Lock—loose托槽與傳統(tǒng)托槽摩擦力特性的比較研究

劉曉維　楊陸一　朱惠芳　等

[摘要] 目的 在干燥和人工唾液環(huán)境中測(cè)量Lock-loose托槽結(jié)扎中間翼和結(jié)扎全翼時(shí)與弓絲之間滑動(dòng)摩擦力和靜摩擦力的大小，并與傳統(tǒng)四翼托槽和自鎖托槽進(jìn)行對(duì)比。方法 應(yīng)用原子力顯微鏡觀察不銹鋼弓絲與不同托槽摩擦前后的表觀形貌。選用Lock-loose托槽、傳統(tǒng)四翼托槽和自鎖托槽，分別與0.406 4 mm、0.457 2 mm不銹鋼圓絲和0.457 2 mm×0.634 9 mm、0.482 6 mm×0.634 9 mm不銹鋼方絲組合，其中Lock-loose托槽使用結(jié)扎中間翼和結(jié)扎全翼兩種結(jié)扎方式。使用電子萬(wàn)能力學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)測(cè)量干燥和人工唾液兩種環(huán)境下弓絲在托槽內(nèi)滑動(dòng)的動(dòng)、靜摩擦力。結(jié)果 不同尺寸弓絲與不同托槽摩擦前后的表面粗糙度無(wú)明顯差異（P>0.05）；Lock-loose托槽結(jié)扎中間翼與4種弓絲組合的動(dòng)、靜摩擦力均接近于0，與傳統(tǒng)四翼托槽有明顯差異（P<0.05）；與0.457 2 mm×0.634 9 mm不銹鋼方絲組合時(shí)，Lock-loose托槽結(jié)扎全翼可以獲得最大動(dòng)、靜摩擦力，與傳統(tǒng)四翼托槽和自鎖托槽的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）；人工唾液環(huán)境中的摩擦力小于干燥環(huán)境中的摩擦力（P<0.05）。結(jié)論 Lock-loose托槽可以通過(guò)不同的結(jié)扎方式調(diào)節(jié)并獲得臨床所需的摩擦力，有效解決了低摩擦力與強(qiáng)支抗控制的矛盾問(wèn)題。

[關(guān)鍵詞] Lock-loose托槽； 摩擦力； 人工唾液； 正畸

[中圖分類(lèi)號(hào)] R 783.5 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [doi] 10.7518/hxkq.2014.06.009

矯治錯(cuò)畸形的本質(zhì)就是在力的作用下，通過(guò)矯治器對(duì)錯(cuò)位的牙齒施加適當(dāng)?shù)某C治力，使其向正確的方向和位置移動(dòng)，重建協(xié)調(diào)、穩(wěn)定、美觀的咬合關(guān)系。牙齒的移動(dòng)主要通過(guò)托槽和弓絲之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)完成。研究[1]發(fā)現(xiàn)，使牙齒移動(dòng)的力大約有50%用來(lái)克服托槽、弓絲、結(jié)扎絲之間的阻力，因此托槽和弓絲之間的摩擦力是影響矯治力的重要因素之一。如果忽略矯治過(guò)程中摩擦力的影響，則會(huì)導(dǎo)致支抗喪失和不良的牙齒移動(dòng)。

為了滿(mǎn)足正畸治療的不同階段及不同牙齒對(duì)摩擦力的不同需求，在LF（low friction and low force）托槽的理念下[2]，由吉林大學(xué)口腔醫(yī)院楊陸一將LF托槽的平底槽溝設(shè)計(jì)為槽溝帶有突脊的正畸托槽，命名為L(zhǎng)ock-loose托槽，并取得國(guó)家實(shí)用新型專(zhuān)利[3]。Lock-loose托槽在原有LF六翼托槽的基礎(chǔ)上將平底槽溝設(shè)計(jì)成峰形，并相應(yīng)增加托槽中間翼槽壁高度和托槽底厚度，希望可以在正畸過(guò)程中僅通過(guò)采用不同的結(jié)扎方式就可同時(shí)解決摩擦力和支抗控制的問(wèn)題?？谇坏耐僖涵h(huán)境是影響摩擦力的主要生物因素之一，但唾液環(huán)境對(duì)摩擦力的影響尚存爭(zhēng)議[4-5]。為進(jìn)一步研究Lock-loose托槽的摩擦力特性，本實(shí)驗(yàn)在干濕兩種條件下，比較結(jié)扎中間翼的Lock-loose托槽、結(jié)扎六翼的Lock-loose托槽、傳統(tǒng)四翼托槽以及自鎖托槽分別與不同的不銹鋼弓絲在彈性橡皮結(jié)扎圈結(jié)扎情況下的摩擦力特性，為其臨床應(yīng)用提供參考。

3 討論

3.1 Lock-loose托槽的摩擦力特性

Lock-loose托槽是在原有直絲托槽的基礎(chǔ)上將槽溝設(shè)計(jì)為突脊形狀，并未對(duì)原有直絲托槽所預(yù)制的數(shù)據(jù)做更改。由于Lock-loose托槽主要使用在后牙段，因此在關(guān)閉拔牙間隙時(shí)增加后牙支抗的同時(shí)，也可以通過(guò)托槽預(yù)成的轉(zhuǎn)矩來(lái)使牙齒的位置得以調(diào)整。Lock-loose托槽結(jié)扎中間翼時(shí)，因?yàn)橹虚g翼槽壁高度增加，橡皮圈與弓絲之間分離，槽溝形成管狀結(jié)構(gòu)，弓絲受到的結(jié)扎力極小[6]，使得弓絲與托槽之間的摩擦力減??；而結(jié)扎全翼時(shí)，則類(lèi)似傳統(tǒng)托槽的結(jié)扎方式，此時(shí)橡皮圈從側(cè)翼外側(cè)與托槽接觸，對(duì)弓絲產(chǎn)生一定的壓力。由于Lock-loose托槽全翼的周長(zhǎng)大于傳統(tǒng)四翼托槽全翼的周長(zhǎng)，而橡皮圈的周長(zhǎng)是一定的，因此Lock-loose托槽結(jié)扎全翼時(shí)弓絲與托槽間壓力大于傳統(tǒng)四翼托槽，由于摩擦力與結(jié)扎壓力成正比[7]，所以其摩擦力大于傳統(tǒng)托槽。雖然Moore等[8]認(rèn)為摩擦力隨著弓絲橫截面積的增加而增大，但是本研究所使用的4種弓絲在與Lock-loose托槽的組合中，由于（0.457 2 mm×0.634 9 mm方絲較0.482 6 mm×0.634 9 mm方絲更易發(fā)生變形，在相同橡皮圈結(jié)扎條件下，其與托槽的接觸面積更大，所以獲得了4種托槽—弓絲組合中最大的摩擦力。

在臨床正畸治療過(guò)程中，托槽沿弓絲滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力越大，牙齒移動(dòng)時(shí)所需矯治力就越大。在直絲弓矯治過(guò)程中，利用滑動(dòng)法關(guān)閉間隙時(shí)，需要弓絲在托槽和頰面管中自由滑動(dòng)，此時(shí)采用Lock-loose托槽結(jié)扎中間翼的方式，獲得弓絲與托槽間盡可能小的摩擦阻力，獲得較好臨床效果的同時(shí)，滿(mǎn)足了正畸輕力原則，患者疼痛感也明顯減輕[9-10]；而在最后的精細(xì)調(diào)整階段，臨床醫(yī)生通常希望加大個(gè)別牙齒托槽與弓絲間的摩擦力，以使牙齒在三維方向上得到精確的調(diào)整；再如臨床上用兩步法關(guān)閉間隙拉尖牙向遠(yuǎn)中移動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)不允許任何的支抗后牙移動(dòng)而發(fā)生支抗喪失時(shí)，支抗牙齒托槽和弓絲間的摩擦力需要足夠大[11]，此時(shí)可以采用Lock-loose托槽結(jié)扎全翼來(lái)獲得較大的摩擦力。

3.2 Lock-loose托槽對(duì)弓絲的影響

根據(jù)物理學(xué)原理，當(dāng)兩個(gè)接觸的固體之間發(fā)生相對(duì)移動(dòng)的時(shí)候，在其接觸面上會(huì)產(chǎn)生與其運(yùn)動(dòng)方向相反的摩擦力[12]，臨床上弓絲和托槽之間的摩擦力正是由于兩者之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起。Lock-loose托槽通過(guò)改變槽溝形狀來(lái)改變與弓絲之間的接觸面積，從而控制臨床所需的摩擦力大?。坏菍?duì)比弓絲與Lock-loose托槽、傳統(tǒng)四翼托槽和自鎖托槽摩擦前后表觀形貌可以發(fā)現(xiàn)，3種托槽對(duì)弓絲表面形貌的影響無(wú)明顯差異，可見(jiàn)Lock-loose托槽可在臨床推廣應(yīng)用。

3.3 干濕條件對(duì)摩擦力的影響

考慮到口腔的唾液環(huán)境，本研究同時(shí)測(cè)量了干燥和人工唾液環(huán)境下托槽與弓絲之間的動(dòng)靜摩擦力。由于唾液的潤(rùn)滑作用，人工唾液環(huán)境中同種托槽與弓絲之間的動(dòng)靜摩擦力均小于干燥環(huán)境下的摩擦力，且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），這與Cash等[13]的研究是一致的。

Lock-loose托槽具有靈活的摩擦力特性，采用不同結(jié)扎方式即可控制摩擦力的大小，既解決了傳統(tǒng)四翼托槽摩擦力變化范圍小，無(wú)法獲得多種摩擦力的缺點(diǎn)，又彌補(bǔ)了自鎖托槽在精確調(diào)整時(shí)無(wú)法提供足夠摩擦力的弊端；同時(shí)，Lock-loose托槽的操作方法簡(jiǎn)便，無(wú)需特殊工具，而成本遠(yuǎn)低于進(jìn)口托槽，更適合中國(guó)國(guó)情，有利于在臨床上推廣應(yīng)用。牙齒移動(dòng)是一個(gè)復(fù)雜的生物力學(xué)過(guò)程，托槽與弓絲之間的摩擦阻力只是牙齒受力的一部分，不能以單純摩擦力的大小來(lái)說(shuō)明牙齒受力的大小和移動(dòng)的快慢，而本實(shí)驗(yàn)只是對(duì)牙齒移動(dòng)中摩擦力部分進(jìn)行初步研究。此外，本實(shí)驗(yàn)部分地模擬了口腔環(huán)境，在一定程度上反映了口腔環(huán)境中的摩擦力狀況，但是唾液外的其他生物因素，例如肌力、咬合力、牙周組織、牙齒移動(dòng)方式、咀嚼等也會(huì)影響正畸摩擦力，因此要反映真實(shí)口腔環(huán)境中的摩擦力狀況，仍需進(jìn)一步研究。在后續(xù)研究中，筆者將對(duì)不同結(jié)扎方式對(duì)摩擦前后的弓絲與托槽表面形貌的影響做更加深入全面的研究。此外，本研究所使用托槽槽溝底峰高為0.39 mm，以后將針對(duì)不同峰高的托槽進(jìn)行摩擦力研究，從而獲得最佳的峰高高度并應(yīng)用于臨床。

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（本文編輯 吳愛(ài)華）