不同檢測(cè)方法對(duì)正畸橡皮圈性能的影響

魏海榮，蘇健，楊曉慶，盧世松

北京市醫(yī)療器械檢驗(yàn)所 （北京 101111）

自20世紀(jì)90年代以來(lái)，我國(guó)兒童與青少年的錯(cuò)頜畸形發(fā)病率不斷增高，據(jù)2002年傅明魁等針對(duì)全國(guó)25 392名兒童和青少年進(jìn)行的錯(cuò)合畸形發(fā)病率的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，我國(guó)兒童與青少年的錯(cuò)合畸形發(fā)病率為67.82%[1]。隨著正畸治療需求的增加，口腔正畸治療已在我國(guó)廣泛地開(kāi)展起來(lái)。接受正畸治療的患者中，約60%需要進(jìn)行拔牙，且大多存在向遠(yuǎn)中拉動(dòng)尖牙和關(guān)閉間隙的過(guò)程。

向遠(yuǎn)中拉動(dòng)尖牙和關(guān)閉拔牙間隙，一般均在0.019英寸×0.025英寸的不銹鋼方絲上進(jìn)行[2]，通常使用的加力部件為包括結(jié)扎橡皮圈（主動(dòng)結(jié)扎）、鏈狀橡皮圈和鎳鈦拉簧。利用結(jié)扎橡皮圈進(jìn)行主動(dòng)結(jié)扎關(guān)閉間隙的方法是由McLaughlin、Bennett和Trivisi 3人提出的，該方法隨著MBT直絲弓矯治技術(shù)的快速推廣，及在達(dá)到移動(dòng)牙齒和關(guān)閉間隙效果的同時(shí)，結(jié)扎橡皮圈和鏈狀橡皮圈具有的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，而被廣泛應(yīng)用于臨床。

如何對(duì)正畸橡皮圈進(jìn)行性能檢測(cè)并做出合理的評(píng)價(jià)具有十分重要的理論和實(shí)踐意義。本研究從結(jié)扎橡皮圈斷裂延伸率與實(shí)驗(yàn)長(zhǎng)度的關(guān)系、初始變形拉伸力與平衡時(shí)間的關(guān)系以及不同拉伸過(guò)程對(duì)初始變形拉伸力的影響3個(gè)方面進(jìn)行測(cè)試，以明確檢測(cè)方法對(duì)正畸橡皮圈性能的影響，為正畸橡皮圈的性能檢測(cè)方法及結(jié)果評(píng)價(jià)提供一定的理論依據(jù)。

1 結(jié)扎橡皮圈斷裂延伸率與實(shí)驗(yàn)長(zhǎng)度的關(guān)系

1.1 實(shí)驗(yàn)步驟

斷裂延伸率是衡量結(jié)扎橡皮圈機(jī)械性能的一個(gè)重要指標(biāo)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)初始狀態(tài)的規(guī)定不同，檢測(cè)的結(jié)果就會(huì)不同。本研究分別以直徑（即自由懸掛狀態(tài)）為初始實(shí)驗(yàn)長(zhǎng)度和周長(zhǎng)/2（即拉直狀態(tài)）為初始實(shí)驗(yàn)長(zhǎng)度進(jìn)行了斷裂延伸率的測(cè)試。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程采用3M公司生產(chǎn)的結(jié)扎橡皮圈，樣品信息見(jiàn)表1。

表1 實(shí)驗(yàn)用結(jié)扎橡皮圈樣品信息

1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，初始實(shí)驗(yàn)長(zhǎng)度分別為直徑（即自由懸掛狀態(tài)）和周長(zhǎng)/2（即拉直狀態(tài)）時(shí)，兩者斷裂延伸長(zhǎng)度的結(jié)果之差基本為定值，通過(guò)數(shù)據(jù)的計(jì)算可以得出，差值約為（周長(zhǎng)/2-直徑）；對(duì)于不同規(guī)格型號(hào)的樣品，也滿(mǎn)足此規(guī)律，見(jiàn)圖1～2。因此，初始狀態(tài)對(duì)于斷裂延伸長(zhǎng)度的影響僅在于初始實(shí)驗(yàn)長(zhǎng)度的不同，如果從實(shí)際應(yīng)用角度出發(fā)，以直徑（即自由懸掛狀態(tài)）為初始實(shí)驗(yàn)長(zhǎng)度時(shí)，在拉伸過(guò)程中，拉力機(jī)會(huì)有一小段時(shí)間的空載過(guò)程，即樣品在被拉至周長(zhǎng)/2之前，是不受到力的作用的；以周長(zhǎng)/2作為初始實(shí)驗(yàn)長(zhǎng)度進(jìn)行拉伸時(shí)，樣品的受力狀態(tài)滿(mǎn)足斷裂延伸率的定義公式。因此，本研究認(rèn)為，以周長(zhǎng)/2作為初始實(shí)驗(yàn)長(zhǎng)度進(jìn)行拉伸，具有較合理的實(shí)際應(yīng)用意義。

圖1 樣品1斷裂長(zhǎng)度與實(shí)驗(yàn)長(zhǎng)度關(guān)系圖

2 初始變形拉伸力與平衡時(shí)間的關(guān)系

2.1 實(shí)驗(yàn)步驟

圖2 樣品2斷裂長(zhǎng)度與實(shí)驗(yàn)長(zhǎng)度關(guān)系圖

作為衡量結(jié)扎橡皮圈機(jī)械性能的一個(gè)重要指標(biāo)，初始變形拉伸力值的確定也十分必要。在測(cè)量過(guò)程中，由于拉伸變形后的平衡時(shí)間對(duì)拉伸力值有著較大的影響，因此實(shí)驗(yàn)中分別記錄了平衡時(shí)間0～180 s的拉伸力值，從而確定了變形拉伸力值與平衡時(shí)間的關(guān)系曲線(xiàn)圖。

實(shí)驗(yàn)依舊采用表1所示的樣品。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在拉伸結(jié)束后初始的平衡階段，初始變形拉伸力值有著較大的波動(dòng)，剛開(kāi)始有一小段時(shí)間的力值增大過(guò)程，進(jìn)而隨著平衡時(shí)間的延長(zhǎng)，力值出現(xiàn)了逐步減小的過(guò)程；從平衡時(shí)間為30 s開(kāi)始，樣品變形拉伸力的減小速度逐漸變緩，在平衡時(shí)間達(dá)到120 s時(shí)，樣品的變形拉伸力基本達(dá)到平衡狀態(tài)；對(duì)于不同規(guī)格型號(hào)的樣品，也滿(mǎn)足此規(guī)律。變形拉伸力值與平衡時(shí)間的關(guān)系曲線(xiàn)圖見(jiàn)圖3～4。因此，本研究認(rèn)為，在測(cè)定初始變形拉伸力的過(guò)程中，將測(cè)試結(jié)束后平衡30 s時(shí)的力值作為初始變形拉伸力值，較將測(cè)試結(jié)束即刻的力值作為初始變形拉伸力值，更具有更實(shí)際的應(yīng)用意義。

圖3 樣品1變形拉伸力與平衡時(shí)間關(guān)系圖

3 拉伸過(guò)程對(duì)初始變形拉伸力的影響

3.1 實(shí)驗(yàn)步驟

在測(cè)量過(guò)程中，不同的拉伸過(guò)程將對(duì)初始拉伸變形力產(chǎn)生較大的影響。實(shí)驗(yàn)中分別測(cè)試了橡皮鏈以100 mm/min拉至3倍樣品長(zhǎng)度保持（30±2） s時(shí)的拉伸力值，和以100 mm/min拉至4倍樣品長(zhǎng)度保持5 s，再以100 mm/min的速度放松至3倍樣品長(zhǎng)度保持（30±2）s時(shí)的拉伸力值。

圖4 樣品2變形拉伸力與平衡時(shí)間關(guān)系圖

實(shí)驗(yàn)采用3M公司生產(chǎn)的橡皮鏈，試樣信息見(jiàn)表2，實(shí)驗(yàn)中采用5個(gè)環(huán)長(zhǎng)度作為實(shí)驗(yàn)長(zhǎng)度。

表2 實(shí)驗(yàn)用橡皮鏈樣品信息

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，將橡皮鏈以100 mm/min首先拉伸至4倍實(shí)驗(yàn)長(zhǎng)度時(shí)，樣品發(fā)生彈性變形，再恢復(fù)至3倍實(shí)驗(yàn)長(zhǎng)度時(shí)，樣品的拉伸力值較直接被拉至3倍實(shí)驗(yàn)長(zhǎng)度的拉伸力值小很多；同時(shí)可以看出，橡皮鏈直接被拉至3倍實(shí)驗(yàn)長(zhǎng)度保持（30±2）s時(shí)的拉伸力值具有一定的波動(dòng)性，而將橡皮鏈以100 mm/min拉至4倍實(shí)驗(yàn)長(zhǎng)度保持5 s，再以100 mm/min的速度放松至3倍實(shí)驗(yàn)長(zhǎng)度保持（30±2）s時(shí)的拉伸力值具有很好的穩(wěn)定性。變形拉伸力值與拉伸過(guò)程的關(guān)系見(jiàn)圖5。

圖5 變形拉伸力值與拉伸過(guò)程關(guān)系圖

4 小結(jié)

在斷裂延伸率的測(cè)試過(guò)程中，初始狀態(tài)對(duì)于斷裂延伸長(zhǎng)度的影響，僅在于初始實(shí)驗(yàn)長(zhǎng)度的不同；從實(shí)際應(yīng)用的角度考慮出發(fā)，以周長(zhǎng)/2作為初始長(zhǎng)度進(jìn)行拉伸測(cè)定斷裂延伸率，則具有相對(duì)較合理的實(shí)際應(yīng)用意義，對(duì)于不同規(guī)格型號(hào)的樣品，同樣滿(mǎn)足此規(guī)律。

在初始變形拉伸力與平衡時(shí)間的關(guān)系測(cè)試中，平衡時(shí)間從30 s開(kāi)始，樣品變形拉伸力的減小逐漸變緩，在平衡時(shí)間達(dá)到120 s時(shí)，樣品的變形拉伸力基本達(dá)到平衡狀態(tài)；因此，將測(cè)試結(jié)束后平衡30 s時(shí)的力值作為初始變形拉伸力值較將測(cè)試結(jié)束即刻的力值作為初始變形拉伸力值更具有更實(shí)際的應(yīng)用意義，對(duì)于不同規(guī)格型號(hào)的樣品，同樣滿(mǎn)足此規(guī)律。

從不同拉伸過(guò)程對(duì)拉伸力的影響可以看出，橡皮鏈拉至3倍實(shí)驗(yàn)長(zhǎng)度保持（30±2）s時(shí)的拉伸力值具有一定的波動(dòng)性；而將橡皮鏈以100 mm/min拉至4倍實(shí)驗(yàn)長(zhǎng)度保持5 s，再以100 mm/min的速度放松至3倍實(shí)驗(yàn)長(zhǎng)度保持（30±2）s時(shí)的拉伸力值具有很好的穩(wěn)定性。