王守東，楊陸一，寧 磊，牡琦麗，閆 婧，趙雪嬌，于 淼，孫淑芬

(1.吉林大學(xué)口腔醫(yī)院正畸科 吉林省牙發(fā)育及頜骨重塑與再生重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉林 長春130021； 2.吉林大學(xué)口腔醫(yī)院牙體牙髓病科，吉林 長春 130021)

托槽是固定矯治中不可缺少的材料，托槽一般是通過粘附于牙齒上而發(fā)揮作用，保證托槽與牙面的牢固粘結(jié)就成為正畸科醫(yī)生普遍關(guān)注的問題。臨床上托槽一般分為金屬托槽和陶瓷托槽2種，金屬托槽由于其強(qiáng)度大，矯治過程中不易損壞，在臨床上應(yīng)用廣泛。近年來，國內(nèi)外的研究者為了提高金屬托槽的粘結(jié)強(qiáng)度，在金屬底板上進(jìn)行多種改進(jìn)，如改變金屬托槽底板形態(tài)與結(jié)構(gòu)、改變托槽底與托槽翼的連接方式和對托槽底板進(jìn)行激光照射等[1-4]。無論如何改善托槽的粘結(jié)強(qiáng)度，在臨床上托槽脫落的現(xiàn)象還是十分常見，而脫落的托槽一般需要重新進(jìn)行粘結(jié)，因此，脫落的金屬托槽底板上殘留粘結(jié)劑的去除問題就成為正畸科醫(yī)生普遍關(guān)注的問題，研究者采用噴砂和火燒等方法處理脫落托槽底板殘留的底膠，都取得了比較好的效果[5-6]。但是對于不同設(shè)計(jì)底板的托槽及不同底板托槽脫落后經(jīng)噴砂處理再粘結(jié)后粘結(jié)性能比較的相關(guān)研究罕見報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)選取了3種托槽，即國產(chǎn)新亞直絲弓托槽、進(jìn)口MBT直絲弓托槽和進(jìn)口TOMY自鎖托槽，在人工唾液的條件下，選用3M化學(xué)粘結(jié)劑進(jìn)行粘結(jié)，并檢測每組托槽的抗剪切力，評價其粘結(jié)性能；每種托槽脫落后采用噴砂處理的方法處理底板殘留的粘結(jié)劑，并再次檢測抗剪切力，評價其粘結(jié)性能。目前國內(nèi)外尚無上述3種托槽及3種托槽脫落經(jīng)噴砂處理后粘結(jié)強(qiáng)度比較的研究，本研究旨在為臨床正畸治療過程中托槽的選擇提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料和儀器 選取本院因治療需要而拔除的上頜前磨牙60顆，患者年齡12～15歲，未經(jīng)過任何牙體及修復(fù)治療，釉質(zhì)表面完好無釉質(zhì)剝脫，釉質(zhì)發(fā)育良好，無隱裂，無齲壞，非四環(huán)素牙，非氟斑牙。實(shí)驗(yàn)材料：直絲弓四翼上頜前磨牙金屬托槽(杭州新亞齒科材料有限公司)，底板面積為12.19 mm2；直絲弓MBT超薄上頜前磨牙金屬托槽(美國3M公司)，底板面積為9.10 mm2；直絲弓TOMY自鎖上頜前磨牙金屬托槽(日本TOMY公司)，底板面積為9.88 mm2。牙科用37%磷酸酸蝕劑和3M化學(xué)粘結(jié)劑(美國3M公司)，直徑為0.25 mm的結(jié)扎絲，持針器，0.019×0.025不銹鋼方絲。人工唾液(Bactopeptone 0.5 g、K2HPO40.035 g、KCl 1.3 g、MgCl2·6H2O 0.05 g、NaF 0.000 025 g、NaCl 10.1 g、CaCl2·2H2O 0.1 g、KH2PO40.027 g，加蒸餾水至1 000 mL，pH值為6.7～6.8)，甲基丙烯酸甲酯單體和室溫固化型義齒基托樹脂(上海齒科材料廠)。10倍放大鏡，AG-X plus系列萬能試驗(yàn)機(jī)(日本Shimadzu公司)，掃描電鏡(EVO18公司，德國ZEISS公司)，噴砂機(jī)(德國RenfertGmbH公司)，三用恒溫水槽DK-600S(上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司)。

1.2 試件制備 將60顆上頜前磨牙清洗后包埋于自制的自凝塑料底座中，使頰舌面外露。

1.3 初次抗剪切力及牙釉質(zhì)表面粘結(jié)劑殘留指數(shù)(ARI)測定 將制備好的60顆上頜前磨牙試件分為3組，每組20顆，分別用3M化學(xué)固化粘結(jié)劑粘結(jié)以下托槽，新亞托槽、MBT托槽和TOMY托槽。用75%酒精棉球擦拭離體上頜前磨牙，慢速手機(jī)加拋光膏拋光頰面，沖洗，吹干，磷酸酸蝕牙面30 s，濕棉球擦去粘結(jié)劑，氣槍吹干10 s。在酸蝕牙面的位置處涂布粘結(jié)劑液劑，在托槽底板處先涂布粘結(jié)劑液劑，之后涂布糊劑，將托槽安放在牙面正確位置后用探針輕輕施壓，并去除托槽周圍的多余粘結(jié)劑。3組均按照此方式進(jìn)行，所有操作均由同一名正畸科醫(yī)生在自然光條件下完成。粘結(jié)完成10 min后放置于人工唾液的水浴箱水浴24 h。室溫條件下，用不銹鋼絲制備好的三角形試件頂端纏繞結(jié)扎絲(雙股)，底端垂直卡于托槽翼下方，保證施力方向與牙體長軸平行。持針器夾持結(jié)扎絲的上方，保證結(jié)扎絲在持針器上不滑動。萬能力學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)上方夾具固定持針器，下方夾具固定試件底座。使托槽平面與剪切力方向平行。以1 mm·min-1的速度對試件施力，直至托槽脫落。記錄此時剪切力值(P)，根據(jù)各組托槽的底板面積(F)，計(jì)算各組托槽抗剪切力強(qiáng)度，抗剪切力強(qiáng)度(MPa)=P/F。用10倍放大鏡觀察牙釉質(zhì)表面粘結(jié)劑的殘留量，進(jìn)行評估計(jì)分，計(jì)算ARI(以牙數(shù)為單位)。牙面ARI計(jì)分：0分，牙釉質(zhì)表面無殘留粘結(jié)劑；1分，小于托槽底板面積50%的粘結(jié)劑殘留在牙釉質(zhì)表面上；2分，大于托槽底板面積50%的粘結(jié)劑殘留在牙釉質(zhì)表面上；3分，粘結(jié)劑全部留于牙釉質(zhì)表面上，且粘結(jié)劑表面有托槽底板壓痕。

1.4 再次抗剪切力及ARI測定 用慢速手機(jī)加柱狀砂石磨除牙面上殘留的粘結(jié)劑，并用放大鏡觀察，確保牙面無殘留粘結(jié)劑，盡量不傷及釉質(zhì)，拋光沖洗，吹干。用噴砂機(jī)去除托槽底板殘留的粘結(jié)劑，噴砂頭垂直于托槽底板，并按照從中心向四周的方式進(jìn)行。用放大鏡觀察確認(rèn)直至托槽底無殘留的粘結(jié)劑。將處理好的上頜前磨牙隨機(jī)分為6組，每組10顆。選取新的3種底板托槽，每組10個。從3組脫落后經(jīng)噴砂的托槽中每組隨機(jī)選取10個，同1.3中操作將各組托槽粘結(jié)于6組試件中，所有操作均由同一名正畸科醫(yī)生在自然光條件下完成，再次計(jì)算抗剪切強(qiáng)度及ARI。

1.5 掃描電鏡觀察 隨機(jī)挑選出3種粘結(jié)前的托槽底板、脫落后經(jīng)噴砂處理的托槽底板和再次脫落后經(jīng)噴砂處理的托槽底板行掃描電鏡觀察。

2 結(jié) 果

2.1 各組托槽的抗剪切力強(qiáng)度 人工唾液條件下，各組托槽的抗剪切力強(qiáng)度：初次粘結(jié)新托槽組和再次粘結(jié)新托槽組中，TOMY組抗剪切強(qiáng)度大于新亞組和MBT組(P<0.05)，而新亞組和MBT組抗剪切強(qiáng)度比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；再次粘結(jié)脫落后經(jīng)噴砂處理的3組托槽中，TOMY組抗剪切強(qiáng)度大于新亞組和MBT組(P<0.05),而新亞組和MBT組抗剪切強(qiáng)度比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。TOMY組和MBT組中，脫落后經(jīng)噴砂托槽的抗剪切強(qiáng)度較原托槽和再次粘結(jié)新托槽強(qiáng)度大(P<0.05)，而新亞組抗剪切強(qiáng)度比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表1。

2.2 各組托槽的ARI 秩和檢驗(yàn)結(jié)果顯示：各組ARI比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。ARI計(jì)分：新亞組>MBT組>TOMY組。見表2。

2.3 掃描電鏡觀察各組托槽底板的形態(tài)表現(xiàn) 3種托槽底板網(wǎng)絲縱橫交錯，形成一定規(guī)格的網(wǎng)孔，TOMY托槽各網(wǎng)格間形態(tài)更為規(guī)則和致密(圖1 A～C)。第1次噴砂后，MBT組和TOMY組砂粒嵌入部位多集中于網(wǎng)格交錯部位的倒凹處，而新亞組砂粒嵌入部位則較為分散(圖1 D～F)。第2次噴砂后，砂粒的嵌入量較第1次有所增加，而新亞組托槽網(wǎng)格有破壞現(xiàn)象存在，而其他2組未見明顯異常(圖1 G～I(xiàn))。

3 討 論

目前，固定矯治在正畸領(lǐng)域占的比重仍然很高，而固定矯治一般是通過將托槽粘在牙齒表面，對牙齒表面施加作用力來解決矯正牙齒以及頜骨的目的，因此托槽與牙面的粘結(jié)對矯正效果至關(guān)重要。粘結(jié)得越牢固，矯治力越容易有效而持續(xù)地發(fā)揮作用，從而使正畸矯治過程順利進(jìn)行。在臨床上托槽脫落的現(xiàn)象十分常見，而造成托槽脫落的一般原因是咬合力和矯治力所產(chǎn)生的剪切力。由于托槽脫落后重新更換托槽花費(fèi)較大，故托槽脫落后重新粘結(jié)成為醫(yī)生和患者普遍關(guān)注的問題。目前，處理脫落托槽底板的方法有機(jī)械磨除法、氯仿浸泡法、燃燒法、噴砂法和激光照射法等。現(xiàn)在臨床上常用噴砂法處理脫落的托槽，有研究者認(rèn)為噴砂的方法可以增大其粘結(jié)強(qiáng)度[7]。托槽的粘結(jié)強(qiáng)度與多種因素有關(guān)，如粘結(jié)劑的種類、酸蝕劑的種類及酸蝕時間、托槽的底板結(jié)構(gòu)、粘固時間、牙齒的結(jié)構(gòu)及形態(tài)和操作者熟練程度等。牟胤赫等[8]研究顯示：3M化學(xué)固化劑的粘結(jié)性能和光固化粘結(jié)劑的粘結(jié)性能相差不大，但3M化學(xué)固化粘結(jié)劑的操作簡便，不易受到光照等因素影響。Fox等[9]研究顯示：粘結(jié)24 h后能達(dá)到最高的粘結(jié)性能，此時粘結(jié)性能也最穩(wěn)定。葛康康等[10]認(rèn)為：托槽底板的設(shè)計(jì)與形狀對金屬托槽的粘結(jié)強(qiáng)度起著至關(guān)重要的作用。國內(nèi)外許多學(xué)者對托槽底板形態(tài)進(jìn)行了大量研究，其結(jié)果不盡相同[11]。本實(shí)驗(yàn)選取了臨床上常用的3種托槽(新亞托槽、MBT托槽和TOMY托槽)，使用3M化學(xué)固化粘結(jié)劑粘結(jié)，分別在人工唾液條件下水浴24 h后，測量其抗剪切強(qiáng)度和ARI，托槽脫落經(jīng)噴砂處理后再次測量抗剪切強(qiáng)度和ARI。 Witlock等[12]曾指出6～8 MPa的抗剪切強(qiáng)度均能滿足正畸的臨床需要。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：人工唾液條件下，各組托槽的抗剪切強(qiáng)度，在初次粘結(jié)的3組新托槽中，TOMY組抗剪切強(qiáng)度最大，MBT組抗剪切強(qiáng)度最小，而新亞組抗剪切強(qiáng)度介于2組之間。有學(xué)者[13]曾指出：托槽的底板面積越大，托槽的抗剪切力強(qiáng)度越大。但本實(shí)驗(yàn)中，TOMY組的底板面積小于新亞組和MBT組，但其抗剪切強(qiáng)度明顯大于其他2組，可能是TOMY托槽底板的弧度較其他2種托槽與牙面的密合度更高以及TOMY自鎖托槽的厚度大于其他2組。TOMY托槽為焊接式底板，而其余2組托槽均為整體式底板，這也可能是TOMY組的抗剪切力強(qiáng)度增大的原因。錢偉等[14]研究也得出了相似的結(jié)論，即分體式網(wǎng)底托槽抗剪切強(qiáng)度大于整體式托槽。本實(shí)驗(yàn)中經(jīng)噴砂處理后再次粘結(jié)的托槽中，3組的抗剪切強(qiáng)度均增大。這與Quiek等[15]的研究結(jié)果一致。噴砂后可能增大底板的粗糙程度，使機(jī)械嵌合的作用增大，從而增強(qiáng)抗剪切強(qiáng)度[16]。自鎖托槽在矯正牙齒畸形時有較低的摩擦力、在復(fù)診過程中有便利的臨床操作和在口腔中相對于傳統(tǒng)托槽更為舒適等特點(diǎn),得到了廣大正畸醫(yī)師和患者的青睞。本實(shí)驗(yàn)從抗剪切強(qiáng)度方面也證實(shí)了TOMY自鎖托槽高于其他2組托槽。本文作者認(rèn)為：如果患者的經(jīng)濟(jì)條件允許，臨床上可以推薦使用TOMY自鎖托槽，并且臨床上脫落的托槽可以采用噴砂的處理方法進(jìn)行再粘結(jié)。

表1 人工唾液條件下各組托槽的抗剪切強(qiáng)度

*P<0.05vsXinya group;△P<0.05vsMBT group;#P<0.05vsfirst bonding+new brackets;○P<0.05vssecond bonding+new brackets.

表2 人工唾液條件下各組托槽的ARI

Tab.2 ARI of brackets in various groups under artificial saliva condition (n=20)

A-C: Bottom plates in Xinya,MBT,and TOMY groups; D-F:After first sandblasting; G-I:After second sandblasting;A,D,G:Xinya group;B,E,H:MBT group;C,F,I:TOMY group;A-I:×40.

圖1 掃描電鏡觀察各組托槽底板形態(tài)表現(xiàn)

Fig.1 Morphology of bottom plates in various groups observed by SEM

國際上常用ARI評分來衡量托槽與粘結(jié)劑的粘結(jié)效果。一般來說，ARI評分越低，表明托槽的粘結(jié)性能越好。同時，ARI評分也能說明托槽斷裂的位置，評分越高，說明發(fā)生斷裂的位置主要在托槽和粘結(jié)劑之間；評分越低，說明發(fā)生斷裂的位置主要在牙釉質(zhì)和粘結(jié)劑之間[17]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：初次粘結(jié)3種托槽ARI計(jì)分中，TOMY最低，新亞組最高，MBT組介于兩者之間，說明TOMY托槽的粘結(jié)性能優(yōu)于其他2組，也表明了TOMY組斷裂的位置是發(fā)生在粘結(jié)劑和釉質(zhì)的界面上，有學(xué)者認(rèn)為這樣在托槽脫落時有可能損傷到牙釉質(zhì)[18]。而新亞組托槽的粘結(jié)性能比較低，但托槽脫落時斷裂的位置發(fā)生在粘結(jié)劑和托槽的界面上，雖然這樣一定程度上保護(hù)了釉質(zhì)，但殘留在牙面上的粘結(jié)劑后期清理難度較大，且在清理時釉質(zhì)也存在損傷的風(fēng)險(xiǎn)[19]。再次粘結(jié)新托槽組中，3組托槽的ARI評分均有增大的趨勢，原因可能是再次粘結(jié)前都會對牙釉質(zhì)表面殘留的粘結(jié)劑進(jìn)行處理，這樣的操作可能導(dǎo)致牙釉質(zhì)粗糙度增高，從而使牙釉質(zhì)表面與粘結(jié)劑之間粘結(jié)力增大。再次粘結(jié)脫落后經(jīng)噴砂處理的托槽，3組ARI評分均有下降的趨勢，表明噴砂后托槽底板粗糙度增加，使粘結(jié)劑與托槽結(jié)合度增大，從而使粘結(jié)性能提高。這與錢偉等[20]的研究結(jié)果相一致。

目前，掃描電鏡在口腔材料領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，其是一種可以研究樣本表面形態(tài)的儀器，具有較高的放大倍數(shù)，較大的景深，較廣的視野范圍，并且成像富有立體感。本實(shí)驗(yàn)采用掃描電鏡觀察了3種托槽底板的形態(tài)及噴砂后的托槽底板形態(tài)。3種托槽的底板形態(tài)均為網(wǎng)格狀，網(wǎng)格底部存在倒凹，粘結(jié)劑滲入網(wǎng)孔固化后能與底板形成較強(qiáng)的機(jī)械嵌合結(jié)構(gòu)，有利于增加粘結(jié)強(qiáng)度[21]。其中，TOMY托槽的形態(tài)網(wǎng)格更加致密與規(guī)則。第1次噴砂后，可見3組托槽均有不同程度的砂粒嵌入，MBT組和TOMY組一般嵌入部位是網(wǎng)格交錯部位的倒凹處，而新亞托槽則嵌入部位分布不均，偶可見大塊的砂粒嵌入。上述結(jié)果可能是MBT與TOMY托槽脫落后經(jīng)噴砂處理后的抗剪切強(qiáng)度增加較新亞組明顯的原因。而第2次噴砂中可見3組砂粒嵌入量均增大，MBT和TOMY組托槽底板未見明顯損壞，而新亞組托槽網(wǎng)底出現(xiàn)被破壞的現(xiàn)象，提示在臨床上應(yīng)該避免脫落的新亞托槽重復(fù)利用。

本研究結(jié)果顯示：3種底板的托槽中，TOMY托槽組抗剪切強(qiáng)度最大，ARI計(jì)分最低；噴砂處理脫落托槽可以使托槽的抗剪切強(qiáng)度增大和ARI評分降低。但是，對于新亞脫落托槽盡量避免使用多次噴砂處理，這樣可能會破壞其底板結(jié)構(gòu)。本文作者認(rèn)為：在患者經(jīng)濟(jì)條件允許條件下，TOMY托槽的粘結(jié)性能優(yōu)于其他2組托槽，推薦臨床使用；另外，可以使用噴砂的方法處理脫落的MBT和TOMY托槽。目前的體外實(shí)驗(yàn)不能完全模擬復(fù)雜的口腔環(huán)境，濕度、溫度、酸堿度和菌群變化都可能對實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生干擾，本實(shí)驗(yàn)結(jié)果僅供臨床參考。