해 가해지는 지속적 힘과는 다르게 치주 조직의 생물학적 반응에 영향을 미칠 수 있습니다. 얼라이너가 구강 위생과 심미성 개선과 같은 장점을 제공하지만, 골 대사와 염증 매개체 생성에 미치는 영향에 관한 증거는 여전히 제한적입니다.

   따라서 본 연구는 염증 생체 표지자(IL-1β 및 PGE2), 치아 동요도, 3D 디지털 중첩을 통해 평가된 치아 이동량을 평가함으로써 클리어 얼라이너 대 고정식 교정 장치를 사용한 교정적 치아 이동과 관련된 생물학적 및 기계적 반응을 비교하는 것을 목표로 합니다.

2. 연구 목적

   본 연구의 목적은 클리어 얼라이너로 치료받은 환자와 고정식 사전 조정 에지와이즈 장치로 치료받은 환자 간의 교정적 치아 이동에 대한 생물학적 및 기계적 반응을 다음을 통해 비교하는 것입니다:

   치은열구액 내 염증 매개체(IL-1β 및 PGE2)

   치아 동요도

   3D 디지털 중첩을 이용한 치아 이동량

3. 환자 및 방법 연구 설계

   본 연구는 고정식 교정 장치와 클리어 얼라이너가 교정적 치아 이동의 생물학적 및 기계적 매개변수에 미치는 영향을 평가하고 비교하기 위한 전향적, 무작위 비교 임상 시험으로 설계되었습니다.

   표본 크기

   표본 크기 계산은 G*Power 소프트웨어(버전 3.1.9.7)를 사용하여 연구 검정력 90%, 제1종 오류율 5%, 단측 통계 검정으로 수행되었습니다. Muhammad Abdullah Kamran 등의 연구에서 도출된 효과 크기(f = 1.4034537)와 고정식 장치의 평균 IL-1β 값 21.45 ± 1.88, 클리어 얼라이너의 평균 IL-1β 값 18.29 ± 2.57을 바탕으로 필요한 최소 표본 크기는 18명이었습니다. 잠재적 탈락을 보상하기 위해 표본 크기를 20명으로 증가시켰습니다.

   참가자는 다음과 같이 두 그룹으로 균등하게 분할됩니다:

   그룹 I (고정식 장치 그룹): 10명

   그룹 II (클리어 얼라이너 그룹): 10명

   무작위 배정

   참가자는 컴퓨터 생성 무작위 순서를 사용하여 두 연구 그룹 중 하나에 무작위로 배정됩니다. 배정 은폐가 보장되며, 결과 평가를 담당하는 임상의는 그룹 배정에 대해 눈가림됩니다.

   윤리적 고려사항

   모든 참가자로부터 등록 전 서면 동의서를 취득할 것입니다

   연구 프로토콜은 Mansoura University 연구 윤리 위원회의 승인을 받을 것입니다

   연구는 윤리 지침과 규정에 따라 수행될 것입니다

4. 방법론 초기 디지털 기록

   기저선 구강 내 스캔은 디지털 구강 내 스캐너(예: iTero 또는 TRIOS)를 사용하여 취득되어 치아의 초기 위치를 기록하고 3D 중첩을 위한 참조로 사용될 것입니다.

   클리어 얼라이너 그룹

   디지털 치료 계획이 수행될 것입니다

   얼라이너는 열성형 기술을 사용하여 제작될 것입니다

   투명 열가소성 시트(예: Duran)가 가열되고 3D 프린팅 모델 위에서 압력 또는 진공 성형될 것입니다

   얼라이너는 트리밍, 마무리, 연마되어 환자에게 전달될 것입니다

   고정식 장치 그룹

   사전 조정 에지와이즈 브라켓이 접착될 것입니다

   초기 정렬과 평탄화는 0.012인치 니켈-티타늄 아치와이어를 사용하여 수행될 것입니다

5. 통계 분석

   데이터는 데이터 분포에 따라 적절한 모수적 또는 비모수적 검정을 사용하여 통계적으로 분석될 것입니다. 유의성은 p ≤ 0.05로 설정됩니다.

6. 연구 기간

연구 기간은 8개월에서 1년 사이로 추정됩니다.

8. 비용

연구의 예상 총 비용은 120,000 이집트 파운드입니다.