SmartTrack膜片熱壓成型后厚度變化的研究

任玉仲秀 ，李 媛 ，馬俐麗 ，徐寶華 ?

（1.中日友好醫(yī)院 口腔醫(yī)學中心，北京 100029；2.北京大學口腔醫(yī)院 口腔材料研究室，北京 100081）

無托槽隱形矯治器是一種由計算機輔助設(shè)計和制作的透明彈性塑料可摘式矯治器，又稱隱形矯治器。由于其透明、美觀和舒適的特性[1，2]，近年來受到許多成年患者的歡迎。隨著科技的不斷發(fā)展，不同的廠家分別研制出不同的矯治器膜片。然而，目前多數(shù)研究是針對未壓制成型前的原始膜片的厚度作為研究對象，對熱壓成型后的膜片厚度變化的研究卻鮮為報道，針對不同牙位和位點在成形后的厚度變化的研究對指導各類錯頜畸形矯形力設(shè)計具有重要意義。SmartTrack（Invisalign，Align，美國）膜片是Align公司研制出的全新的隱形矯治器材料。本實驗利用三維測量儀，測量SmartTrack膜片熱壓成型后的選擇性位點膜片厚度，旨在明確其在不同牙位和位點的厚度變化，為臨床應用提供科學的理論依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 膜片的制備

隨機選擇使用隱適美矯正器的一位患者的6副上頜矯治器（患者女，45歲，上頜前突），作為6個實驗樣本，每個樣本選擇10個測量位點，分別是：中切牙頰面、中切牙舌面、中切牙切端、尖牙頰面、尖牙舌面、尖牙牙尖處、第二磨牙頰面、第二磨牙腭面、第二磨牙咬合面、第二磨牙遠中面。每個樣本由同一操作者在同一位點反復測量3次，針對每一位點，分別計算均值和標準差。

1.2 實驗器材

三維測量儀（Quality vision，Smartscope，mvp200，美國）。

1.3 SmartTrack膜片厚度的測定

將分離后得到的部分膜片，分別固定在載玻片上，對焦測量膜片的厚度，同一操作者將同一膜片反復測量3次（圖1～6，見封三）。

1.4 統(tǒng)計學方法

應用統(tǒng)計分析軟件SPSS 13.0對數(shù)據(jù)進行組間分析，對組間均數(shù)的多重比較采用SNK-q法。

2 結(jié)果

上頜中切牙唇面位點的厚度是0.452±0.038mm，舌面位點的厚度是0.445±0.058mm，切緣位點的厚度是0.525±0.052mm。三者具有統(tǒng)計學差異（P＜0.01），其中切緣位點厚度最厚，唇舌面位點厚度相近（二者統(tǒng)計學無差異），厚度較薄。

上頜尖牙唇面位點的厚度是0.518±0.060mm，舌面位點的厚度是0.509±0.066mm，切緣位點的厚度是0.478±0.055mm，三者無統(tǒng)計學差異（P＞0.05）。由于中切牙以及尖牙無遠中面位點，為方便統(tǒng)計，僅選取第二磨牙中3個面測量位點厚度，分別是頰面、腭面和咬合面。頰面位點的厚度是0.505±0.078mm，腭面的厚度是 0.593±0.022mm，咬合面位點的厚度是0.476±0.084mm。三者具有統(tǒng)計學差異（P＜0.01），咬合面和頰面位點厚度較薄，腭面位點厚度較厚。

各位點膜片截面圖（三維測量儀，光學變焦6.5倍）圖1 第二磨牙頜面。圖2 第二磨牙頰面。圖3 第二磨牙腭面。圖4 第二磨牙遠中面。圖5 尖牙唇面。圖6 尖牙的切緣。

表1 不同牙位位點厚度的測量值（x±s）

表1示，中切牙、尖牙和第二磨牙測量位點厚度，三者間均存在統(tǒng)計學差異（均P＜0.01），中切牙的膜片較薄，尖牙和第二磨牙的膜片較厚。

3 討論

熱壓膜材料由于具備可以制作壓膜保持器和無托槽隱形矯治器的獨特優(yōu)勢，使其在口腔正畸領(lǐng)域中得到了廣泛的使用。隨著材料科學技術(shù)的發(fā)展，無托槽隱形矯治器和隱形矯治技術(shù)在一定程度上克服了固定矯治器的缺點，如不易清潔、不美觀等，為越來越多適合的錯頜畸形患者提供了美觀和舒適的矯治，有著廣泛的臨床應用前景[3]。

3.1 熱壓膜材料

熱壓膜材料在口腔正畸領(lǐng)域中發(fā)揮著重要的作用[4]，廣泛用于制作壓膜保持器和隱形矯治器。目前，市場上有眾多品牌的熱壓膜膜片，如Exxis（美國）系列，Erkodent和Biolon（德國）系列以及Align 公司的 Invisalign SmartTrack 材料等[5，6]。Erkodur的成份為PETG（對苯二甲酸乙二醇.1，4.環(huán)己烷二甲醇酯），Biolon的成份為 PETG，Invisalign的成份為PC（聚碳酸酯）和TPU（熱塑性聚氨酯）組成[6]。這個膜片在熱壓成型時會明顯地分為2層，且其中一層在加熱時能夠軟化得更徹底，接近液態(tài)，從而能夠產(chǎn)生很好的壓膜效果和優(yōu)異的細節(jié)再現(xiàn)性[7]。因此Invisalign公司的膜片對于牙齒的仿真程度更好，與牙齒表面的貼合度更高。本研究選用的研究對象是目前最具代表的SmartTrack膜片，著重研究熱壓成型后該膜片厚度的變化，為臨床指導矯形力的設(shè)計提供理論依據(jù)[8，9]。

3.2 測量工具

SmartTrack原始膜片厚度是均勻厚度，為0.8mm，熱壓成型后，原始膜片受到拉伸，厚度會發(fā)生相應的改變。有學者在測量膜片厚度穩(wěn)定性時[10]，使用螺旋測微計測量處理后的膜片。雖然螺旋測微計精度準確到0.01mm，但由于受到解剖牙面的限制，熱壓成型后的膜片會由光滑的平面變?yōu)橛谢《鹊那?。因此，使用螺旋測微計測量壓制成型后的膜片，會造成較大的誤差。有學者應用游標卡尺作為測量工具，但游標卡尺測量方法精度較低。

本實驗采用立體三維測量儀讀取膜片厚度。又名非接觸式三維光學測量儀[11]，是用于測量三維幾何尺寸和形位公差的高精度測量儀器。因其在微型精密測量領(lǐng)域的強大用途，已為越來越多的主流應用領(lǐng)域接受為快速尺寸測量方式。它克服了傳統(tǒng)投影儀和二維影像測量的不足，是集光學、機械、電子、計算機圖像處理技術(shù)于一體的高精度、高效率、高可靠性的測量儀器。影像測量儀使用配置的硬件（CCD，變焦系統(tǒng)，機械系統(tǒng)）將所能捕捉到的圖象通過數(shù)據(jù)線傳輸?shù)诫娔X的數(shù)據(jù)采集卡中，之后由軟件在電腦顯示器上成像，由操作員用鼠標在電腦上進行快速的測量。以上的過程基本在幾萬分之一秒完成?？筛鶕?jù)工件大小選擇不同行程的工作臺。光源可以使用輪廓光、表面光和環(huán)形光，亮度也可調(diào)，在各種光線條件下選擇可以最合適的光源亮度，保證測量特征清晰、特征捕捉便捷和測量程序的可靠。

3.3 熱壓膜材料膜片厚度變化

對于隱形矯治器的矯治效果是否可以達到傳統(tǒng)固定矯治器完成時的效果，矯治器戴位于口內(nèi)時是否會影響說話，是正畸患者非常關(guān)注的問題。利用熱壓膜材料制作物托槽隱形矯治器時，如果材料厚度較薄，制作的矯治器也較薄[10]，伴隨患者戴入口內(nèi)的舒適度增高。Biolon 0．5mm膜片，厚度薄，彈性好，患者戴用時比較舒服。但在熱壓成型的過程中，由于矯治器形變較明顯，矯治器與牙弓形態(tài)不一致，導致矯治器內(nèi)的力學數(shù)值無法充分發(fā)揮作用，實際作用力改變，從而影響矯治效果。因此膜片厚度不應過薄。

張寧等人在實驗過程中[10]，將原始Biolon膜片進行熱處理后，觀察膜片在處理后厚度的變化。其中3種膜片的厚度均減小，并且厚度減小為均勻變化的狀態(tài)。其熱處理的方法是，經(jīng)過壓膜機預熱，并在一塊預成的模型上壓縮，該實驗預成的模型為10cm×5cm×2cm的鐵板，是一均勻光滑的平面，因此在此基礎(chǔ)上熱壓成型后的膜片也為厚度均勻一致的平面。但在實際臨床操作中，膜片以牙齒的石膏模型為基礎(chǔ)進行熱壓成型，由于解剖形態(tài)的限制，成型后的膜片是有弧度的曲面。因此上述實驗在模擬臨床實際情況時，有一定的局限性。

本實驗的樣本是使用隱適美矯治器患者的上頜矯治器，SmartTrack膜片以患者牙齒的排列為模板進行熱壓處理，形成和患者牙齒排列情況相仿的矯治器。分離后該處矯治器分別得到部分矯治器膜片，利用三維測量儀逐一進行測量，并且每個位點反復測量3次。從實驗結(jié)果看，經(jīng)過熱壓成型后的膜片，其厚度均小于原始膜片厚度。中切牙的不同面厚度具有統(tǒng)計學差異，即同一牙位不同位點厚度不同，其中切端的厚度最厚，唇面和舌面不同位點的膜片厚度較為一致。尖牙唇面、舌面和切端的位點厚度均勻一致，三者無統(tǒng)計學差異，說明尖牙的不同位點的厚度較為均勻。中切牙與尖牙測量結(jié)果不一致，極有可能是因為選取的樣本中的尖牙唇面中1/3處，有一橢圓形粘接附件，影響熱壓成型后該處的膜片厚度。第二磨牙的咬合面和頰面的厚度相近，均較薄，腭面較厚，三者的均值和標準差具有統(tǒng)計學差異。說明同一牙位不同位點的膜片厚度不同。計算并統(tǒng)計中切牙、尖牙、第二磨牙位點厚度均值和標準差，發(fā)現(xiàn)三者之間具有統(tǒng)計學差異，其中第二磨牙和尖牙膜片厚度較厚，中切牙膜片較薄，不同牙位膜片的厚度不同。對于位點較厚的膜片，有可能是因為熱壓成型過程中膜片拉伸程度較??；而厚度較薄的膜片，在成型過程中拉伸程度較大。

3.4 膜片厚度對矯治力的影響

有學者認為，隱形矯治器產(chǎn)生的矯治力隨膜片厚度的增加而增大[12]。本研究中，中切牙的不同位點的厚度具有統(tǒng)計學差異，切端膜片最厚，由此推測，中切牙的頰面和舌面受力較小，切端受力較大。第二磨牙不同位點的厚度具有統(tǒng)計學差異，頰面和咬合面較薄，腭面較厚，由此推測頰面和咬合面受力較小，腭面受力較大。由于中切牙、尖牙和第二磨牙膜片的平均厚度具有統(tǒng)計學差異，不同牙位膜片厚度不同?？梢哉J為，矯治器置于口內(nèi)時，上頜第二磨牙和尖牙受到的應力較大，中切牙受到的應力較小。上頜中切牙的轉(zhuǎn)矩是冠唇向傾斜+7°，上頜尖牙的轉(zhuǎn)矩是冠舌向傾斜-7°，上頜第二磨牙的轉(zhuǎn)矩是冠舌向傾斜-9°[13]。由此推測，冠轉(zhuǎn)矩為正的牙齒，該部位矯治器膜片較??；而冠轉(zhuǎn)矩為負的牙齒，相對應的部位膜片越厚。

無托槽矯治器及矯治技術(shù)是當今國際口腔正畸臨床最前沿的技術(shù)，也是當今正畸臨床研究的熱點。本研究選擇最具有代表性的SmartTrack膜片作為研究對象，對其熱壓成型后的厚度進行了測量研究。這一研究對正畸臨床矯治方案的設(shè)計和正畸生物力學的研究具有一定參考價值。本實驗的局限性：實驗中僅抽取一名使用隱適美矯治器的患者作為研究對象，應隨機抽取多名不同錯頜畸形類型患者的矯治器作為實驗樣本。在實驗過程中選擇的測量位點較少，應在上下頜矯治器的所有牙位中均選擇不同位置的位點，反復多次測量不同位點的厚度。針對這些問題，有待在進一步深入研究中完善。

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