兩種正畸粘接劑粘接強度的體外實驗研究

劉剛 王銀龍 王元銀 胡露露

[摘要]目的：探究兩種正畸托槽粘接劑粘接強度及粘接劑殘留量的差異。方法：收集40顆正畸需要拔除的上頜第一前磨牙，隨機均分為2組，A組：光固化樹脂粘接劑組；B組：光固化樹脂加強型玻璃離子組。用萬能試驗機檢測各組托槽脫離牙面時的抗剪切強度（SBS），并在顯微鏡下觀察釉質(zhì)表面粘接劑殘留指數(shù)（ARI）及破壞情況。結(jié)果：A組的抗剪切強度為（12.30±2.55）MPa顯著高于B組的（9.13±1.18）MPa，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（t=5.049，P=0.000）。A組粘接劑殘留率大于B組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.013）。結(jié)論：去托槽時兩種粘接劑均不會造成釉質(zhì)表面的破壞，光固化樹脂粘接劑的粘接強度比光固化樹脂加強型玻璃離子高，但去除托槽后光固化樹脂粘接劑殘留在釉質(zhì)表面的量更多。

[關(guān)鍵詞]正畸；金屬托槽；粘接強度；粘接劑；ARI

[中圖分類號]R783.5 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]1008-6455（2018）05-0112-04

In-vitro Studies On Shear Bond Strength of Two Orthodontic Adhesive

LIU Gang，WANG Yin-long，WANG Yuan-yin，HU Lu-lu

（Stomatologic Hospital & College，Anhui Medical University，Key Lob. of Oral Diseases Research of Anhui Province， Hefei 230032，Anhui，China）

Abstract： Objective To investigate the difference of bonding strength and residue of binder between two kinds of orthodontic adhesive. Methods 40 orthodontic Maxillary first premolars which needed extracting were collected and randomly divided into 2 groups， group A： light-cure resin binder group， group B： light-cure resin-reinforced glass-ionomer group. The shear strength of each bracket was measured by universal testing machine. The residual index and damage of the enamel surface were observed under microscope. Results The shear strength of group A was （12.30 ± 2.55） MPa， which was significantly higher than that of group B （9.13 ± 1.18） MPa， the difference was statistically significant（t=5.049，P=0.000）. The residual rate of adhesive in group A was higher than that in group B（P=0.013）. Conclusion While removing bracket， the two kinds of binder did not cause the damage of enamel surface， the shear bond strength of light-cured resin binder was higher than that of light-cure resin-reinforced glass-ionomer， but light-cured resin binder residue on the enamel surface was more after removing the brackets.

Key words： orthodontics； metal brackets； shear bond strength； adhesive； ARI

固定矯治器中不銹鋼材質(zhì)的正畸托槽因其堅固耐用和價格優(yōu)勢為目前臨床上所常用。然而矯治過程中困擾正畸醫(yī)師的問題之一就是托槽的脫落，這不僅拖延了患者的矯治進(jìn)度，而且耗費醫(yī)師椅旁操作時間。托槽粘接劑是口腔正畸臨床最常用的材料之一，普遍應(yīng)用于托槽、頰管、帶環(huán)及各種正畸附件的粘接。性能良好的托槽粘接劑應(yīng)符合以下要求[1]：材料體積穩(wěn)定，有一定流動性，具有很強的粘接力抵抗口內(nèi)咀嚼、語言等產(chǎn)生的力量和耐受口腔內(nèi)復(fù)雜環(huán)境的腐蝕。國內(nèi)外學(xué)者一直在探索能增強牙體釉質(zhì)和金屬托槽穩(wěn)固粘接的方法。本實驗選擇目前臨床上常用的兩種托槽粘接劑與離體牙粘接，通過對粘接劑抗剪切力的測定，分析兩種粘接劑粘接強度，并通過觀察粘接劑殘留于釉質(zhì)上的量（粘接劑殘留指數(shù)，Adhesive remnant index， ARI）[2]，評價這兩種粘接劑對釉質(zhì)的影響。

1 資料和方法

1.1 一般資料：征得患者同意后，在安徽醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院口腔頜面外科收集近期1個月內(nèi)因正畸需要拔除的上頜第一前磨牙40顆，離體牙均來自于年齡18～22歲青少年（要求牙體釉質(zhì)層健康，無齲壞，無變色，無裂紋，無治療史，無釉質(zhì)發(fā)育不全，唇面釉質(zhì)無明顯磨耗），性別不限；刮除表面肉芽后保存在0.5%麝香草酚溶液中。將離體牙隨機均分為2組（每組20顆），A組：光固化樹脂粘接劑；B組：光固化樹脂加強型玻璃離子。

1.2 儀器與材料：上頜第一前磨牙金屬托槽（杭州3B），超硬石膏（廣州 博圣），光固化樹脂粘接劑（Grēngloo 美國KAVO），光固化樹脂增強型玻璃離子粘接劑（GC 日本富士），37%磷酸酸蝕劑（3M，美國），Elipar? S10 LED光固化燈（3M，美國），萬能試驗機（方圓儀器 濟南），恒溫箱（博迅 上海），光學(xué)顯微鏡（鳳凰 江西），人工唾液（信恒 東莞）。見圖1～3。

1.3 方法

1.3.1 托槽粘接方法

1.3.1.1 A組：將離體牙唇面用涂有無氟牙膏的橡皮杯清理，三用槍沖洗、吹干。在唇面臨床冠中心區(qū)域的位置涂布37%磷酸，酸蝕30s，沖洗吹干，直至釉質(zhì)表面呈白堊色后用小毛刷在釉質(zhì)表面涂布薄層滲透液，氣槍吹勻；托槽底板用酒精棉球擦拭吹干，涂布粘接劑，放置于牙齒唇面的冠中心位置，刮除周邊多余的粘接劑，托槽定位過程要求在30s內(nèi)完成，光照20s，完成粘接。

1.3.1.2 B組：將離體牙唇面用涂有無氟牙膏的橡皮杯清理，三用槍沖洗、吹干。在唇面臨床冠中心區(qū)域的位置涂布37%磷酸，酸蝕30s，沖洗吹干，托槽底板用酒精棉球擦拭吹干，同時將樹脂加強型玻璃離子粘接劑按粉液比1：1均勻調(diào)拌后取適量放置在于托槽底板，30s內(nèi)完成托槽定位，光照20s，完成粘接。整個操作過程由同一位熟練操作的醫(yī)師完成，各組托槽與底板均緊密均勻貼合。

1.3.2 實驗?zāi)Ｐ徒ⅲ簩⒄辰油胁鄣碾x體牙根垂直向插入長方體型超硬石膏塊中，只暴露解剖牙冠，待石膏硬固后備用（見圖4）。

1.3.3 抗剪切強度測試：將硬固后的模型浸泡在37℃的人工唾液24h后取出固定在萬能試驗機檢測每組粘接劑的抗剪切力強度（MPa）。剪切力方向為與牙長軸方向平行，拉力臂的移動速度為0.5mm/min，托槽脫落的瞬間，計算機記錄這一時刻拉力值（N）。托槽底板表面積是托槽切端弧長與齦合向?qū)挾鹊某朔e（mm2），本實驗所用托槽底板表面積均為3mm×3mm。計算抗剪切強度的公式為：抗剪切強度（MPa）=剪切力（N）/托槽底板面積（mm2）。

1.3.4 粘接劑殘留指數(shù)（ARI）：抗剪切實驗完成后托槽從牙面上脫離，將離體牙唇面放在10倍光學(xué)顯微鏡下觀察殘留的粘接劑，逐項分析兩組粘接劑在牙釉質(zhì)表面殘留情況等特點。ARI計數(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下：牙齒釉質(zhì)表面無粘接劑殘留，計數(shù)為0；粘接劑殘留面小于粘接面積50%，計數(shù)為1；粘接劑殘留面大于粘接面積50%，但未完全殘留，計數(shù)為2；整個粘接面都?xì)埩粽辰觿嫈?shù)為3。

1.3.5 統(tǒng)計學(xué)分析：對計量資料進(jìn)行正態(tài)性檢驗，服從正態(tài)分布時采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行統(tǒng)計描述，兩組間比較采用獨立樣本t檢驗。等級資料采用P50（P25，P75） 進(jìn)行統(tǒng)計描述，兩組間的比較采用Mann-Whitney U檢驗。采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，檢驗水準(zhǔn)α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 兩組粘接劑的抗剪切強度：A組的抗剪切強度為（12.30±2.55）MPa顯著高于B組的（9.13±1.18）MPa，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（t=5.049，P=0.000）。

2.2 光學(xué)顯微鏡下兩組釉質(zhì)表面形態(tài)：10倍光學(xué)顯微鏡下觀察托槽脫落后的釉質(zhì)表面，未發(fā)現(xiàn)明顯的釉質(zhì)損壞或斷裂。見圖5。

2.3 兩組粘接劑ARI計數(shù)比較：由表1可知，A組粘接劑殘留率大于B組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.013）。

3 討論

正畸托槽脫落的原因主要是由于促使牙齒發(fā)生移動的正畸力和口腔行使咀嚼功能時的咬合力，雖然力的大小方向和性質(zhì)有所不同，但大都屬于剪切力。因此，檢測其抗剪切強度[3]是本實驗的主要方法。正畸治療中矯治器托槽能達(dá)到5.6～7.8MPa的抗剪切強度即可滿足臨床需要[4]。目前臨床上常用的金屬托槽粘接劑有兩種，一種是光固化樹脂型粘接劑，另一種為光固化樹脂加強型玻璃離子。光固化樹脂型粘接劑主要由滲透液和光固化樹脂兩部分組成，使用時需保證嚴(yán)格隔濕。樹脂加強型玻璃離子[5]是由玻璃離子、酸性物質(zhì)、引發(fā)劑和樹脂有機單體等組成，兼?zhèn)淞瞬Ａщx子和復(fù)合樹脂的優(yōu)點，提高了其對酸性及潮濕環(huán)境的抵抗力[6]，并且有研究發(fā)現(xiàn)[7]酸蝕及表面適當(dāng)濕潤后其粘接強度會明顯增高。

然而口腔環(huán)境復(fù)雜，托槽的脫落不僅和粘接劑性能有關(guān)，還和其他很多因素[8]有關(guān)，如年齡、職業(yè)、牙位、飲食中所含酸性成分[9]以及粘接過程中的固化光源。Finnema等[10]通過meta分析發(fā)現(xiàn)，較長的光照時間可加固粘接劑粘接性能。本實驗采用照射20s是依據(jù)了Grēngloo光固化樹脂粘接劑的操作說明。本實驗中兩組粘接劑均可滿足臨床所需矯治力，但光固化樹脂粘接劑組抗剪切強度為（12.30±2.55）MPa大于樹脂增強型玻璃離子組的（9.13±1.18）MPa。這可能是因為光固化樹脂粘接劑在粘接前需要在酸蝕后的釉質(zhì)表面涂布滲透液，滲透液具有較高的流動性，可以滲透到釉質(zhì)微孔較深處，所以固化后可形成更強的機械嵌合力，可明顯提高粘接強度。臨床上弓絲入槽困難時強行入槽，托槽受到的力較大；深覆牙合、反牙合或鎖合時托槽常會遇到對合牙尖或切緣的干擾，雖然可以通過后牙墊高、平面導(dǎo)板等手段來解決，但是較強粘接性能的粘接劑也必不可少，所以使用光固化樹脂粘接劑，可降低托槽脫落風(fēng)險。

實驗中各組托槽分離牙面后斷裂面均出現(xiàn)在釉質(zhì)/粘接劑之間（如圖5）。齊素青等[11]認(rèn)為ARI和抗剪切強度之間是正相關(guān)關(guān)系，即高的ARI與較高的粘接強度是相一致的。實驗中光固化樹脂粘接劑組的粘接劑殘留率大于樹脂增強型玻璃離子組也證實了這個觀點。雖然釉質(zhì)表面的損傷并不僅僅是由粘接劑殘留率此單一因素所決定，釉質(zhì)自身狀況以及拆除托槽的方式也有一定的影響[12]，但是較高的ARI（2或3）粘接劑在拆除托槽后加大了去除的難度，并增加了對釉質(zhì)表面造成損傷的風(fēng)險。所以樹脂加強型玻璃離子ARI雖低，但其對釉質(zhì)表面保護(hù)更有利。臨床上醫(yī)師傾向于選擇對牙面損傷程度小且方便快捷地去除粘接劑的方法，這與所用器械的種類、轉(zhuǎn)速、摩擦劑、殘留量等均有關(guān)系，祝媛等[13]研究發(fā)現(xiàn)低速彎機+碳鎢車針低速磨除法在磨除多余粘接劑時更安全高效。矯治完成，去除托槽和殘留粘接劑后，釉質(zhì)表面更為粗糙，對外源性色素沉著也更加敏感，如果在前牙美學(xué)區(qū)，則對美觀效果影響較大。有研究表明[14]這兩種粘接系統(tǒng)均會對牙面顏色產(chǎn)生影響，致使牙面釉質(zhì)易著色，但兩者所產(chǎn)生的影響并無顯著差異。根據(jù)臨床經(jīng)驗，如果托槽在粘接后短時間內(nèi)脫落，則可能為粘接過程中釉質(zhì)表面處理不當(dāng)或未能在有限時間內(nèi)完成托槽定位等操作不當(dāng)所造成，也有可能是因為托槽粘接完成即刻入槽時承受過大的矯治力所致。因此本實驗選擇粘接后將實驗?zāi)Ｐ头胖迷?7℃恒溫人工唾液中24h，待粘接劑性能穩(wěn)定后測量[15]。不同底板結(jié)構(gòu)的托槽和相同的粘接劑結(jié)合，其粘接性能不盡相同，目前純鈦個性化正畸托槽的引入提高了托槽精確度，其底板與牙齒唇面形態(tài)高度一致，使得粘接劑厚度均勻，數(shù)據(jù)表達(dá)效果更佳[16]。本實驗選擇的托槽為杭州3B公司生產(chǎn)的不銹鋼直絲弓托槽，其底板為網(wǎng)狀型（見圖3）。該形狀底板存在倒凹區(qū)可容納部分粘接劑，形成倒凹固位，這可能是兩組粘接劑抗剪切強度均較高的原因。

本次實驗僅測試了兩種臨床常用粘接劑的抗剪切性能，有關(guān)自鎖托槽和陶瓷托槽與各種粘接劑結(jié)合的抗剪切性能還有待進(jìn)一步的實驗研究。兩種粘接劑在去粘接的過程中均不會使釉質(zhì)表面發(fā)生破壞，且都可滿足臨床所需的粘接強度。對于需要較強矯治力和易受到外力干擾的托槽，可選擇用粘接強度較大的光固化樹脂粘接劑，而一般牙位上的托槽，選擇粘接劑殘留率較低的樹脂加強型玻璃離子更方便。

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[收稿日期]2018-01-28 [修回日期]2018-04-12

編輯/朱婉蓉