不同粘接劑去除方式對(duì)釉質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)及托槽抗剪切粘接強(qiáng)度的影響

劉光俊，馬錦錦，陶珂金，江 靜，馮劍穎, 2

正畸托槽的粘接是固定矯治技術(shù)中較為關(guān)鍵的步驟。正畸治療結(jié)束后，托槽及牙面殘留的粘接劑需要被安全高效地清除，以盡可能地恢復(fù)牙釉質(zhì)的初始狀態(tài)[1]。然而在臨床去除殘留粘接劑的過(guò)程中，牙釉質(zhì)會(huì)不可避免地受到損傷，表現(xiàn)為釉質(zhì)厚度不同程度地減少以及表面粗糙度的增加，使得菌斑更易附著于牙面，從而導(dǎo)致釉質(zhì)的脫礦或色素的沉積[2-3]，此外，受損的釉質(zhì)表面還會(huì)影響托槽的粘接強(qiáng)度[4]，因此，選擇一種合理有效的粘接劑去除方法至關(guān)重要。目前，牙面殘留粘接劑的去除方法主要包括機(jī)械磨除、超聲及激光等，不同方法的優(yōu)缺點(diǎn)觀點(diǎn)尚不統(tǒng)一[5-6]，本研究擬將臨床上5種常見(jiàn)的機(jī)械處理方法進(jìn)行比較，為正畸臨床粘接劑的去除提供參考。

1 材料與方法

1.1 離體牙的收集

收集2021年6月至2021年9月在浙江中醫(yī)藥大學(xué)附屬口腔醫(yī)院頜面外科因正畸治療需要拔除的前磨牙66顆，所有患者知情同意(倫理審批號(hào)：202103-06)。納入標(biāo)準(zhǔn)：無(wú)齲壞、無(wú)缺損、無(wú)裂紋；患者年齡14～20歲。去除牙根面殘余牙周組織及牙石，置于4 ℃麝香草酚溶液中備用，儲(chǔ)存時(shí)間30 d以內(nèi)。

1.2 樣本制備與分組

1.2.1 樣本制備 離體牙頰面用拋光刷和無(wú)氟無(wú)油的浮石拋光10 s，35%磷酸凝膠酸蝕20 s，氣槍沖洗10 s，吹干至表面呈白堊色，將制備好的預(yù)成樹(shù)脂填充模板(長(zhǎng)4 mm×寬3 mm×厚1 mm)置于離體牙臨床冠中心，填充正畸粘結(jié)樹(shù)脂(Transbond-XT，3M，美國(guó))至與模板表面齊平，光固化20 s。制備好后(圖1)將樣本37 ℃恒溫水浴1周。

圖1 定量樹(shù)脂離體牙Fig.1 Isolated tooth with quantitative resin

1.2.2 樣本分組 將66顆離體牙隨機(jī)分成6組，每組11顆，按組別分別進(jìn)行以下表面處理。A組：牙面不做任何處理；B組：金剛砂車針(TR-13EF，馬尼，日本)磨除；C組：綠砂石(PC-13，松風(fēng)，日本)磨除；D組：慢速碳化鎢鉆(RA-5，施崴特，美國(guó))磨除；E組：慢速碳化鎢鉆磨除，后用拋光杯(TPC，美國(guó))拋光；F組：慢速碳化鎢鉆磨除，后用硅粒子(松風(fēng)，日本)拋光。用上述方法去除牙面殘留粘接劑并記錄從開(kāi)始處理牙面到操作結(jié)束所用的時(shí)間。去凈標(biāo)準(zhǔn)為肉眼見(jiàn)牙面無(wú)粘接劑殘留。每組選取1顆牙進(jìn)行掃描電鏡檢測(cè)，剩余10顆進(jìn)行表面粗糙度、抗剪切粘接強(qiáng)度(shear bond strength，SBS)檢測(cè)。

1.3 掃描電鏡檢測(cè)

各組樣本經(jīng)超聲清洗、烘干、噴金后，在掃描電鏡(SU8010，日本)下進(jìn)行觀察、拍片。

1.4 表面粗糙度檢測(cè)

將離體牙固定在載物夾具上，表面粗糙度輪廓儀(Time3200，中國(guó))曲面?zhèn)鞲衅饔|針置于處理過(guò)的區(qū)域內(nèi)，設(shè)定測(cè)量方向與被測(cè)牙面垂直，取樣長(zhǎng)度0.25 mm，評(píng)定長(zhǎng)度為1.25 mm，通過(guò)觸針在牙面的滑動(dòng)得出牙表面粗糙度值。

1.5 SBS檢測(cè)

6組樣本經(jīng)超聲清洗后，分別于頰側(cè)臨床冠中心粘接金屬托槽(TOMY，日本)，托槽底板面積12.09 mm2，37 ℃恒溫水浴24 h后取出離體牙，將其固定于萬(wàn)能力學(xué)測(cè)試儀(FR-108，上海發(fā)瑞儀器，中國(guó))金屬夾具上(圖2)，結(jié)扎絲固定托槽四翼，控制加力方向使之平行于牙齒的頰面，以2 mm/min的速度加力，記錄抗剪切力值，SBS的計(jì)算公式如下：SBS=抗剪切力/托槽底板面積。

圖2 萬(wàn)能力學(xué)測(cè)試儀載具Fig.2 Universal mechanical tester fixture

1.6 粘接劑殘留指數(shù)(adhesive residual index，ARI)記錄

用10倍體式顯微鏡(F12，萊卡，德國(guó))觀察托槽脫落后牙釉質(zhì)表面的殘余粘接劑量，進(jìn)行評(píng)估分級(jí)，計(jì)算ARI。評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)：1分，無(wú)殘余粘接劑；2分，殘余粘接劑量小于原粘接面積的10%；3分，原粘接面積有10%～90%的粘接劑殘留；4分，原粘接面積有90%以上的粘接劑殘留；5分，所有粘接劑都?xì)埩粼谟再|(zhì)表面。

1.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)使用SPSS 25.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，對(duì)操作時(shí)間、牙面粗糙度、SBS進(jìn)行單因素方差分析；對(duì)ARI計(jì)分進(jìn)行Kruskal-Wallis檢驗(yàn)。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 殘留粘接劑去除時(shí)間

各組牙面殘留粘接劑去除時(shí)間如表1所示。B組去除時(shí)間最短，E組去除時(shí)間最長(zhǎng)；單因素方差分析顯示，除B、C組無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)外，其余組間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

表1 各組牙面殘余粘接劑去除時(shí)間Tab.1 Removal time of residual adhesive on tooth surface in each group min

2.2 牙釉質(zhì)表面微觀形態(tài)觀察

各組掃描電鏡結(jié)果如圖3所示。A組：釉質(zhì)表面平整光潔；B組：釉質(zhì)表面有更明顯機(jī)械劃痕及少量粘接劑殘留；C組：釉質(zhì)表面有明顯機(jī)械劃痕及少量粘接劑殘留；D組：釉質(zhì)表面形態(tài)不規(guī)則，有多數(shù)深淺不一的缺損；E組：釉質(zhì)表面部分不規(guī)則，有少量深淺不一的缺損；F組：釉質(zhì)表面大部平整，有少量細(xì)小劃痕。

A～F：A～ F組釉質(zhì)表面微觀形態(tài)；黑色箭頭表示機(jī)械劃痕，白色箭頭表示粘接劑殘留

2.3 表面粗糙度及SBS結(jié)果

比較各組牙面粗糙度及SBS值結(jié)果發(fā)現(xiàn)，處理組中，F(xiàn)組的牙面粗糙度最小，與A組無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)，其余各組牙面均較A組粗糙，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；D組SBS值最大，除F組外，其余各組SBS均明顯高于A組(P<0.05)(表2)。

表2 表面粗糙度及抗剪切粘接強(qiáng)度結(jié)果比較Tab.2 Comparison of surface roughness and shear bond strength in each group

2.4 ARI結(jié)果

各組牙面ARI分布及統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表3，評(píng)分在3～5分范圍內(nèi)出現(xiàn)的頻率較高，卡方檢驗(yàn)顯示各組間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)意義(P>0.05)。

表3 各組牙面ARI比較Tab.3 Comparison of ARI in each group

3 討 論

固定正畸結(jié)束后，牙面殘留粘接劑如何合理有效地去除一直是臨床探索的問(wèn)題。牙釉質(zhì)經(jīng)酸蝕后，粘接劑可滲入到釉質(zhì)層[7]，而釉質(zhì)層的硬度低于所用研磨材料的硬度(金剛砂、綠砂石和碳鎢鋼等)[8]，臨床上大部分粘接劑去除器械在去除殘留粘接劑時(shí)會(huì)造成釉質(zhì)的缺損，目前尚未有技術(shù)可以在不損傷牙釉質(zhì)表面的情況下去除牙面殘留粘接劑。Koprowski等[9]通過(guò)計(jì)算機(jī)斷層攝影評(píng)估正畸治療后釉質(zhì)損失量發(fā)現(xiàn)，清除殘留粘接劑后牙釉質(zhì)厚度減少約125 μm。因此要注意在現(xiàn)有條件基礎(chǔ)上最大限度地減少釉質(zhì)損傷。

釉質(zhì)表面微觀結(jié)構(gòu)可以通過(guò)掃描電鏡來(lái)定性觀察，同時(shí)也可通過(guò)表面粗糙度測(cè)試儀、光學(xué)或接觸輪廓儀等設(shè)備來(lái)定量檢測(cè)，以確定不同的粗糙度參數(shù)，其評(píng)定參數(shù)主要包括輪廓算術(shù)平均偏差(Ra)、微觀不平度十點(diǎn)高度(Rz)、輪廓最大高度(Ry)，其中輪廓算術(shù)平均偏差作為光滑和半光滑表面最常用的粗糙度參數(shù)，已在多數(shù)研究中得到應(yīng)用[10]，本實(shí)驗(yàn)通過(guò)掃描電鏡及表面輪廓算術(shù)平均偏差來(lái)綜合評(píng)定5種不同粘接劑去除方式對(duì)釉質(zhì)表面的影響。

粘接劑的最佳處理方式應(yīng)綜合考量釉質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)變化及器械的去除效率。由于受到加力方式、角度和粘接劑厚度等因素影響，去除后托槽牙面殘留粘接劑的面積和厚度有較大隨機(jī)性，為減小實(shí)驗(yàn)誤差，本研究采用樹(shù)脂定量模板實(shí)現(xiàn)離體牙表面粘接劑面積和厚度的一致性。以往的研究表明，金剛砂車針具有較高去除效率，但釉質(zhì)損失量較大，不適用于臨床上粘接劑的去除[11]；另有研究顯示，無(wú)論是使用高速鎢鋼鉆還是低速鎢鋼鉆，都會(huì)使釉質(zhì)表面出現(xiàn)不規(guī)則損傷，且高速鎢鋼鉆會(huì)造成更大的釉質(zhì)損傷[12-13]。在本研究中，金剛砂車針及綠砂石相較于慢速鎢鋼鉆具有更高的去除效率，但單獨(dú)使用這三種去除方式均發(fā)現(xiàn)釉質(zhì)表面出現(xiàn)不同程度的機(jī)械劃痕及不規(guī)則缺損，而增加拋光步驟后可改善上述情況。Vidor等[14]通過(guò)比較鎢鋼鉆去除粘接劑后是否進(jìn)行拋光發(fā)現(xiàn)，鎢鋼鉆聯(lián)合氧化鋁膏拋光對(duì)釉質(zhì)的損傷較小且效率較高。因此，器械磨除殘余粘接劑增加拋光步驟很有必要。

目前，常用的牙面拋光裝置包括硅粒子、拋光杯等，硅粒子作為一種內(nèi)含硅橡膠和高密度氧化鋁粒子的打磨材料，其硬度介于釉質(zhì)和樹(shù)脂之間，是具有打磨、拋光雙重功能的臨床拋光材料[15]，鈕曄等[16]將鎢鋼鉆、金剛砂鉆及硅粒子單獨(dú)或聯(lián)合使用并進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)使用硅粒子對(duì)釉質(zhì)損傷最小，但去除效率最低，聯(lián)合使用高速鎢鋼鉆和硅粒子可取得更好的效果。本研究發(fā)現(xiàn)，慢速鎢鋼鉆在配合硅粒子拋光后，牙面不規(guī)則形態(tài)明顯改善，相較于使用拋光杯組，其效率更高、表面粗糙度更低，該結(jié)果也證實(shí)了Pinzan-Vercelino等[17]的觀點(diǎn)。因此，慢速鎢鋼鉆處理牙面后配合硅粒子拋光更適用于臨床。

本研究設(shè)計(jì)了托槽再粘接步驟，通過(guò)SBS和ARI評(píng)估托槽的再粘接強(qiáng)度。托槽的粘接強(qiáng)度受諸多因素的影響，如粘接劑類型、托槽類型、托槽底板的處理方法、釉質(zhì)表面形態(tài)等[4,18-20]。本實(shí)驗(yàn)以釉質(zhì)表面形態(tài)為研究變量，由同一人選擇同樣的粘接劑和全新托槽進(jìn)行粘接，以最大限度保證結(jié)果的客觀性。相關(guān)研究表明，托槽的最低粘接強(qiáng)度范圍為6～8 MPa[21]，防止托槽脫落的最佳粘接強(qiáng)度為14 MPa[22]。在本研究中，各實(shí)驗(yàn)處理組的SBS均值在10.05 ～16.61 MPa，其中慢速碳鎢鋼鉆處理后的SBS最高；ARI指數(shù)作為衡量粘接劑與釉質(zhì)表面粘接效果的輔助指標(biāo)，可以間接評(píng)價(jià)粘接劑粘接強(qiáng)度和斷裂面位置，ARI指數(shù)越高，斷裂面越靠近托槽粘接劑界面，托槽的去除越安全。在本實(shí)驗(yàn)中，各處理方法的ARI計(jì)分集中在3～5分，表明5組托槽脫落的斷裂面形式相似，在達(dá)到托槽正常粘接強(qiáng)度的前提下，粘接劑與牙面之間的粘接力較安全，從而降低了釉質(zhì)剝脫的危險(xiǎn)。以上的結(jié)果表明托槽再粘接前使用慢速碳鎢鋼鉆去除殘留的粘接劑可產(chǎn)生安全、可靠的粘接強(qiáng)度，雖缺少了前述實(shí)驗(yàn)硅粒子拋光的步驟，但對(duì)于臨床上意外脫落或需再定位的托槽，此處理方式可做參考。

口內(nèi)是一個(gè)復(fù)雜的環(huán)境，本實(shí)驗(yàn)在體外評(píng)價(jià)牙面經(jīng)不同方法處理后的釉質(zhì)微觀變化及粘接性能，具有一定的局限性。目前對(duì)于最佳的粘接劑去除方式更多聚焦于去除工具上的差異，而對(duì)粘接劑本身的材料學(xué)特性研究較少，一些學(xué)者嘗試在正畸粘接劑材料中添加氟化物以促進(jìn)釉質(zhì)的再礦化，這為托槽拆除后的齲病預(yù)防提供了新思路[23]。未來(lái)，對(duì)于正畸粘接劑及其最佳的去除方式仍需進(jìn)一步探索。

4 結(jié) 論

在牙面殘留粘接劑去除方法中，金剛砂車針及綠砂石雖有較高的去除效率，但對(duì)釉質(zhì)損傷較大；慢速鎢鋼鉆配合硅粒子拋光后可有效改善釉質(zhì)表面粗糙度，且去除效率在可接受范圍；以上5種牙面處理方式均能滿足托槽的再粘接要求，其中慢速鎢鋼鉆處理后的牙面托槽SBS最高，臨床醫(yī)生可根據(jù)情況選擇適宜的粘接劑去除方式。