Stimulation of bone formation by direct electrical current in an orthopedically expanded suture in the rat

Uysal, Tancan,Amasyali, Mihri,Olmez, Huseyin,Karslioglu, Yildirim,Gunhan, Omer The Korean Association Of Orthodontists 2010 대한치과교정학회지 Vol.40 No.2

이 실험적 연구는 직류 전류 자극(direct electrical current stimulation, DECS)을 백서의 확장된 전상악골간 봉합에 가하였을 시 골 재생에 미치는 영향을 평가하기 위해 시행되었다. 60마리의 웅성 Wistar rats를 연구에 사용하였으며 대조군과 실험군의 2개의 군으로 나누었다. 상악 절치 사이에 30-gram의 힘을 발휘하는 helical-spring을 적용하여 상악골의 확장을 두 군 모두에서 시행하였다. 실험군에서는 상악골 측면부에 금속 스크류를 식립하였고 스크류에 전극을 연결하였다. 장치는 지속적으로 $10{\mu}A$의 전류를 흘러 보내도록 조절하였으며 전류는 확장기와 초기 유지기 동안 매일 점검하였다. 골 재생을 조직형태계측학적으로 평가하기 위해 신생골 면적(${\mu}m^2$), 골 둘레길이(${\mu}m$), feret's diameter (${\mu}m$) 와 신생골(%)을 계측하였다. 결과는 유의수준 p < 0.05에서 Kruskal-Wallis rank와 Mann-Whitney U tests를 이용하여 통계 분석하였다. 실험 결과 조사한 모든 조직형태계측적 수치들에서 통계적으로 유의한 차이가 양 군 사이에서 나타났다. 신생골 면적 (p = 0.002), 골 둘레길이 (p = 0.002), feret's diameter (p = 0.002)와 신생골 비율 (p = 0.002)의 모든 계측치가 실험군에서 대조군에 비해 높게 나타났다. 이런 결과는 DECS 군에서 골 형성이 더 양호함을 의미한다. 결론적으로 악정형적으로 확장시킨 전상악골 봉합부에 DECS를 적용하면 초기 유지 기간 중에 신생골 형성이 촉진된다고 할 수 있다. Objective: The aim of this experimental study was to evaluate the effects of direct electrical current stimulation (DECS) on bone regeneration in response to an expansion of the inter-premaxillary suture in the rat. Methods: Sixteen 50 - 60 days old Wistar male rats were separated into two equal groups (control and experimental). Both groups were subjected to expansion, and 30-gram of force was applied to the maxillary incisors with helical-spring. In the experimental group, two metallic-screws were placed at lateral parts of the maxillary segments. Electrodes were connected to the screws. The device was activated with current adjustment to measure $10{\mu}A$ continuously and the current was monitored daily during the expansion and early-retention phase. Bone regeneration in the sutural area was histomorphometrically evaluated including new-bone area (${\mu}m^2$), bone perimeter (${\mu}m$), feret's diameter (${\mu}m$) and newly formed bone (%) parameters. Kruskal-Wallis rank and Mann-Whitney U tests were used for statistical evaluation at p < 0.05 level. Results: Statistical analysis showed significant differences between groups for all investigated histomorphometric parameters. New bone area (p = 0.002), bone perimeter (p = 0.004), feret's diameter (p = 0.002) and newly formed bone percentage (p = 0.002) measurements were significantly higher in the experimental group than the control group. Bone histomorphometric measurements revealed that bone architecture in the DECS group was improved. Conclusions: The application of DECS to an orthopedically expanded inter-premaxillary suture area during the early retention phase stimulated the formation of new bone.

Stimulation of bone formation in the expanding inter-premaxillary suture by vitamin E, in rat

Tancan Uysal,Mihri Amasyali,Huseyin Olmez,Yildirim Karslioglu,Omer Gunhan 대한치과교정학회 2009 대한치과교정학회지 Vol.39 No.5

Objective: The aim of this study was to evaluate the effects of vitamin E (α-tocopherol) administration on bone formation in response to expansion of the inter-premaxillary suture, in rats, histomorphometrically. Methods: Thirty 50 - 60 day old Wistar rats were separated into five equal groups (one control and four experimental). All groups were subjected to inter-premaxilla expansion with 50-gram of force. Six control animals received saline solution (Group I) and three experimental groups were treated with a single dose of α-tocopherol injected into the inter-premaxillary suture after one day after appliance placement (Group II: 2 mg/kg; Group III: 10 mg/kg; and Group IV: 50 mg/kg). A further group of six animals received three injections of 10 mg/kg α-tocopherol, one each on days 3, 6, and 9 (Group V). Bone formation in the suture was evaluated by bone histomorphometry. Kruskal-Wallis rank and Mann-Whitney U tests were used for statistical evaluation at p < 0.05 level. Results: New bone area, bone perimeter, feret?s diameter and newly formed bone measurements were significantly higher in the experimental groups than the control (p < 0.001). Bone architecture in α-tocopherol administrated groups was improved, and bone formation during the expansion period was stimulated significantly, in a dose-dependent manner. Conclusions: The application of α-tocopherol during the early stages to orthopedically expanded inter-premaxillary suture areas may stimulate bone formation and shorten the retention period, in rats. 본 연구는 백서에서 전상악골 봉합부의 확장시 비타민 E (α-토코페롤) 복용의 골형성 효과를 조직계측학적으로 평가하기 위해 시행되었다. 30마리의 50 - 60일된 백서를 6마리씩 5개 집단(대조군과 실험군 4개 집단)으로 분류하였다. 모든 실험 집단에서 50 gm의 힘으로 전상악부를 확장하였다. 장치 장착 1일 후, 대조군(Group I)에는 생리식염수를, 실험군(Group II, Group III, Group IV)에는 α-토코페롤을 각각 2 mg/kg, 10 mg/kg, 50 mg/kg씩 전상악골 봉합부에 주사하였다. 다른 실험군(Group V)에는 장치 장착 3, 6, 9일 후 각각 10 mg/kg씩의 α-토코페롤을 주사하였다. 10일간 유지한 뒤 봉합부에서의 골형성을 조직계측학적 방법으로 평가하였다. Kruskal-Wallis rank 및 Mann-Whitney U test를 사용하여 유의수준 0.05에서 통계분석하였다. 신생골 면적, 둘레, 직경의 계측치에서 실험군이 대조군보다 통계적으로 유의성있게 높은 수치를 나타내었다 (p < 0.001). α-토코페롤을 주사한 집단에서 골 내부구조가 향상되었고, 확장으로 인한골형성은 주사한 α-토코페롤 용량에 비례하여 유의성있게 증가되었다. 백서에서 전상악골 봉합부의 확장시 초기 단계에서의 α-토코페롤 주입은 골형성을 촉진하고 유지기간을 단축시킬 수 있을 것이다.

Stimulation of bone formation by direct electrical current in an orthopedically expanded suture in the rat

Tancan Uysal,Mihri Amasyali Orthodontics, Centre of Dental Sciences, Gu''lhane Military Medical Academy,MS,b Huseyin Olmez,Yildirim Karslioglu,Omer Gunhan 대한치과교정학회 2010 대한치과교정학회지 Vol.40 No.2

Objective: The aim of this experimental study was to evaluate the effects of direct electrical current stimulation (DECS) on bone regeneration in response to an expansion of the inter-premaxillary suture in the rat. Methods: Sixteen 50 - 60 days old Wistar male rats were separated into two equal groups (control and experimental). Both groups were subjected to expansion, and 30-gram of force was applied to the maxillary incisors with helical-spring. In the experimental group, two metallic-screws were placed at lateral parts of the maxillary segments. Electrodes were connected to the screws. The device was activated with current adjustment to measure 10μA continuously and the current was monitored daily during the expansion and early-retention phase. Bone regeneration in the sutural area was histomorphometrically evaluated including new-bone area (μm²), bone perimeter (μm), feret’s diameter (μm) and newly formed bone (%) parameters. Kruskal-Wallis rank and Mann-Whitney U tests were used for statistical evaluation at p < 0.05 level. Results: Statistical analysis showed significant differences between groups for all investigated histomorphometric parameters. New bone area (p = 0.002), bone perimeter (p = 0.004), feret’s diameter (p = 0.002) and newly formed bone percentage (p = 0.002) measurements were significantly higher in the experimental group than the control group. Bone histomorphometric measurements revealed that bone architecture in the DECS group was improved. Conclusions: The application of DECS to an orthopedically expanded inter-premaxillary suture area during the early retention phase stimulated the formation of new bone. 이 실험적 연구는 직류 전류 자극(direct electrical current stimulation, DECS)을 백서의 확장된 전상악골간 봉합에 가하였을 시 골 재생에 미치는 영향을 평가하기 위해 시행되었다. 60마리의 웅성 Wistar rats를 연구에 사용하였으며 대조군과 실험군의 2개의 군으로 나누었다. 상악 절치 사이에 30-gram의 힘을 발휘하는 helical-spring을 적용하여 상악골의 확장을 두 군 모두에서 시행하였다. 실험군에서는 상악골측면부에 금속 스크류를 식립하였고 스크류에 전극을 연결하였다. 장치는 지속적으로 10μA의 전류를 흘러 보내도록 조절하였으며 전류는 확장기와 초기 유지기 동안 매일 점검하였다. 골 재생을 조직형태계측학적으로 평가하기 위해 신생골 면적(μm²), 골 둘레길이(μm), feret’s diameter (μm)와 신생골(%)을 계측하였다. 결과는 유의수준 p < 0.05에서 Kruskal-Wallis rank와 Mann-Whitney U tests를 이용하여 통계 분석하였다. 실험 결과 조사한 모든 조직형태계측적 수치들에서 통계적으로 유의한 차이가 양 군 사이에서 나타났다. 신생골 면적 (p = 0.002), 골 둘레길이 (p = 0.002), feret’s diameter (p = 0.002)와 신생골 비율 (p = 0.002)의 모든 계측치가 실험군에서 대조군에 비해 높게 나타났다. 이런 결과는 DECS 군에서 골 형성이 더 양호함을 의미한다. 결론적으로 악정형적으로 확장시킨 전상악골 봉합부에 DECS를 적용하면 초기 유지 기간 중에 신생골 형성이 촉진된다고 할 수 있다.