美国矫形牙科矫形杂志。作者手稿；2019年8月1日PMC发布。
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NIHMSID公司：美国国立卫生研究院980148
循环载荷对颅面应变和缝合线生长的影响猪
，B.D.S.（荣誉），Cert Orthodontics，M.S.D。，a、，1 ，博士，一和，博士一
苏珊·哈林
华盛顿大学正畸学系。教授，正畸学。口腔健康科学教授。生物学副教授结构。生物学副教授。乌德·吴@gnireh
通讯作者：用于通信和重印请求谢汉苏a、，1，荣誉学士，证书正畸医学博士。新加坡国立大学牙科学，正畸学和儿童牙科学系，牙科教练。国立大学医院，大学牙科组，注册主任。gs.ude.sun@hssned公司,通讯地址：学院新加坡国立大学牙科学院，国立下肯特岭路9号新加坡大学口腔健康中心学术办公室（9级），新加坡119085，新加坡。 作者的贡献：
Shean Han Soh：为研究设计和开发做出了贡献，方法执行、数据收集、数据分析和题词项目凯瑟琳·拉弗蒂：为研究设计和开发做出了贡献，方法的执行和数据的收集（包括分析）
Susan Herring：为研究设计和开发、数据项目分析和题词。
一附属地址：华盛顿大学牙科，正畸学系，1959年东北太平洋街，健康科学美国华盛顿州西雅图市357446号信箱D-569中心，邮编：98195-7446美国
1当前地址：国立牙医学院新加坡大学，下肯特岭路9号，国立大学中心新加坡口腔健康学院（9级），新加坡119085，新加坡。
摘要
简介：
当前的颅面生长矫正设备使用静态一些人认为循环力更有效。这个后者尚未在大型动物模型中进行评估，目前尚不清楚这些力是如何传递到颅骨的远处的。本研究目标是：1。开发一种便携式装载系统，能够提供可靠的猪鼻额缝（NFS）的循环载荷，2。探索应变传输到远处的缝线和3。缝合线生长特征小规模试点研究中的影响。
方法：
验证设备后，循环（2.5Hz）拉伸载荷为单侧应用于屠宰场猪头的NFS（n=6），带有应变多缝线上的量规。3个月大的活荷载也采用了类似荷载猪(苏斯克罗法，n=4和1 sham）30分钟/天，共5次天。这些动物在加载第1天和第3天。第5天记录缝线应变。组织形态计量学分析定量缝合线宽度和矿物并置费率（MAR）。
结果：
开发了一个耐磨加载系统，平均产生+900目标NFS上的με。在对侧NFS和中线缝合，但骨应变较低。应变模式相似体外和体内,后者通常具有较高的震级。初步证据显示加载缝合线中缝合线较宽，MAR较高。
结论：
每日循环载荷的突然增加导致整个颅骨。该方案可能促进缝合线生长，并可能具有治疗作用非常有用。
引言和文献综述
早期缝合融合导致颅面骨骼发育不良会导致严重畸形，并损害进食、呼吸和美学。目前牙科矫形生长矫正设备使用静电力，但对小动物模型的研究表明，循环力可能更多有效促进缝合线生长1然而，此类研究需要在大型哺乳动物中重复进行因为骨骼生物学的尺寸效应2,三此外，小型先前模型的尺寸阻碍了对缝合线负荷如何影响的理解头骨的其余部分。如果这些载荷通过头骨传递相邻的缝合线也可能发生改变。
本工作旨在开发一种大型动物模型，用于研究循环荷载，并评估此类荷载延伸至非目标荷载的程度缝合线。本先导性研究使用清管器模型研究鼻额缝合线（NFS）影响多处缝合处的应变分布和生长在面部中部和头盖骨。猪(家猪)是之所以选择它，是因为它的成人体型与人类相当，并且与人类相似胚胎学和骨化模式4。之所以选择NFS，是因为它的可访问性和主要功能对正常猪面部中部长度的贡献。NFS在中也受到影响综合征性颅缝骨化5. The本试验研究的目的是：1。开发耐磨循环加载系统大型动物，2。描述直接循环加载产生的应变靶向缝合线和其他颅面缝合线的NFS，3。比较这些菌株新鲜的体外猪头和活猪的头，以及4。进行循环荷载是否能增加缝宽和矿物的初步试验贴壁率（MAR）。
材料和方法
加载系统的开发和测试
定制工程加载设备使用连接到产生循环力的电源和函数发生器(). 设备上的称重传感器测量输出力的大小。该设备被放置在与NFS并行的位置中矢状轴。两个垂直延伸的板安装有孔和与颅骨上的加载附件啮合的螺钉。已知情况下的校准负载允许将输出电压转换为千克。
加载装置，显示其如何接合上的加载附件颅骨。装载装置重420克，测量尺寸为14厘米×4厘米×6.3 cm（图未按比例绘制）。F-Att：额骨附着，N-Att：鼻骨附着。
加载附件安装在额骨和鼻骨上。收件人在咀嚼过程中与生理应变形成足够的对比(−1600 με6)，施加的循环应变是拉伸的，但系统是也能承受压缩载荷。频率设置为2-3 Hz，以模拟猪的咀嚼速度。为了避免损伤缝合组织，需要使用NFS应变大小为800-1000με，约为缝合线的平均值咀嚼时。
四个不同年龄和种源的猪头（D-1至D-4，)用于建立负载输出必须在NFS上实现目标应变。最初，不锈钢螺钉作为加载附件。然而，这些螺钉缺少保持力足够，改为不锈钢加载板中央装载柱(). 头部用单元件应变仪（EP-08-125BT-120，Micro-Measurements，Wendell，NC）对负载和对侧NFS进行测量。暴露双侧NFS，移除骨膜，使用应变仪之前的微量测量BAK-200基本应用工具包用氰基丙烯酸酯胶粘贴。应变仪的引线是连接到应变调节器/放大器（2110型，微测量，Vishay Precision Group，Wendell，NC），与计算机相连以获取数据收购。在整个加载会话并使用BIOPAC MP150系统和Acqknowledge 3.9进行数字化软件（加利福尼亚州戈莱塔市BIOPAC系统公司）。加载的负载输出该设备还通过应变计调节器/放大器作为单独的频道。应变和载荷输出值同时采集于电压方面的知识，传输到Microsoft Excel并转换为微应变和千克。应变和负载输出的大小通过从峰值中减去基线值得到。
双螺旋板加载附件的设计。这个定制附件由不锈钢制成，重0.94克用于体外封头（H-1至H-6）和在里面活泼地清管器1-2（P-1、P-2）。不锈钢螺钉为1.5 mm in直径和7.9 mm长。
表一：
体外清管器头：来源汇总、装载附着类型、放置的应变计和鼻额缝（NFS）应变（平均值±标准偏差[测量的加载循环数]）
| 不。 | 来源 | 加载附件类型 | 放置的应变仪 | 加载NFS应变（με） | 对侧NFS应变(με) |
|---|
| 用于开发和校准加载系统 |
| D-0（D-0） | 颅骨干燥，估计3个月，未知来源 | 不锈钢螺钉：9.5毫米
长度，1.4 mm直径 | 单元素：双边NFS（NFS） | 108 ± 3 [10] | 29 ± 2 [10] |
| D-1级 | 固定灌注头，5.5个月男性小型清管器 | 2161 ± 4 [10] | 307 ± 1 [10] |
| D-2号机组 | 以前冷冻过的头部，牙齿成熟（≥2年）
雌性小型猪 | 187 ± 14 [5] | −9 ± 2 [5] |
| D-3号机组 | 之前冷冻过的屠宰场头部，预计6个月，
未知性别 | 241 ± 3 [20] | 162 ± 2 [20] |
| D-4a型 | 以前冷冻过的屠宰场头部，估计6个月，
未知性别 | 1369 ± 19 [5] | 764 ± 14 [5] |
| D-4b型 | 每个不锈钢板
用2个螺丝固定() | 1856 ± 7 [3] | 836 ± 2 [3] |
| 确定性中使用的头部体外应变测量 |
| H-1型 | 新鲜的屠宰场头，估计6个月，未知
性 | 每个不锈钢板
用2个螺丝固定() | 单元素：双边NFS
和CS、INS、IFS
玫瑰花瓣：加载侧鼻腔
和额骨 | 1272 ± 190 [20] | 693 ± 86 [20] |
| H-2型 | 684 ± 104 [20] | 490 ± 62 [20] |
| H-3型 | 737 ± 137 [20] | 664 ± 111 [20] |
| H-4型 | 720 ± 27 [20] | 508 ± 10 [20] |
| H-5型 | 1063 ± 202 [20] | 1045 ± 162 [20] |
| H-6型 | 914 ± 70 [20] | 558 ± 23 [20] |
体外应变通过颅骨
六头（H-1至H-6）来自刚屠宰的猪（卡波辛肉）使用的是美国华盛顿州格雷厄姆公司（Graham，WA），性别未知，假设大约6个月大。装载附件（2个螺钉板）紧固在右侧两侧NFS。单元素应变仪放置在NFS和冠状面两侧缝合线、鼻间（INS）缝合线和额间（IFS）缝合线上之前。三元45°叠层花环规（WA-13-060WR-120，Micro-Measurements，Vishay Precision Group，Wendell，NC）放在右鼻骨和额骨上()中间元素垂直于中矢状面平面。循环加载30分钟，平均负载输出和确定了会议开始、中间和最后几分钟的紧张程度每个波形的平均值为20。
清管器头H-3显示了双螺旋板装载附件的位置以及单元素（白色矩形）和45°堆叠的三元素玫瑰花形（白色正方形）量规。
体内缝线对循环载荷的响应研究鼻额缝合术
五头（4头雄性，1头雌性）混种猪（Sus scrofa）约3头使用月龄（华盛顿州伍丁维尔进步猪场）（P-1至P-5，). 所有实验程序遵循美国国立卫生研究院的护理和使用指南并获得华盛顿大学的批准机构动物护理和使用委员会。动物已经适应了大约1周。清管器P-1和P-2接收到双螺旋板附件但由于这些变得松散，因此将清管器P-3的设计更改为P-5。这个新设计()以定制为特色带4个凸缘的钛板，可以与自然颅骨形成轮廓曲率。每个法兰都由2个不锈钢皮质自锁固定2mm螺钉（宾夕法尼亚州西切斯特SYNTHES Vet）。这些产生了可比较的负载输出在使用干燥颅骨的试验中，采用双螺杆设计。
8螺丝板钛加载附件的设计。该定制附件由钛制成，重1.63克，用于对于体内清管器3-5（P-3至P-5）。螺钉是自攻的不锈钢，直径2.0 mm，长6.0-8.0 mm（Synthes Vet，West Chester，PA）。
表二：
| 不。 | 性别、年龄（月），
重量（千克） | 治疗 | 骨骼标签 | 单元素应变
量规已放置 | 组织学分析 |
|---|
| 体内学科 |
| 第1页 | 男，4.0，20.5 | 右侧NFS：不锈钢板
每个由2个螺钉固定(). 已加载5
天，但在第1天之后会变松。 | 钙化蛋白和
茜素注入
相隔2天
装载期间
周期 | 双边NFS和CS，
INS（惯性导航系统），国际单项体育联合会 | 双边NFS和CS |
| 第2页 | 男，4.0，21.0 | 右侧NFS：每个不锈钢板稳定的
通过2个螺钉(). Sham控制（无负载），
释放附件。 | 无 | 双边NFS和CS |
| 第3页 | 男，4.0，20.0 | 右侧NFS：钛板稳定8螺钉
(). 稳定附件，加载5天。 | 双边NFS和CS，
INS（惯性导航系统），国际单项体育联合会 | 双边NFS和CS、INS、IFS |
| P-4级 | 女性，4.0，18.6 | 右侧NFS：钛板稳定7螺钉
().可稍微移动的鼻腔附件
第1天，装载5天。 | 双边NFS和CS，
INS（惯性导航系统），国际单项体育联合会 | 双边NFS和CS、INS、IFS |
| 第5页 | 男，4.0，20.9 | 右侧NFS：钛板稳定8螺钉
(). 稳定附件，加载5天。 | 双边NFS和CS，
INS（惯性导航系统），国际单项体育联合会 | 双边NFS和CS、INS、IFS |
| 组织学对照 |
| C-1号机组 | 女性，5.4，34.0 | 无 | 钙化蛋白和
茜素注入
相隔5天 | 无 | 右侧NFS |
| C-2类 | 女性，5.4，30.8 | 左侧NFS |
| C-3类 | 女性，5.4，32.2 | 左侧NFS |
| C-4类 | 女性，3.6，22.2 | 右侧NFS（仅缝合线宽度） |
为了粘贴附件，用鸡尾酒进行麻醉由咪唑安定、噻嗪和布托啡诺组成，肌肉注射和吸入异氟醚维持。在无菌条件下，呈弓形在右侧额骨和鼻骨上做了单侧切口。NFS未暴露。皮瓣被提起，骨膜保持完整。导向孔为螺钉制作，并放置加载附件。切口用中断的缝合线闭合，以便装载柱从皮肤。愈合1周后，开始循环加载训练。清管器P-2有松散的连接，被认为是虚假的控制。连续5天每天天，猪被麻醉，如前所述，放置在俯卧位位置，装载装置与装载附件啮合。在天1和3，施用矿化标签（见下文）。正在加载每天进行约30分钟。在假控制中，加载设备已接合，但未施加任何负载。在最后（5）天，在在麻醉下，将骨膜瓣抬高以暴露鼻额缝、鼻内缝、额间缝和冠状缝。应变计为如中所示粘贴体外研究，除了卸载假手术控件。因为记录在体外实验进行得很低，没有在鼻子和额头上放置量规骨头。在循环加载期间收集了荷载输出和应变数据这个体外研究。数据由一名研究人员分析（S.H.S.）。
矿物并置的荧光色素标签在无菌溶液中溶解生理盐水，调节至中性pH值，过滤至0.22μm，静脉注射第1天（钙黄绿素，SIGMA；12.5 mg/Kg）和第3天（茜素络合剂，SIGMA；12.5mg/Kg）。
在第5天的负荷期后，给动物静脉注射肝素然后用戊巴比妥安乐死（Beuthanasia-D Special，新泽西州麦迪逊市）。随后通过升主动脉灌注大约4升盐水，然后大约4升20%乙二醛固定剂（首选浓缩物，（密歇根州巴特克里克Anatech有限公司）稀释试剂酒精和去离子水）。去除器械缝合线分为两个区块，一个用于评估缝合线宽度和矿物并置，另一个用于将来的免疫组化。此外，一个从四个额外的猪样本中随机选择NFS可比品种组合（C-1至C-4，组织学对照，). 这些动物曾被用于涉及牙齿活动度和牙周病的非相关研究收到骨骼标签的时间略有不同。
未钙化的样品在乙醇系列中脱水用微孔树脂渗透（电子显微镜科学，宾夕法尼亚州哈特菲尔德）在设定为35-36的热烘箱中固化约21天°C.垂直于50μm缝线的截面使用锯切片机（徕卡SP1600）获得间隔，并安装在幻灯片。根据清晰度和完整性，每个缝合线选择1-3个截面，并在外荧光照明下进行检查（尼康Eclipse E400；尼康Y-FL，日本）。使用数码相机（SPOT RT3 2Mp滑块、诊断仪器、，Inc，Sterling Heights，MI），分别捕获相同的显微镜场用于钙黄绿素和茜素。然后将图像合并以显示双色图像通过MetaVue（Molecular Devices，LLC.，Sunnyvale，CA）的荧光标签软件。使用MetaMorph（分子Devices，LLC.，Sunnyvale，CA）软件。缝合线宽度通过除法计算两缝合线边缘之间的面积超过两缝合线的平均长度利润率。通过测量面积计算矿物并置率（MAR）钙黄绿素和茜素骨前部之间，并将其除以平均值缝线长度和标签之间给出MAR的天数μm/天。对缝合线两侧的MAR值进行平均，得出平均MAR(). 内部检查员通过重新测量5个随机选择的样本来确定可靠性。幻灯片的选择和测量均由一名研究人员完成（B.L.）不知道样品的身份。
猪P-3的全额间缝在外荧光下照明。颅内（更交叉的）侧朝向图A：双标签额间缝合线。第一个标签是钙黄绿素（绿色），第二个标记为茜素络合剂（红色）；标签是在装货的第1天和第3天给出。B： 缝合间隙以黄色突出显示。宽度为计算为缝隙面积除以缝合骨的平均真实长度利润率。C： 缝合线两侧的新矿化骨洋红和蓝色。比例尺=993μm。
统计采用Mann-Whitney U检验和非配对t检验分析，并在p<0.05时确定统计显著性（GraphPadPrism，加利福尼亚州拉霍亚）。
结果
体外，保留2个螺钉板加载附件完好无损且稳定，但未成功体内（清管器P-1和P-2）。清管器P-3至P-5中的8螺旋板装载附件稳定，但用于猪P-4的鼻部附着，虽然仍然可以移动允许加载和应变记录。
体外猪头（H-1至H-6）
加载装置产生的平均输出为1.55±0.1 Kg。与2.5 Hz频率的加载频率相匹配的应变记录在工作量规位置。负荷输出和应变的幅度趋于减小在会议期间。加载右侧的应变水平最高NFS，平均拉伸应变为+898±233με(,). 对侧NFS也显示出实质性改变，但较小的拉伸应变（+660±205με）。冠状缝合线经历了非常低的压缩应变，平均值为−47±30加载侧为με，加载侧为-17±16με对侧。额叶间缝合线（IFS）通常处于张力状态单个异常（H-6，−85με）。鼻间缝是不太一致，在相同数量的清管器头中显示张力或压缩，范围为-210至+230με。
猪头H-1右侧NFS循环加载产生的应变模式至H-6。拉伸应变由发散箭头和压缩箭头表示用收敛箭头拉紧。这些值位于.A型箭头表示应变数据从单元件应变计中。B型箭头表示花环规主要菌株。C型箭头表示单个加工的应变数据当主应变不确定时，花环规的元件。请注意箭头类型的比例差异。
表三：
应变传输体外封头：平均应变和右鼻额缝循环负荷30分钟时的负荷输出（NFS）
| 不。 | 右鼻骨玫瑰量规 | 右额骨玫瑰花瓣量规 | 加载
输出
（千克） | 缝合线单元件压力表（με） |
|---|
| 主应变(με) | 马克斯
角度(°) | 主应变(με) | 马克斯
角度(°) |
|---|
| 马克斯 | 分钟 | 剪切 | 马克斯 | 分钟 | 剪切 | 右侧NFS
加载 | 左侧NFS | 右侧CS
负载侧 | 左侧CS | 国际单项体育联合会 | INS（惯性导航系统） |
|---|
| H-1型 | 不确定 | 不确定 | 1.55 | 1272 | 693 | −54 | −15 | 15 | 81 |
| H-2型 | 15 | −37 | 52 | 64 | 38 | −84 | 121 | 94 | 1.52 | 684 | 490 | 0 | −3 | 86 | 26 |
| H-3型 | 不确定 | 不确定 | 1.60 | 737 | 664 | −28 | −15 | 53 | 190 |
| H-4型 | 不确定 | 不确定 | 1.64 | 720 | 508 | −47 | −44 | 20 | −100 |
| H-5型 | 46 | −34 | 80 | 128 | 不确定 | 1.64 | 1063 | 1045 | −80 | 0 | 213 | −192 |
| H-6型 | 27 | −46 | 73 | 57 | 26 | −55 | 80 | 111 | 1.37 | 914 | 558 | −75 | −27 | −85 | −17 |
平均值
【S.D.】 | 29
[15] | −39
[6] | 68
[14] | 83
[39] | 32
[8] | −69
[21] | 101
[29] | 103
[12] | 1.55
[0.10] | 898
[233] | 660
[205] | −47
[30] | −17
[16] | * | * |
所有三个要素的记录（允许计算本金花环规的应变大小和方向）仅为3鼻骨和2块额骨，还有一些额外的部分数据试样。骨主应变值较低，具有绝对值范围为15至96με(). 对于鼻骨，玫瑰花环规（H-5除外）表明压缩的优势（大于最大主应变的最小值），其中拉伸轴从前内侧到后外侧延伸。同时压缩主要位于额骨，拉伸轴大致与矢状面。
体内循环载荷对颅骨影响的研究（P-1至P-5）
装载第2天，P-1中的附件松动，导致故障在第5天产生缝合线应变，因此尚不清楚这种动物的程度实际上经历了循环荷载。P-3至P-5装载成功，并且平均负载输出（1.65 Kg）接近体外研究表明，即使P-4中的鼻腔附着物稳定可以轻微移动。正如在体外研究表明会话期间负载输出和应变幅度降低的趋势。
在三只成功加载的动物中，拉伸应变大小为负载NFS平均+1543±636με(,). 对侧NFS平均应变+814±353με. 这些值大于所看到的值前任活泼地()，但考虑到样本量小，标准偏差高，差异未达到统计显著性。加载侧冠状缝合线意外显示大的压缩应变，平均−764±386με，远远超过所见体外(−47 ± 30με），产生统计显著差异（p=0.02）。对侧冠状缝处的应变极性不一致()但幅度（144±108με）再次大于所见体外(17±16με，p=0.01）。正如在体外研究表明，INS菌株在数量上表现出个体差异，且不一致极性。只有P-5在这个体外范围（−192至+190με）。国际单项体育联合会应变是均匀拉伸的体外研究。应变幅度虽然较高，但无统计学意义从体外（p=0.10）。然而清管器P-4和P-5（分别为+115和+109με）可能低估；P-4因为连接松动，P-5因为波形由于故障被严重截断。
猪3-5右侧NFS循环加载第5天的应变模式（P-3至P-5）。拉伸应变由发散箭头和压缩箭头表示用收敛箭头拉紧。箭头约定与中的相同.
的比较体内和体外拉紧震级（平均值和标准误差）。应变幅度的绝对值通常高于in个活泼地比体外但只有冠状的缝合线达到统计学意义。
表四：
应变传递体内将清管器装载在5第个右鼻额缝合线（NFS）循环加载的日期：荷载输出和平均应变与体外结果和以前关于猪咀嚼应变的数据
| 不。 | 负载输出（Kg） | 平均缝线应变(με) |
|---|
平均值
第1-5天 | 第5天，共5天
加载 | 右侧NFS
加载 | 左侧NFS | 右侧CS
负载侧 | 左侧CS | 国际单项体育联合会 | INS（惯性导航系统） |
|---|
| 第1页 | 0.70 | 1.50 | 不适用 | 不适用 | 不适用 | 不适用 | 不适用 | 不适用 |
| 第3页 | 1.52 | 1.50 | 1521 | 932 | −863 | 54 | 477 | −81 |
| P-4级 | 1.30 | 1.08 | 917 | 417 | −338 | 113 | 115 | 22 |
| 第5页 | 2.14 | 2.11 | 2189 | 1092 | −1091 | −265 | 109* | 251 |
平均值
【S.D.】
P-3、P-4、P-5 | 1.65
[0.43] | 1.56
[0.51] | 1543
[636] | 814
[353] | −764
[386] | −33
[203] | 296*
[256] | −81至251† |
维梧资本前头部
（来自) | 不适用 | 1.55
[0.10] | 898
[233] | 660
[205] | −47
[30] | −17
[16] | −85至213† | −192至190† |
| 咀嚼6,8 | 不适用 | −1583
[506] | −268至808†‡ | 1036
[400] | −440
[238] |
实验结束时，P-3到P-5的头骨显示附着体周围鼻骨和额骨的骨膜并置在12天的间隔期间，桩间距增加了3-4mm附件放置手术和第5天的负荷，表明生长。尽管缝线表面始终显示矿化，缝线间隙没有在幻灯片中总是清晰可见。测量仅针对清晰的区域，因此可能不能完全代表整个缝合线；这些案例由星号标识总结了缝线宽度和MAR。检查人员内部错误为缝线宽度较低（1.6%），MAR可接受（5.4%）。P-1的数据如下包含在中但未用于由于其加载历史不确定，因此进行了计算。
表五：
缝合线平均宽度和矿物并置的组织学测量费率（MAR）
| 不。 | 右侧NFS | 左侧NFS | 右侧CS | 左侧CS | 国际单项体育联合会 | INS（惯性导航系统） |
|---|
宽度
（微米） | 宗教硕士
（μm/天） | 宽度
（微米） | 宗教硕士
（μm/天） | 宽度
（微米） | 宗教硕士
（μm/天） | 宽度
（微米） | 宗教硕士
（μm/天） | 宽度
（微米） | 宗教硕士
（μm/天） | 宽度
（微米） | 宗教硕士
（μm/天） |
|---|
| 右鼻额缝循环加载体内 |
| 第1页 | 187 | 26 | 197 | 22 | 103* | 11* | ND（无损检测） | 10* | ND（无损检测） | ND（无损检测） | ND（无损检测） | ND（无损检测） |
| 第3页 | 332* | 30* | 266 | 19 | 147* | 9* | 103 | 6 | 210 | 13 | 163 | 8 |
| P-4级 | 361 | 26 | 341 | 13 | 168 | 4 | 155 | 10 | 293* | 14* | 150* | 8* |
| 第5页 | 290 | 18 | 297* | 21* | 186* | 19* | 207* | 9* | 139 | 8 | 184 | 9 |
平均[S.D]
P-3、P-4、P-5 | 327
[36] | 25
[6] | 301
[37] | 18
[4] | 167
[20] | 11
[8] | 155
[52] | 8
[2] | 214
[77] | 12
[3] | 166
[17] | 8
[0] |
| 控制 | NFS（NFS）† | 反恐精英† | | | | |
|---|
| 宽度（μm） | MAR（μm/天） | 宽度（μm） | MAR（μm/天） | | | | |
|---|
| Sham控制（装载附件已放置但未加载） | | | | |
| 第2页 | 238 | 13 | 146* | 4* | | | | |
| 组织学对照 | | | | |
| C-1型 | 157 | 8 | ND（无损检测） | ND（无损检测） | | | | |
| C-2类 | 175 | 10 |
| C-3类 | 180 | 8 |
| C-4类 | 178 | ND（无损检测） |
平均值[S.D.]
P-2加C-1至C-4类 | 186 [31] | 10 [2] | | | | | | | | |
p值，加载vs
控制‡ | 0.001 | 0.005 | 0.003 | 0.02 | | | | | | | | |
尽管样本量较小，但周期性负载猪（P-3至P-5）NFS宽度明显大于对照组（P-2加上C-1到C-4）在加载的右侧（327 vs 186μm，在非配对t检验中p=0.001，)在对侧左侧（301对186μm，p=0.003，非配对t检验）。矿化作用速率（MAR）也与右侧NFS的负荷有关（25±6μm/天）和对侧左侧NFS（18±4μm/日）高于对照组（10±2μm/天，p=0.005和p=0.02未配对t检验）。没有组织学对照其他缝合线也进行了测试，而假猪（P-2）只有冠状缝合线的值可用，但这些与周期性装载清管器().
讨论
限制
尽管应变仪记录是最好的经验方法评估骨骼对负荷的反应是有限的。应变仪不能区分平面应变、弯曲和扭转，以及单元件测量仪我们使用的缝合线无法区分剪切应变和轴向应变。因此颅骨应变传递的三维模式完全确定。该技术还引起了实验上的变化。可怜的应变计粘附在不规则、潮湿的颅骨表面和/或隔热层上故障可能会减弱一些记录，并导致仪表故障。
这个体内这项研究构成了一项可行性试验增强大型动物模型缝合线生长的项目，以及样品规模较小，限制了结论。此外体内样本比体外样本和4个中的3个组织学对照。然而，由于这个年龄段的猪生长速度恒定增长率7，年龄较大动物不会有融合或生长缓慢的缝合线。
大型动物循环加载系统的研制
用于加载的音圈机构在中被证明是成功的产生的缝合线菌株的频率和数量与咀嚼。此外，它的小尺寸和“耐磨性”使它的操作比机械试验机的使用要简单得多以前的研究1将其适应人体解剖学困难。
颅骨中的应变传递
这些应变适用于NFS，尽管类似于咀嚼频率和幅度极性不同。我们拉紧了缝合线，而不是压缩它，以提供一种新颖的机械刺激，尽管仍处于正常状态范围。长期以来，人们一直假设应变作用于一条缝合线（例如颌间）也会影响远缝，但变形从未被确定。本研究已经对此进行了量化效果。
通常记录的靠近加载位置的缝合线更高的菌株。体外，年平均记录菌株减少大小顺序如下：加载的NFS>对侧NFS>INS≥IFS>负荷侧冠状缝>对侧冠状缝(). 在较小的体内颅骨，加载侧的应变幅度冠状缝和IFS通常大于INS，但仍低于NFS(). 这一趋势与已发表的文献一致，应变是一种局部现象施加力的接近程度很重要8.
负载施加不对称，因此侧面差异预期。右侧NFS上的张力影响左侧，但衰减应变。加载和对侧意味着“楔入”效应额骨右侧比左侧分开得多。这种差距应该在INS和IFS处产生剪切力，记录为拉伸应变。事实上，在5/6的面间和3/6的鼻间观察到了紧张缝合线。楔入效应也会倾向于旋转右鼻和额骨围绕着它们的引力中心，有压迫性或根据应变计的位置观察到的拉伸应变相对于骨骼的旋转中心，也许可以解释中线缝合处的应变变化。冠状缝合线在循环加载侧因加载而具有可预测的压缩性将额骨“推”向顶骨的力。总之，（1）最靠近目标缝合线的缝合线受负荷影响，（2）缝合线是一个灵活的区域，允许各种小的骨骼运动，以及（3）单个缝线的加载将骨骼移位到导致头骨广泛的应变传递。
的比较体内与体外加载模式
相似之处体内和体外包括加载和对侧NFS处的强拉伸应变（加载的NFS值的45-61%）。此外，冠状缝应变加载侧受压，额叶间应变为拉伸，鼻内在这两种情况下，应变极性都不一致。然而，应变大小穿过缝合线的高度大多较高体内。这可能是归因于几个因素。首先，年轻的活猪可能已经人声称中腭部交叉缝合线较少缝合线9第二使用8个螺钉板装载附件体内可能有与较小的2螺杆设计相比，传递荷载更广泛、更可靠习惯于体外尽管如此前任活泼地实验期间，猪头看起来都很安全。第三，活的、带血管的缝合线可能比死后材料更灵活。在相关考虑，扩展荷载体内超过5天可能会松开缝合线或导致其重塑；这是我们的首选假设。然而，其他因素可能导致了10倍的差异负荷侧冠状缝应变。可以想象，冠状缝较老的体外头部部分融合。此外在较小的头骨上安装较大的装载附件会使用力靠近负荷侧冠状缝在里面活泼地.
循环加载能否增加缝合线宽度和矿化并置费率？
虽然体内这项研究只是为了测试可行性，增加的缝合线宽度和矿化并置率加载的NFS和对侧NFS都很引人注目，特别是考虑到装载期为30分钟/天，持续5天。这些结果强烈表明装载制度促进了这些地区的增长。未来的工作将调查缝合反应的潜在机制以及缝合是否通过这种方法可以拯救面部发育不良的猪。
然而，我们的对照是未缝合的缝合线，因此我们没有循环加载在刺激方面优于连续应变的证据缝合成骨。众所周知，持续张力可增加缝合线宽度和并置10-12。此外，我们无法确认声称1,13循环负荷刺激缝合线生长与应变极性无关。唯一的缝合线持续受到我们的方法是负荷侧冠状缝合。单个假标本该缝合线与负重动物在两方面都没有区别缝合线宽度或MAR。
结论
与之前使用的机械试验机不同，本研究开发了一种体积较小、耐磨的加载装置，能够进行循环加载直接加载到颅面骨骼。
应变模式证实，单一缝合线的负荷导致颅骨中广泛的应变传递，特征是以缝合线为断裂点的颅骨。
应变要大得多体内比前任活泼地也许是因为缝合线更年轻，更稳定附件和/或扩展加载。
初步证据表明，直接循环拉伸载荷对靶区缝合线宽度和矿物并置率的积极影响缝合线及其对侧配对。MAR平均增长25加载NFS的μm/天将转化为具有临床意义MAR为9.1毫米/年。因此，循环荷载的短喷射可能更具有时效性的生长调节治疗模式牙面部畸形。
集锦
开发了一种可穿戴设备，用于循环加载颅面骨骼。
单向循环加载可以将应变传递到头骨。
应变传递导致颅骨旋转，缝合线如下断点。
直接循环拉伸负荷增加缝合线宽度和矿物质并置率。
短时间的循环加载可以有效地管理口腔畸形。
致谢
定制装载装置由Bryan J.Venema开发和制造（华盛顿大学生理学和生物物理研究工程师）。本杰明LaCourse进行了组织学测量。我们感谢Zee（Zi-Jun）Liu和Siddharth Vora感谢他们的建议和支持，Atriya Salamati感谢组织学对照，Michael C.Baldwin和Joshua Alumbaugh协助和Robert Lee协助进行统计分析。
这项工作得到了华盛顿大学正畸校友的支持协会、Douglass L.Morell博士研究基金和国家研究院卫生（NIH）公共卫生服务（PHS）奖1R21 DE024814。这些赞助商是不参与研究设计；数据的收集、分析或解释；撰写报告；以及提交报告供发布的决定。
脚注
出版商免责声明：这是一个未编辑的PDF文件已被接受出版的手稿。作为对客户的服务我们正在提供这份手稿的早期版本。手稿将在校样出来之前，要经过编辑、排版和审查以最终可引用的形式发布。请注意，在制作过程中可能会发现可能影响内容的过程错误适用于该期刊的免责声明。
参与者信息
Shean Han Soh，新加坡国立大学牙科系正畸学和儿科牙科，牙科教练。国家大学医院，大学牙科组，注册官。gs.ude.sun@hssned公司.
凯瑟琳·拉弗蒂，华盛顿大学正畸学系。高级正畸学讲师。ude.wu@ffark.
苏珊·海岭，华盛顿大学正畸学系。教授，正畸学。口腔健康科学教授。生物学副教授结构。生物学副教授。乌德·吴@gnireh.
工具书类
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