張麗雯，宋立濱，張 瑾，徐寶華

?頜面美容?

五翼托槽與自鎖托槽滑動(dòng)摩擦力的比較研究

張麗雯1，宋立濱2，張 瑾1，徐寶華1

（1.中日友好醫(yī)院口腔醫(yī)學(xué)中心正畸科 北京 100029 ；2. 清華大學(xué)精密儀器與機(jī)械學(xué)系 北京 100084）

目的：比較研究徐氏五翼托槽在兩種結(jié)扎方式時(shí)和Damon Q自鎖托槽沿弓絲滑動(dòng)時(shí)摩擦力的變化特點(diǎn)，從而指導(dǎo)臨床應(yīng)用。方法：選擇徐氏五翼托槽低摩擦結(jié)扎和傳統(tǒng)結(jié)扎以及Damon Q自鎖托槽，使用自主研發(fā)設(shè)計(jì)的摩擦力測(cè)試儀測(cè)量不同弓絲與托槽組合時(shí)，滑動(dòng)摩擦力的大小及變化特點(diǎn)。結(jié)果：五翼托槽低摩擦結(jié)扎和Doman Q自鎖托槽與不同弓絲間的滑動(dòng)摩擦力無(wú)顯著性差異，五翼托槽傳統(tǒng)結(jié)扎時(shí)摩擦力顯著高于低摩擦結(jié)扎。結(jié)論：牙齒排齊階段，使用徐氏五翼托槽低摩擦結(jié)扎可以加快牙齒排齊速度；利用滑動(dòng)法關(guān)閉拔牙間隙時(shí)，前牙五翼傳統(tǒng)結(jié)扎及后牙齒低摩擦結(jié)扎，可以降低滑動(dòng)摩擦力，同時(shí)更好地控制前牙轉(zhuǎn)矩。

摩擦力；自鎖托槽；五翼托槽；正畸；牙齒移動(dòng)

自1989年Bennett和Mclaughlin[1]提出滑動(dòng)直絲弓技術(shù)以來(lái)，滑動(dòng)直絲弓技術(shù)已成為當(dāng)今國(guó)際口腔正畸臨床上的主流技術(shù)，滑動(dòng)直絲弓技術(shù)以其簡(jiǎn)捷、高效、快速的特點(diǎn)，獲得各國(guó)正畸醫(yī)生的認(rèn)同。在應(yīng)用滑動(dòng)直絲弓技術(shù)時(shí)，如何降低托槽槽溝與弓絲間的滑動(dòng)摩擦力便成為正畸學(xué)者研究的熱點(diǎn)。徐寶華等[2]在東方人牙頜模型、顱面結(jié)構(gòu)試驗(yàn)測(cè)量的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)研發(fā)出適用于東方人的個(gè)性化滑動(dòng)直絲弓矯治技術(shù)，并研發(fā)出可以實(shí)現(xiàn)低摩擦輕力結(jié)扎和對(duì)牙齒更好控制力的徐氏五翼托槽[3]，當(dāng)實(shí)行三翼結(jié)扎時(shí)，槽溝與弓絲間為低摩擦力狀態(tài)，有利于弓絲在槽溝中滑動(dòng)（見(jiàn)圖1），當(dāng)實(shí)行五翼結(jié)扎時(shí)，托槽與弓絲間為常規(guī)結(jié)扎方式，有利于弓絲對(duì)牙齒的精細(xì)調(diào)整（見(jiàn)圖2）。本實(shí)驗(yàn)旨在比較研究徐氏五翼托槽在兩種結(jié)扎方式時(shí)和Damon Q自鎖托槽沿弓絲滑動(dòng)時(shí)摩擦力的變化特點(diǎn)，從而指導(dǎo)臨床應(yīng)用。

1 材料和方法

1.1 材料：選擇Damon Q自鎖托槽（Ormco公司，美國(guó)）、徐氏五翼托槽（西湖公司，中國(guó)）配合美國(guó)Ormco公司的彈力結(jié)扎圈分別進(jìn)行三翼結(jié)扎和五翼結(jié)扎，兩種托槽牙位選擇上頜第二雙尖牙，槽溝尺寸均為0.022英寸系統(tǒng)，兩種托槽均預(yù)置2°軸傾角。弓絲選擇0.014英寸超彈性鎳鈦圓絲（非凡公司，德國(guó)）、0.016×0.022英寸鎳鈦方絲（非凡公司，德國(guó)）、0.019×0.025英寸不銹鋼方絲（3M，美國(guó)）。

1.2 摩擦力體外實(shí)驗(yàn)測(cè)試裝置：該摩擦力測(cè)試裝置由清華大學(xué)精密儀器與機(jī)械學(xué)系實(shí)驗(yàn)室自主研發(fā)設(shè)計(jì)，分為托槽及弓絲調(diào)節(jié)裝置、弓絲牽引裝置、數(shù)據(jù)采集和處理裝置三部分。通過(guò)弓絲角度旋轉(zhuǎn)臺(tái)調(diào)整弓絲與托槽的傾斜成角，使用弓絲牽引裝置牽引弓絲在托槽槽溝中以規(guī)定速度滑動(dòng)，通過(guò)拉應(yīng)力傳感器測(cè)量受力大小，并將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，通過(guò)專用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)，再依據(jù)實(shí)驗(yàn)前的傳感器線性度標(biāo)定進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后得出摩擦力的真實(shí)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)滑動(dòng)摩擦力的動(dòng)態(tài)測(cè)量（見(jiàn)圖3）。

圖1 五翼托槽低摩擦結(jié)扎

圖2 五翼托槽傳統(tǒng)結(jié)扎

圖3 摩擦力測(cè)試裝置

1.3 實(shí)驗(yàn)方法：所有實(shí)驗(yàn)均在干態(tài)環(huán)境、室溫20℃±2℃條件下進(jìn)行，測(cè)量前將所有托槽和弓絲用95%的酒精進(jìn)行表面脫脂去污處理，然后用壓縮空氣吹干1min，設(shè)定弓絲以3mm/min的速度沿托槽槽溝滑動(dòng)，同一根弓絲從同一起點(diǎn)位置開(kāi)始測(cè)試,移動(dòng)距離為3mm時(shí)結(jié)束測(cè)量，每次測(cè)量前通過(guò)托槽角度旋轉(zhuǎn)臺(tái)的精細(xì)調(diào)節(jié)旋鈕，逐漸增大托槽槽溝與弓絲的傾斜成角θ,并在弓絲滑動(dòng)過(guò)程中保持不變,θ角分別設(shè)定為0°～9°,每種托槽與弓絲組合在各個(gè)角度測(cè)量5次,取平均值。

2 結(jié)果

應(yīng)用Matlab 7.0軟件，將計(jì)算機(jī)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并經(jīng)過(guò)事先進(jìn)行的電壓標(biāo)定，計(jì)算得出滑動(dòng)摩擦力的平均值,將計(jì)算得到的摩擦力平均值繪制成散點(diǎn)圖(圖4～6)。采用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，不同結(jié)扎方式采用直線相關(guān)及回歸分析，顯著性水平α=0.05。

圖4 0.014英寸超彈性鎳鈦絲

圖5 0.016×0.022英寸NiTi方絲

圖6 0.019×0.025英寸不銹鋼方絲

從圖4可見(jiàn)，使用0.014英寸超彈性鎳鈦圓絲時(shí)，五翼托槽低摩擦結(jié)扎摩擦力和Doman Q自鎖托槽無(wú)顯著性差異，隨著托槽與弓絲傾斜成角增大，摩擦力增加不明顯，五翼托槽傳統(tǒng)結(jié)扎摩擦力大于低摩擦結(jié)扎和自鎖托槽，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），且當(dāng)托槽與弓絲傾斜成角大于3°時(shí)，摩擦力顯著增加；圖5顯示使用0.016×0.022英寸鎳鈦方絲時(shí)，五翼托槽傳統(tǒng)結(jié)扎時(shí)摩擦力顯著高于低摩擦結(jié)扎和自鎖托槽，當(dāng)弓絲與托槽成角大于3°時(shí)，摩擦力迅速增加，而自鎖托槽和五翼托槽低摩擦結(jié)扎隨角度增加摩擦力基本呈線性增加；圖6可見(jiàn)使用0.019×0.025英寸不銹鋼方絲時(shí)，五翼托槽傳統(tǒng)結(jié)扎時(shí)摩擦力亦高于低摩擦結(jié)扎和自鎖托槽，而使用五翼托槽傳統(tǒng)結(jié)扎時(shí)弓絲與托槽呈較小的角度時(shí)摩擦力迅速增加，而五翼托槽低摩擦結(jié)扎和自鎖托槽在托槽與弓絲傾斜成角大于4°時(shí)也迅速增加。

3 討論

正畸治療中，弓絲通過(guò)托槽對(duì)牙齒施加矯治力時(shí)必須先克服托槽與弓絲間的靜摩擦力才能移動(dòng)，而在牙齒移動(dòng)過(guò)程中滑動(dòng)摩擦力便發(fā)揮主導(dǎo)作用[4]，而滑動(dòng)摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度以及正壓力相關(guān)，所以很多學(xué)者致力于研究如何通過(guò)改變結(jié)扎方式來(lái)減小弓絲與托槽之間的摩擦力[4-5]。臨床上，在使用滑動(dòng)法關(guān)閉拔牙間隙時(shí)，牙齒并不能在弓絲上完全平行移動(dòng)，當(dāng)牙齒傾斜到一定程度，托槽槽溝近遠(yuǎn)中邊緣嵴與弓絲接觸產(chǎn)生刻痕阻力，弓絲發(fā)生形變使牙齒直立，而較寬的托槽臨界角小，牙齒不容易傾斜，更利于滑動(dòng)?；谶@樣的原理，徐寶華等根據(jù)東方人顱面結(jié)構(gòu)和牙頜特點(diǎn)，設(shè)計(jì)研發(fā)出適用于東方人的個(gè)性化滑動(dòng)直絲弓矯治技術(shù)，并研發(fā)出可以實(shí)現(xiàn)低摩擦輕力結(jié)扎和對(duì)牙齒更好控制力的徐氏五翼托槽，當(dāng)實(shí)行三翼結(jié)扎時(shí)，槽溝與弓絲間為低摩擦力狀態(tài)，有利于弓絲在槽溝中滑動(dòng)，當(dāng)實(shí)行五翼結(jié)扎時(shí)，托槽與弓絲間為常規(guī)結(jié)扎方式，托槽實(shí)際間距小，有利于弓絲對(duì)牙齒的精細(xì)調(diào)整。Chin-Liang Yeh等[6]對(duì)比研究了六翼托槽與被動(dòng)式自鎖托槽的摩擦力，證實(shí)摩擦力大小與托槽寬度、槽溝深度有關(guān)，且六翼托槽在低摩擦結(jié)扎時(shí)與自鎖托槽的摩擦力相近，但臨床上使用六翼托槽去除結(jié)扎圈時(shí)操作復(fù)雜，五翼托槽既實(shí)現(xiàn)了降低摩擦力，去除結(jié)扎圈時(shí)僅使用探針勾住雙翼側(cè)便可實(shí)現(xiàn)，操作更方便。

以往的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示[7-9]，隨托槽與弓絲傾斜成角增加，滑動(dòng)摩擦力幾乎呈線性增大，臨床上當(dāng)牙齒發(fā)生近遠(yuǎn)中傾斜至弓絲開(kāi)始接觸槽溝齦牙合兩端時(shí)托槽與弓絲的角度為臨界角θc，當(dāng)托槽與弓絲傾斜成角θ＜θc時(shí)弓絲處于被動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)θ≥θc時(shí)托槽槽溝齦牙合端對(duì)弓絲施加正壓力，弓絲處于主動(dòng)狀態(tài)，不同托槽和弓絲組合時(shí)，臨界角θc受到托槽寬度、槽溝大小以及弓絲尺寸的影響[10-11]。本實(shí)驗(yàn)研究了五翼托槽在不同結(jié)扎方式下托槽與弓絲間滑動(dòng)摩擦力的變化特點(diǎn)，我們看到使用 0.014英寸超彈性鎳鈦圓絲時(shí)，五翼托槽低摩擦結(jié)扎摩擦力和Doman Q自鎖托槽無(wú)顯著性差異，隨著托槽與弓絲傾斜成角增大，摩擦力增加不明顯，五翼托槽傳統(tǒng)結(jié)扎摩擦力大于低摩擦結(jié)扎及自鎖托槽，且當(dāng)托槽與弓絲傾斜成角大于3°時(shí)，摩擦力顯著增加，可見(jiàn)其臨界角θc為3°左右，所以在正畸初期牙齒排齊階段使用五翼托槽低摩擦結(jié)扎配合小尺寸高彈性鎳鈦絲可以實(shí)現(xiàn)與自鎖托槽同樣的快速排齊效果；使用0.016×0.022英寸鎳鈦方絲時(shí)，五翼托槽傳統(tǒng)結(jié)扎時(shí)摩擦力顯著高于低摩擦結(jié)扎和自鎖托槽，當(dāng)弓絲與托槽成角大于3°時(shí)，摩擦力迅速增加，而自鎖托槽和五翼托槽低摩擦結(jié)扎隨角度增加摩擦力基本呈線性增加，所以在使用鎳鈦方絲階段若需要繼續(xù)排齊整平牙列，可以使用五翼托槽低摩擦結(jié)扎，若需要打開(kāi)咬合或?qū)崿F(xiàn)牙齒轉(zhuǎn)矩控制，可以使用五翼托槽傳統(tǒng)結(jié)扎方式；使用0.019×0.025英寸不銹鋼方絲時(shí)，五翼托槽傳統(tǒng)結(jié)扎時(shí)摩擦力亦高于低摩擦結(jié)扎和自鎖托槽，當(dāng)托槽與弓絲呈較小的角度時(shí)摩擦力迅速增加，而五翼托槽低摩擦結(jié)扎和自鎖托槽在托槽與弓絲傾斜成角大于4°時(shí)也迅速增加，可見(jiàn)使用五翼托槽傳統(tǒng)結(jié)扎時(shí)臨界角θc小于低摩擦結(jié)扎和自鎖托槽，當(dāng)牙齒發(fā)生傾斜，在較小的角度時(shí)弓絲與托槽槽溝邊緣接觸，牙齒便在弓絲的回彈作用下實(shí)現(xiàn)正軸，所以臨床中使用大尺寸弓絲傳統(tǒng)結(jié)扎時(shí)牙齒不容易發(fā)生傾斜或扭轉(zhuǎn)，更有利于精確控制牙齒的位置，而使用五翼托槽低摩擦結(jié)扎可以實(shí)現(xiàn)近似于自鎖托槽的低摩擦力，所以在使用滑動(dòng)法關(guān)閉拔牙間隙過(guò)程中，后牙區(qū)使用五翼托槽低摩擦結(jié)扎可以有效降低滑動(dòng)摩擦力，前牙區(qū)使用五翼托槽傳統(tǒng)結(jié)扎可以更好地控制前牙轉(zhuǎn)矩，既加快了矯治速度，又可以更好地進(jìn)行牙齒的三維控制。本實(shí)驗(yàn)使用摩擦力測(cè)試儀研究了五翼托槽不同結(jié)扎方式下滑動(dòng)摩擦力的變化特點(diǎn)，但摩擦力受到托槽工藝、口內(nèi)環(huán)境、操作方式等影響，且五翼托槽美觀性及舒適程度略遜于進(jìn)口托槽，其具體臨床效果我們將在進(jìn)一步的臨床研究中闡述。

4 結(jié)論

正畸初期牙齒排齊階段，使用徐氏五翼托槽低摩擦結(jié)扎可以達(dá)到與自鎖托槽近似的摩擦力值，從而加快牙齒排齊速度；在使用滑動(dòng)法關(guān)閉拔牙間隙時(shí)，前牙五翼傳統(tǒng)結(jié)扎及后牙低摩擦結(jié)扎，可以降低滑動(dòng)摩擦力，同時(shí)防止前牙傾斜。而在治療后期使用五翼托槽傳統(tǒng)結(jié)扎可以更好地實(shí)現(xiàn)牙齒的精細(xì)調(diào)整，但其臨床效果有待于進(jìn)一步研究 。

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Comparison of Frictional Resistance to Sliding between Five Wings Bracket and Selfligation Bracket

ZHANG Li-wen1, SONG Li-bin2, ZHANG Jin1, XU Bao-hua1
(1.Department of Stomatology,China-Japan Friendship Hospital,Beijing 100029,China;2.Department of Precision Instruments and Machinery, Tsinghua University, Beijing 100084,China)

Objective To investigate the frictional resistance to sliding using f i ve wings bracket with two kinds of ligation and Damon Q self-ligating bracket. Methods Five wings bracket with low friction ligation and traditional ligation and Damon Q self-ligating bracket were coupled with 3 types of archwires. The resistance to sliding of each archwire-bracket couple was measured using friction testing apparatus. Results There is no significant difference between five wings bracket with low friction ligation and self-lagation bracket. The sliding friction value of f i ve wings bracket with traditional ligation was higher than them. Conclusion At the leveling stage, the f i ve wings bracket with low friction ligation can make the alignment much easier. At the sliding stage , the posterior teeth using low friction ligation can lower the friction to sliding and the anterior teeth using traditional ligation can make better control of teeth.

friction;self-ligating bracket;f i ve wings bracket;orthodontic;tooth movement

R783.5

A

1008-6455（2017）05-0098-03

2017-03-21

2017-04-30

編輯/李陽(yáng)利

徐寶華，中日友好醫(yī)院口腔醫(yī)學(xué)中心科主任、主任醫(yī)師、教授；主要研究方向：口腔正畸美學(xué)及生物力學(xué)研究；E-mail：zrkqxbh@163.com