Новое съёмное соединительное устройство для расширителя MARPE с несовпадающими путями введения

Цель: Поперечный дефицит верхней челюсти — распространённая аномалия прикуса, часто встречающаяся в ортодонтической практике. Быстрое небное расширение с опорой на минивинты (MARPE) обеспечивает более выраженное скелетное расширение и имеет ряд преимуществ: минивинты можно установить без отслаивания лоскута, пациентам комфортнее, а возрастной диапазон и показания к расширению нёба шире. Однако жёсткое соединение расширителя с минивинтами затрудняет снятие аппарата и существенно ограничивает его клиническое применение. Цель исследования — оптимизировать клиническое применение MARPE с несовпадающими путями введения с помощью соединительного устройства, состоящего из напечатанных на 3D-принтере колпачков для минивинтов и электроформованных мембран из фиброина шелка (SF).

Методы: Съёмное соединительное устройство для MARPE с несовпадающими путями введения состояло из напечатанных на 3D-принтере колпачков для минивинтов и электроформованных мембран из SF. Сначала колпачок для минивинта измерили с помощью программного обеспечения для обратного проектирования Geomagic Wrap, чтобы определить оптимальные параметры посадки. Затем в программе для 3D-моделирования Cinema4D спроектировали внутренний цилиндр и наружное защитное кольцо и сохранили модель в формате STL. Данные импортировали в программу Voxelddance Tango для проектирования виртуального базового каркаса, после чего колпачок изготовили на 3D-принтере. Затем методом электроформования получили мембраны из SF и полиэтиленоксида (PEO) с различным массовым соотношением компонентов. Морфологию мембран оценивали с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), а вторичную структуру колпачков и мембран анализировали методом ИК-Фурье-спектроскопии. Механические свойства оценивали в испытаниях на растяжение и сжатие; также сравнивали герметичность съёмного соединительного устройства с мембраной из SF и без неё. Совместимость с клетками оценивали при совместном культивировании колпачков и мембран из SF с эмбриональными фибробластами мыши NIH 3T3, используя набор для окрашивания живых и мёртвых клеток и набор для подсчёта клеток CCK-8. В клиническую часть исследования включили 13-летнего пациента мужского пола со стадией D небного шва. До установки минивинтов с помощью конусно-лучевой компьютерной томографии (КЛКТ) измерили толщину мягких и твёрдых тканей нёба в запланированном месте установки; два минивинта установили в области оптимальной плотности костной ткани между вторым премоляром и первым моляром. По модели, полученной при внутриротовом сканировании, зубы 13 и 23 включили в индивидуально изготовленный расширитель с зубо-костной опорой. Колпачки для минивинтов примерили, а расширитель корректировали до полной посадки без помех. После фиксации расширителя минивинты обернули электроформованной мембраной из SF, закрыв её поверхность колпачками. Расширитель соединили с колпачками для минивинтов светоотверждаемой смолой. Пациенту рекомендовали проводить расширение один раз в день, всего 28 раз; процесс тщательно контролировали, чтобы получить данные до и после расширения и оценить его эффективность.

Результаты: Сила трения и нагрузка при сжатии колпачков для минивинтов составили соответственно (54,7±9,57) Н и (148,61±15,29) Н. Среди электроформованных мембран из SF, приготовленных с добавлением 10%, 20% и 30% PEO, мембрана с 20% PEO имела наиболее равномерный диаметр волокон; процесс электроформования был наиболее стабильным и непрерывным. В ходе испытаний на деградацию масса всех мембран из SF на 1-е, 3-и и 7-е сутки существенно не менялась. По результатам ИК-Фурье-спектроскопии характерные полосы у всех мембран были сходными, поэтому для дальнейшего изучения выбрали мембрану из SF с 20% PEO. Во влажном состоянии максимальная сила растяжения этой мембраны составила (2,46±0,26) Н. При моделировании in vitro макроскопическая оценка и данные СЭМ показали, что колпачки для минивинтов и электроформованные мембраны обеспечивают хорошую герметичность. При окрашивании в тесте на жизнеспособность клетки NIH 3T3, совместно культивируемые с мембраной из SF и колпачками, имели типичную для фибробластов морфологию и высокую жизнеспособность. По результатам CCK-8 на 3-и сутки жизнеспособность клеток в группе с мембраной из SF достигла 111,46%, что указывает на тенденцию к повышению клеточной активности. У 13-летнего пациента со стадией D небного шва после применения MARPE с несовпадающими путями введения и съёмным соединительным устройством появилась щель шириной 2,5 мм между зубами 11 и 21. Через шесть месяцев при повторной КЛКТ выявлено значительное расширение небного шва, что подтвердило успешное расширение.

Выводы: Съёмное соединительное устройство для MARPE с несовпадающими путями введения обладает хорошими механическими свойствами и биосовместимостью и эффективно раскрывает небный шов на стадии D. Благодаря простоте применения и перспективам клинического использования устройство может оптимизировать ортодонтическое расширение нёба.