不同底板結(jié)構(gòu)金屬托槽的抗剪切強(qiáng)度研究

宋冰,邵玶

[摘要]目的：比較不同底板設(shè)計(jì)金屬托槽的抗剪切強(qiáng)度（Shear Bond Strength,SBS）及經(jīng)過(guò)37℃人工唾液恒溫水浴24h后對(duì)其抗剪切強(qiáng)度的影響。方法：選擇4種不同底板設(shè)計(jì)的國(guó)產(chǎn)正畸金屬托槽（A：傳統(tǒng)網(wǎng)狀底板；B：新型自鎖網(wǎng)狀底板；C：華夫樣底板；D：燕尾狀底板）。將A、B、C、D 4種托槽按是否經(jīng)過(guò)37℃人工唾液恒溫水浴，分為水浴組1：A1、B1、C1、D1和非水浴組2：A2、B2、C2、D2共8組，每組10個(gè)托槽。將托槽粘結(jié)于因正畸需要而拔除的上頜雙尖牙上。使用INSTRON電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)來(lái)檢測(cè)抗剪切強(qiáng)度。粘結(jié)斷裂的部位用粘結(jié)殘留指數(shù)（Adhesive Remnant Index,ARI）來(lái)表示。結(jié)果：水浴組中C1、D1組的SBS均高于A1、B1，且差異具有顯著性（P＜0.01）；非水浴組中B2、C2、D2組的SBS均顯著高于A2組，且差異具有顯著性差異（P≤0.001）；水浴前后SBS，其中只有B、C兩種托槽有差異（P＜0.01），水浴組的SBS明顯低于非水浴組。結(jié)論：托槽底板設(shè)計(jì)不同能夠影響托槽的粘結(jié)強(qiáng)度,但所有的樣本結(jié)果都能很好的滿(mǎn)足正畸臨床的需求。

[關(guān)鍵詞]金屬托槽；底板結(jié)構(gòu)；抗剪切強(qiáng)度；粘結(jié)殘留指數(shù)

[中圖分類(lèi)號(hào)]R783.5 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1008-6455（2012）04-0654-03

The shear bond strength study of different base structure of metal brackets

SONG Bing,SHAO Ping

(Department of Orthodontics,School of Stomatology, Haerbin Medical University,Haerbin 150001,Heilongjiang, China)

Abstract:ObjectiveTo compare the shear bond strength of different base structure of metal brackets and the influence to shear bond strength after storing for 24 hours in artificial saliva constant temperature water at 37℃. MethodsFour different base structure of metal brackets of domestic were selected(A,traditional mesh bases;B,new self-ligating mesh bases;C,waffle bases;D,swallow-tailed bases) and divided into 8 groups according to whether through the 37℃ constant temperature artificial saliva water bath(water bath group:A1,B1,C1,D1;non-water bath group:A2,B2,C2,D2.n=10).Brackets were bonded on the surfaces of extracted maxillary premolars and tested the SBS with Instron universal testing machine. The adhesive fracture site was classified with the adhesive remnant index (ARI). Results The SBS of C1,D1 showed significantly greater than A1,B1(P＜0.01).The SBS of B2,C2,D2 showed significantly greater than A2(P≤0.001).the SBS of group B,C was significantly different before and after 24 hours' artificial saliva constant temperature water bath(P＜0.01).ConclusionThe different base structure brackets could influence the bond strength,but all could meet the clinical needs.

Key words:metal brackets;base design;shear bond strength;ARI index

隨著口腔正畸在我國(guó)的不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)自主研發(fā)設(shè)計(jì)的托槽也廣泛地被應(yīng)用于臨床。然而這些托槽能否很好的行使矯治的功能，一方面要看其槽溝的設(shè)計(jì)是否有良好的角度和適宜的摩擦力；另一方面就要看其底板設(shè)計(jì)是否有粘結(jié)所需的良好的固位，從而為正畸治療提供穩(wěn)定而持久的正畸力。本實(shí)驗(yàn)旨在比較一種新型網(wǎng)狀底板設(shè)計(jì)的自鎖托槽與其它3種已在臨床應(yīng)用的不同底板設(shè)計(jì)的國(guó)產(chǎn)正畸金屬托槽間抗剪切強(qiáng)度的差別，探討托槽底板的不同設(shè)計(jì)對(duì)抗剪切強(qiáng)度的影響。

1材料和方法

1.1牙齒的準(zhǔn)備：借助于10倍放大鏡，挑選因正畸需要而拔除的上頜雙尖牙80顆，要求牙冠頰側(cè)表面釉質(zhì)完好，且沒(méi)有齲壞、缺損、隱裂并未經(jīng)過(guò)充填及修復(fù)治療者。將離體牙清洗干凈，去除表面殘留的軟組織，使用75%酒精消毒后，儲(chǔ)存于0.9%的生理鹽水溶液中，保存在4℃冰箱內(nèi)備用。

1.2托槽的選擇及分組：4種不同底板設(shè)計(jì)的國(guó)產(chǎn)正畸金屬托槽：A：傳統(tǒng)網(wǎng)狀底板（杭州新亞公司），底板面積為11.94mm2；B：新型自鎖網(wǎng)狀底板（哈爾濱工業(yè)大學(xué)與哈爾濱醫(yī)科大學(xué)共同研制），底板面積為15.84mm2；C：華夫樣底板（杭州愛(ài)麗思公司），底板面積為12.77mm2；D：燕尾狀底板（杭州新亞公司），底板面積為10.39mm2（如圖1）。按是否經(jīng)過(guò)37℃人工唾液恒溫水浴和非水浴，將其分為水浴組：A1、B1、C1、D1和非水浴組：A2、B2、C2、D2共8組，每組10個(gè)托槽。

1.3粘結(jié)托槽：離體牙被隨機(jī)分為8組，所有托槽均使用相同的粘結(jié)劑及處理方法粘結(jié)于離體牙上。粘結(jié)方法如下：用高速手機(jī)去除離體牙的大部分牙根及牙髓，再用75%酒精棉球?qū)⒀烂娌潦酶蓛舨⒋蹈桑?5%磷酸酸蝕劑凝膠（賀利氏古莎齒科有限公司）酸蝕30s，用清水沖洗20s，壓縮空氣吹干。在釉質(zhì)上涂底膠并用氣槍吹勻，光照10s。然后，將帶有一薄層粘結(jié)劑（3M公司，美國(guó)）的托槽壓于牙齒唇面；用探針除去周?chē)嘤嗟恼辰Y(jié)劑，每個(gè)鄰接面光照10s。

1.4制備待測(cè)樣本：將粘結(jié)完托槽的離體牙浸入有自凝塑料的模具中，暴露離體牙唇面釉質(zhì)和托槽；并保持托槽底板水平且位于模具正中間，以保證每個(gè)樣本所受的剪切力的位置和方向相同。將包埋好的A1、B1、C1、D1組樣本放入37℃的人工唾液中恒溫水浴24h后，取出晾干。

1.5測(cè)試樣本

1.5.1粘結(jié)強(qiáng)度測(cè)試：將待測(cè)樣本放入INSTRON電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)上（哈爾濱工業(yè)大學(xué)），使剪切刀刃能夠與托槽底板平行， 且剪切方向和托槽槽溝垂直。刀刃以5mm/min的速度對(duì)樣本施以牙合齦向的力，直到托槽被剪下，測(cè)試機(jī)自動(dòng)記錄下以牛頓為單位的最大剪切力值。且根據(jù)托槽底板面積，儀器自動(dòng)計(jì)算出以兆帕為單位的抗剪切強(qiáng)度（SBS）。

1.5.2粘結(jié)劑殘留指數(shù)(ARI)的統(tǒng)計(jì)：用10倍的顯微鏡觀察托槽，并根據(jù)托槽脫落后殘留于釉質(zhì)上的樹(shù)脂材料的量來(lái)確立粘結(jié)劑斷裂的部位并進(jìn)行ARI評(píng)分。0分：牙面上無(wú)殘留粘結(jié)劑；1分：牙面上有粘結(jié)劑殘留，但不到粘結(jié)面積的一半；2分：牙面上有粘結(jié)劑殘留，但大于粘結(jié)面積的一半；3分：所有粘結(jié)劑殘留在牙面上，且粘結(jié)劑表面有托槽底板的壓痕。

1.6統(tǒng)計(jì)學(xué)分析：連續(xù)型變量服從正態(tài)分布，采用x±s，不滿(mǎn)足正態(tài)分布采用中位數(shù)及四分衛(wèi)間距表示；連續(xù)型變量不同材料組間分析，根據(jù)是否滿(mǎn)足方差分析的條件，采用非參數(shù)Kruskal-Wallis檢驗(yàn)；任意兩組間的比較采用Mann-Whitney檢驗(yàn)；4種材料水浴組及非水浴組間的比較，采用配對(duì)t檢驗(yàn)。所有數(shù)據(jù)采用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)軟件處理，雙側(cè)檢驗(yàn)，α=0.05為檢驗(yàn)水準(zhǔn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2結(jié)果

2.1比較水浴組中4種托槽的SBS：水浴組中4種托槽的SBS差異具有顯著性（P＜0.001）。經(jīng)Mann-Whitney檢驗(yàn)可見(jiàn)，A1組的SBS與B1組比較不具有顯著性差異（P=0.212）；但C1、D1組的SBS均高于A1、B1，且差異具有顯著性（P＜0.01）；C1組與D1組的SBS差異不具有顯著性（P=0.29），見(jiàn)表1。

2.2比較非水浴組中4種托槽的SBS：非水浴組中4組托槽的SBS差異具有顯著性（P＜0.001）。經(jīng)Mann-Whitney檢驗(yàn)可見(jiàn)，B2、C2、D2組的SBS均顯著高于A2組，且差異具有顯著性（P≤0.001）；C2組的SBS高于B2、D2組的壓強(qiáng)，且差異具有顯著性（P＜0.001），但D2組的SBS與B2組的壓強(qiáng)差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.597），見(jiàn)表2。

2.3 水浴組與非水浴組間SBS的比較：比較4種托槽經(jīng)37℃的人工唾液恒溫水浴前后SBS，其中只有B、C兩種托槽有差異（P＜0.01），水浴組的SBS明顯低于非水浴組(如圖2)。2.4粘結(jié)劑殘留指數(shù)(ARI)計(jì)分情況見(jiàn)表3。

3討論

金屬托槽的粘結(jié)力主要依靠托槽底板-粘結(jié)劑-釉質(zhì)間的機(jī)械連接來(lái)獲得。而金屬托槽的不同底板設(shè)計(jì)會(huì)直接影響粘結(jié)劑浸入底板與之形成的機(jī)械嵌合力；從而影響粘結(jié)力。不良的底板設(shè)計(jì)會(huì)導(dǎo)致粘結(jié)力過(guò)低，產(chǎn)生粘結(jié)失敗，以致影響矯治的效果。已有學(xué)者對(duì)托槽底板不同形態(tài)與粘結(jié)劑間的粘結(jié)力進(jìn)行過(guò)研究，得出有較大波動(dòng)范圍的結(jié)果[1-3]。

自鎖托槽改變了傳統(tǒng)的結(jié)扎方式，從而大大降低摩擦力。在矯治過(guò)程中使用輕力，使得在臨床應(yīng)用中，較傳統(tǒng)托槽脫落的機(jī)會(huì)減低了[4]。本實(shí)驗(yàn)對(duì)托槽所能承受的最大抗剪切強(qiáng)度進(jìn)行研究，不能完全模擬其臨床實(shí)際應(yīng)用。

金屬托槽底板存在很多類(lèi)型，可將它們分為兩種類(lèi)型（焊接底板和整體底板）：①金屬底板被焊接在托槽體上-本實(shí)驗(yàn)所選的A傳統(tǒng)網(wǎng)狀底板、B新型自鎖網(wǎng)狀底板均屬于焊接底板；②底板和托槽其余部分是一個(gè)整體-C華夫樣底板、D燕尾狀底板屬于整體底板托槽。

本實(shí)驗(yàn)測(cè)得的SBS在非水浴組中B2明顯大于A2，且差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.001）。之前的研究表明底板面積可以影響抗剪切強(qiáng)度，托槽底板面積增加，其承載抗剪切的能力也會(huì)相應(yīng)的增加[5-6]。托槽B的底板面積大于A，且B的網(wǎng)孔面積略大于A（如圖1）。這與Wang等[7]先前的研究結(jié)果相同，網(wǎng)孔面積大的托槽粘結(jié)強(qiáng)度越大。

水浴與非水浴組中托槽C、D的SBS均明顯高于A；且在水浴組中亦均明顯高于B，差異具有顯著性（P＜0.01）。C、D的底板設(shè)計(jì)表現(xiàn)為有較為開(kāi)放的倒凹，這樣的設(shè)計(jì)更能有效且完全使粘結(jié)劑滲入，因此顯著的增加了粘結(jié)強(qiáng)度[8]（如圖1）。4種托槽水浴前后SBS比較，其中只有B、C兩種托槽有差異（P＜0.01），水浴組的SBS明顯低于非水浴組。這可能是由于托槽B、C的底板面積較大，使用粘結(jié)劑的量較其他兩種托槽多，經(jīng)水浴處理后粘結(jié)劑收縮較多，從而降低了粘結(jié)強(qiáng)度。

實(shí)驗(yàn)各組的抗剪切強(qiáng)度表明，4種底板設(shè)計(jì)的托槽均能提供滿(mǎn)足正畸需求的可靠的粘結(jié)力水平（6～8MPa）[9]，且在治療過(guò)程中具有足夠抗剪切強(qiáng)度的粘結(jié)力。并且在去除托槽的過(guò)程中亦不致破壞釉質(zhì)表面的完整性。以往的報(bào)道也發(fā)現(xiàn),焊接的網(wǎng)狀底板托槽的網(wǎng)狀底板很易脫落于牙面上[10]，但本實(shí)驗(yàn)并未發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象，說(shuō)明網(wǎng)狀底板焊接技術(shù)已經(jīng)提高，完全能滿(mǎn)足臨床的需要。

再者，ARI計(jì)分水浴與非水浴組中托槽C、D均明顯低于A，且D明顯低于B。非水浴組中D2明顯低于C2，且B2明顯低于A2，差異具有顯著性。ARI計(jì)分越低表明托槽的粘結(jié)性能越好。同時(shí)，ARI指數(shù)還可說(shuō)明斷裂部位，斷裂一般分3種類(lèi)型，即發(fā)生在粘結(jié)劑體內(nèi)的聚合斷裂，發(fā)生在粘結(jié)劑-托槽底板或釉質(zhì)-粘結(jié)劑界面的粘結(jié)斷裂和混合斷裂。所有托槽中，絕大部分為混合斷裂。表明托槽底板的粘結(jié)性能良好，各組托槽底板的槽溝網(wǎng)格都能使粘結(jié)劑滲入，達(dá)到機(jī)械嵌合，為托槽提供穩(wěn)定的抗剪切力以抵抗正畸力。

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[收稿日期]2011-12-02 [修回日期]2012-02-20

編輯/何志斌