托槽不同回收方法對(duì)摩擦力影響的實(shí)驗(yàn)研究*

*基金項(xiàng)目：江西省衛(wèi)生廳科技計(jì)劃項(xiàng)目(20081092)。

**第一作者：魏玉權(quán) (1983—)，男，主治醫(yī)師。

托槽不同回收方法對(duì)摩擦力影響的實(shí)驗(yàn)研究*

*基金項(xiàng)目：江西省衛(wèi)生廳科技計(jì)劃項(xiàng)目(20081092)。

**第一作者：魏玉權(quán) (1983—)，男，主治醫(yī)師。

★魏玉權(quán)1**劉劍2***(1.暨南大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬惠州口腔醫(yī)院廣東 惠州 516001；2.南昌大學(xué)附屬口腔醫(yī)院南昌 330006)

摘要：目的：探討不同回收方法對(duì)托槽與弓絲間摩擦力的影響。方法：本試驗(yàn)采用四種不同回收托槽的方法處理新亞上中切牙方絲弓托槽，處理后的托槽用結(jié)扎橡皮圈與0.019×0.025英寸不銹鋼方絲結(jié)扎，使用Instron萬(wàn)能材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)測(cè)量各組托槽弓絲組合的摩擦力。結(jié)果：燈燒組(酒精燈燒結(jié)組)和熱超組(熱處理并超聲清洗組)托槽摩擦力相似，但大于其它組，差別具有有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；對(duì)照組和噴砂組(噴砂處理組)摩擦力相似，但大于熱超電組(熱處理并超聲清洗再電解拋光組)，具有顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05)；熱超電組托槽的摩擦力小于其它組,差別有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。結(jié)論：個(gè)別新亞方絲托槽的回收可以使用噴砂法，大批量的回收建議使用熱超電法。

關(guān)鍵詞：托槽；摩擦力；熱處理；噴砂；電解拋光

口腔正畸臨床上由于托槽松動(dòng)或托槽粘接不準(zhǔn)確，托槽常需要重新粘接。重新粘接的托槽可以選擇更換新托槽，或者處理舊托槽并重新粘接。目前臨床托槽再利用的基本方法包括調(diào)磨法, 噴砂法，熱處理法，化學(xué)溶劑法等[1]。使用哪種方法處理托槽，都應(yīng)該盡量避免回收處理過(guò)程影響托槽性能，如托槽體本身的強(qiáng)度，粘結(jié)強(qiáng)度和處理后的托槽與弓絲的摩擦力等等。然而，關(guān)于托槽回收處理后，各種處理方法對(duì)托槽與弓絲之間的摩擦力的影響未見(jiàn)報(bào)道。

1實(shí)驗(yàn)材料

新亞上頜中切牙不銹鋼方絲托槽(0.022×0.028英寸)，3M不銹鋼方絲(0.019×0.025英寸)。

2實(shí)驗(yàn)方法

2.1實(shí)驗(yàn)分組本試驗(yàn)采用新亞上中切牙不銹鋼方絲托槽40枚，隨機(jī)按處理方法各分成5組，每組8枚。截取約12cm長(zhǎng)的不銹鋼方絲(0.019×0.025英寸)40段備用。

2.2實(shí)驗(yàn)步驟

2.2.2托槽處理對(duì)照組托槽不進(jìn)行處理。實(shí)驗(yàn)組所有托槽首先在背板沾一薄層京津釉質(zhì)粘接劑，待粘接劑硬化24h后，噴砂組使用BP-1型筆式噴砂機(jī)，噴砂機(jī)頭距離托槽底板10mm，垂直對(duì)準(zhǔn)托槽底板，使用90μm氧化硅對(duì)托槽底板噴砂，持續(xù)噴砂15s[2]；燈燒組用醫(yī)用鑷子夾持托槽放在酒精燈火焰的內(nèi)焰上燒灼30s(平均溫度約為665.5℃)[3-4]，待托槽底板的粘結(jié)劑自燃、炭化后將托槽在清水中清洗，并使用探針去除碳化的粘結(jié)劑；熱超組將托槽放入TwinMat茂福爐中加熱至350℃30min[5]，待托槽底板的粘結(jié)劑自燃、炭化后將托槽從爐中取出后在清水中清洗，并使用探針去除碳化的粘結(jié)劑，然后將托槽放入超聲波清洗機(jī)中清洗5min；熱超電組的托槽是在使用熱超組的方法處理后，再將托槽放入DP-B型擺動(dòng)式電解拋光機(jī)電解拋光30s，所有實(shí)驗(yàn)組的托槽處理結(jié)束后再用三用槍沖洗吹干備用。

2.2.3托槽弓絲的固位本實(shí)驗(yàn)使用由江西省機(jī)械科研所模具研究室通過(guò)電腦數(shù)控車(chē)床制備的一套托槽弓絲固位實(shí)驗(yàn)組件對(duì)弓絲托槽進(jìn)行固位。首先將“C”型桿上端(圖1)連接至Instron萬(wàn)能材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)上部夾具，托槽托槽定位夾(圖2)通過(guò)連接桿連接至Instron萬(wàn)能材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)下部夾具(圖3)。把弓絲定位空心柱插入“C”型桿，再將弓絲穿過(guò)弓絲定位空心柱后，三個(gè)螺絲和一個(gè)螺帽旋緊使弓絲處于繃緊狀態(tài)；將托槽定位夾卡口入口處的兩螺絲旋松，把托槽置于托槽定位夾，向內(nèi)推至卡口最底端，旋緊螺絲。調(diào)整連接桿，滑動(dòng)托槽固位裝置，正面在以鉛垂線為參照下，使弓絲進(jìn)入托槽槽溝內(nèi)接觸槽溝底部。用結(jié)扎橡皮圈將托槽與弓絲結(jié)扎在一起。最后，旋緊托槽固位裝置與連接桿的兩螺絲。

2.2.4動(dòng)摩擦力的測(cè)量按上述托槽弓絲固位法固定好托槽弓絲，測(cè)試前通過(guò)計(jì)算機(jī)將載荷和位移調(diào)整至零。測(cè)試時(shí)，以5.0mm/min的速度拉“C”型桿(圖1)勻速運(yùn)動(dòng)，共2min[6]，測(cè)量它們的動(dòng)摩擦力。實(shí)驗(yàn)中每根弓絲，每個(gè)托槽均只進(jìn)行一次摩擦力測(cè)量，測(cè)量一次結(jié)束后，“C”型桿復(fù)位，更換下一托槽弓絲進(jìn)行測(cè)量，每個(gè)托槽鋼絲組合測(cè)量8次，取平均值。

2.2.5統(tǒng)計(jì)方法用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入和分析，不同材料分組間兩組比較采用t檢驗(yàn)，不同處理方法間均數(shù)差異的兩兩比較采用SNK-q法進(jìn)行檢驗(yàn)，P<0.05有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

3結(jié)果

4討論

弓絲與托槽之間的摩擦力是造成正畸支抗損失、減慢矯治速度的重要原因之一，如何減少摩擦力，是廣大口腔正畸醫(yī)生研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。在口腔正畸臨床工作中托槽松動(dòng)是一種很常見(jiàn)的情況，正畸醫(yī)生椅旁操作一般會(huì)采取噴砂法或酒精燈燒結(jié)法等方法處理托槽底板后重新粘結(jié)，另外批量回收托槽方法常采取熱處理超聲波振蕩清洗，或者再進(jìn)行電解拋光，而各種回收處理方法對(duì)托槽槽溝與弓絲之間摩擦力的影響鮮見(jiàn)報(bào)道。

表1　不同處理方法摩擦力兩兩比較

注：P<0.05有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P<0.01有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表2　不同處理方法間動(dòng)摩擦力比較(SNK-q)

注：五組位于三個(gè)不同水平，三個(gè)不同水平相互間有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P<0.05。

本實(shí)驗(yàn)中，托槽經(jīng)噴砂處理清除托槽底板粘結(jié)劑，但是處理前后的摩擦力大小均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。這可能是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中噴砂處理都是直接噴向托槽底板，砂粒并未直接噴入槽溝，而少量飛濺進(jìn)入槽溝的砂粒對(duì)槽溝的影響可以忽略不計(jì)。學(xué)者錢(qián)偉等[7]研究認(rèn)為脫落托槽噴砂處理后的剪切粘結(jié)破壞力和拉伸粘結(jié)破壞力與新托槽組粘結(jié)強(qiáng)度相近，但比熱處理組高。而學(xué)者翟俊輝等[8]研究認(rèn)為托槽噴砂處理后，減小了托槽底粘結(jié)劑的殘留量，從而增加了托槽的粘結(jié)強(qiáng)度。噴砂處理法不需使用高溫處理，對(duì)托槽本身強(qiáng)度無(wú)影響，對(duì)托槽槽溝表面亦無(wú)影響，不影響摩擦力，操作方法簡(jiǎn)單，對(duì)個(gè)別托槽的椅旁回收來(lái)說(shuō)是一種實(shí)用回收處理方法，然而大批量的托槽處理使用噴砂法還是有一定困難。

熱處理法過(guò)程中由于高溫影響金屬托槽的微觀結(jié)構(gòu)，所以熱處理回收托槽過(guò)程中溫度的選擇非常重要。臨床上常用的托槽粘結(jié)劑一般都是丙烯酸類(lèi)，屬于熱固化型復(fù)合樹(shù)脂,完全高溫分解復(fù)合樹(shù)脂溫度需要770℃，即使在416℃，聚甲基丙烯酸甲酯也只是降解而不是熱分解，而且丙烯酸脂類(lèi)在高溫?zé)岱纸膺^(guò)程中會(huì)形成酸，酸可能對(duì)托槽造成腐蝕。還有制造正畸托槽的材料一般是奧氏體鎳鉻不銹鋼[9]，此類(lèi)材料加熱到400℃到900℃時(shí)，將形成一種富炭鉻復(fù)合物，造成晶界附近產(chǎn)生貧鉻區(qū)，發(fā)生晶間腐蝕，導(dǎo)致部分合金分解，結(jié)構(gòu)變薄弱[10]。另外，鉻原子的丟失，炭原子周?chē)垢g能力也進(jìn)一步降低。當(dāng)溫度大于650℃時(shí)，金屬托槽褪火軟化，托槽性能如硬度，抗拉強(qiáng)度都將減小，且不能恢復(fù)[11]。因此，熱分解粘結(jié)劑所需溫度和托槽溫度耐受之間相互沖突。為了減小這種沖突，熱處理溫度變得非常重要,溫度過(guò)低很難完全去除粘結(jié)劑，溫度過(guò)高，托槽褪火軟化，抗腐蝕能力降低。同時(shí)在金屬托槽表面形成一層金屬氧化物，金屬氧化物在電解拋光過(guò)程中易被去除，而導(dǎo)致托槽槽溝增寬?；谝陨显?，國(guó)內(nèi)外學(xué)者托槽回收熱處理時(shí)使用的溫度有較大差異，目前學(xué)者們使用的托槽回收熱處理溫度大部分為350℃左右[5]。本實(shí)驗(yàn)中熱理溫度也采用了此溫度，處理時(shí)間為30min。

國(guó)內(nèi)學(xué)者侯錄等認(rèn)為托槽經(jīng)燒結(jié)法處理后靜摩擦力相對(duì)未處理前靜摩擦力降低[12]。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，熱超組和燈燒組(溫度約為665℃)處理后摩擦力大小相似，均明顯大于對(duì)照組、噴砂組和熱超電組。說(shuō)明熱處理對(duì)托槽的表面性能有一定影響。而熱超電組是在處理最后使用電解拋光來(lái)處理托槽，結(jié)果發(fā)現(xiàn)熱超電組的摩擦力相對(duì)噴砂組、燈燒組和熱超組的靜動(dòng)摩擦力都明顯減小，甚至比對(duì)照組還小。說(shuō)明托槽經(jīng)電解拋光后，使托槽槽溝底更平滑，從而減少了弓絲與托槽間的摩擦力。這也提示我們熱處理方法回收托槽最后都應(yīng)該增加電解拋光的程序。

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An Experimental Research on the Influnce of Different Recycling Methods of Brackets on their Frictional Resistance

WEI Yu-quan1, LIU Jian2

1.HuizhouOralHospitalAffiliatedtoSchoolofMedicine,JinanUniversity,Huizhou516001,China;

2.AffiliatedStomatologicalHospitalofNanchangUnviersity,Nanchang330006,China.

Abstract:Objective:To discuss the effect of different recycling methods on the frictional force between bracket slots and arch wires. Method: The measurement of the frictional force of upper central incisor edgewise brackets ,which was processed with four different bracket recycling methods , with 0．019×0．025 inch stainl steel archwires under ligation bv elastics was conducted with Instron universal dynamometer． Results:The frictional force of the sintered group (Bracket sintered spirit lamp ) and the heat-ultrasonic group (Bracket heated and cleaned by ultrasonic wave after the heat treatment ) was not statistically different,but higher than other groups(P<0.05);The frictional force of the sand blasting group (Bracket sand blasting) and the control group was not statistically different,but higher than the heat-ultrasonic-electro group (Bracket electrolysis polishing after heat treatment and ultrasonic wave cleaning);The frictional force of the heat-ultrasonic-electro group was lower than other groups(P<0.05).Results:The sand blasting method would be used for individual bracket recycling, the heat -ultrasonic-electro method would be used for large number of bracket recycling.

Key words:Bracket;Friction; Heat Treatment;Sand Blasting;Electrolysis Polishing

收稿日期：(2015-06-25)編輯：翟興英

中圖分類(lèi)號(hào)：R783

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

通信作者：*** 劉 劍(1973—)，男，副主任醫(yī)師。Tel：13803501360， E-mail:1052604322@qq.com。