吳春曉，米叢波，高文麗，戴玉婷，羅惠方

（新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院口腔正畸科 新疆 烏魯木齊 830054）

MBT托槽、傳動直絲弓托槽及M-LF托槽的摩擦力比較

吳春曉，米叢波，高文麗，戴玉婷，羅惠方

（新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院口腔正畸科 新疆 烏魯木齊 830054）

目的：測試3種不銹鋼托槽與不同尺寸弓絲、不同結(jié)扎方式組合所產(chǎn)生的摩擦力大小，探討對摩擦力影響最顯著的因素。方法：本實驗在干燥環(huán)境中使用WDW20&0.5電子式萬能試驗機進(jìn)行測試，采用正交設(shè)計，測試3種直絲弓托槽（MBT托槽、M-LF托槽、傳動直絲弓托槽）、3種尺寸弓絲（0.017×0.025英寸不銹鋼方絲、0.018×0.025英寸不銹鋼方絲、0.019×0.025英寸不銹鋼方絲）與3種結(jié)扎方式（彈力結(jié)扎圈、0.20mm不銹鋼結(jié)扎絲、0.25mm不銹鋼結(jié)扎絲）組合的摩擦力，進(jìn)行極差分析和方差分析。再對弓絲及托槽進(jìn)行電鏡掃描。結(jié)果：影響摩擦力的因素由大到小為結(jié)扎方式、弓絲尺寸、托槽種類，M-LF托槽搭配0.017×0.025英寸不銹鋼弓絲使用0.20mm不銹鋼絲結(jié)扎所產(chǎn)生摩擦力最小。結(jié)論：弓絲尺寸與結(jié)扎方式影響摩擦阻力。M-LF托槽的“減法”設(shè)計明顯降低了托槽與弓絲間的摩擦力，有助于快速排齊牙齒。使用較細(xì)結(jié)扎絲，有助于使用滑動機制關(guān)閉后牙間隙。

摩擦力；M-LF托槽；傳動直絲弓托槽；托槽設(shè)計；結(jié)扎方式

在正畸治療過程中，醫(yī)生常會應(yīng)用滑動技術(shù)關(guān)閉間隙，托槽和弓絲的接觸區(qū)會產(chǎn)生摩擦力阻礙牙齒移動[1]。因此“矯治力的丟失”便成為眾多正畸醫(yī)生所關(guān)注的焦點之一[2-3]。本文旨在通過設(shè)計體外實驗，初步測試MBT托槽、M-LF托槽及傳動直絲弓托槽的摩擦力特點，以及不同托槽-弓絲-結(jié)扎方式組合在正畸治療過程中產(chǎn)生的摩擦力影響，為臨床應(yīng)用提供參考。

1 材料和方法

1.1 實驗材料及儀器：①托槽：本實驗托槽均為杭州新亞齒科材料有限公司生產(chǎn)，包括MBT、傳動、M-LF，三種托槽，實驗組槽溝均為寬0.022英寸前磨牙托槽；②弓絲：采用（杭州新亞齒科材料有限公司）0.017×0.025英寸，0.018×0.025英寸，0.019×0.025英寸弓絲；③結(jié)扎材料：彈力結(jié)扎圈（登士柏公司），0.20mm和0.25mm不銹鋼結(jié)扎絲（天天齒科器材有限公司）；④固定基臺及定位器：基臺為20cm鋼尺，定位器由兩段長10cm的0.016×0.022英寸直弓絲電焊而成，得到0.032×0.022英寸定位器以用來定位槽溝；⑤測試儀器及軟件：WDW20&0.5電子式萬能試驗機（拉伸速度：0.01～500mm/min，測量范圍：0～20KN，測

試精度：±0.5%）和SmartTest測試系統(tǒng)。

1.2 方法：采用正交實驗的方法，使用SPSS軟件設(shè)計9種托槽-弓絲-結(jié)扎方式組合，實驗順序以簡單隨機抽樣而定。在固定基臺末端粘固前磨牙托槽及頰面管，并用定位器定位，確保槽溝及頰面管管腔在同一個平面且留有余隙角。取直弓絲10cm，一端彎制拉鉤并結(jié)扎于托槽上，將鋼尺固定在萬能機上，在萬能機上端做一垂線，調(diào)整鋼尺位置，確保托槽槽溝、弓絲、牽拉裝置在同一條直線并與此垂線平行。

鋼尺、托槽、弓絲、結(jié)扎絲均用95%酒精擦拭以去除污漬和油脂，待完全干燥后進(jìn)行試驗。所使用結(jié)扎絲上均標(biāo)定一段3cm長區(qū)域，使用結(jié)扎絲結(jié)扎時，持針器夾持標(biāo)定區(qū)域邊緣進(jìn)行結(jié)扎。根據(jù)1991年IRELAND的研究[4]，測試速度在0.5～50mm/min時，對摩擦力沒有顯著影響，本實驗設(shè)定以5mm/min拉動弓絲，每組實驗重復(fù)6次，每次更換弓絲并重新結(jié)扎，每3次更換托槽，整個實驗均由作者一人操作，以減少誤差。所得數(shù)據(jù)由SmartTest軟件記錄，取第一個波峰Pm點為最大靜摩擦力力值（見圖1）。實驗數(shù)據(jù)及應(yīng)力-時間圖通過截圖保存，本實驗所在環(huán)境溫度27℃。

2 結(jié)果

本實驗為三因素三水平研究（見表1），采取正交實驗設(shè)計。

2.1 直觀分析：見表2，實驗結(jié)果提示，影響最大靜摩擦力的主次因素依次為結(jié)扎方式＞弓絲＞托槽。對各因素進(jìn)行分析，確定本實驗低摩擦最優(yōu)水平為A2B1C2，即M-LF托槽，0.017×0.025英寸不銹鋼弓絲，0.20mm結(jié)扎絲組合；高摩擦最優(yōu)水平為A3B3C3，即傳動托槽，0.019×0.025英寸不銹鋼弓絲，0.25mm結(jié)扎絲組合。

圖1 摩擦力結(jié)果

表1 摩擦力影響因素及水平

2.2 方差分析：通過對主要因素的分析可知，本實驗所涉及托槽的改變，不會對摩擦力產(chǎn)生顯著影響（P=0.322＞0.05），而弓絲和結(jié)扎方式的改變，會對摩擦力產(chǎn)生影響（P=0.043,P=0.01＜0.05）。當(dāng)0.0 1 7×0.0 2 5英寸弓絲換為0.0 1 8×0.0 2 5英寸或0.0 1 9×0.0 2 5英寸弓絲，摩擦力顯著升高（P=0.036,P=0.025＞0.05），但當(dāng)0.018×0.025英寸弓絲更換為0.019×0.025英寸弓絲時，摩擦力的改變并無顯著性差異（P=0.393＞0.05）。而使用彈力結(jié)扎與使用結(jié)扎絲結(jié)扎，對摩擦力的影響是有差異的（P=0.034＜0.05），使用直徑0.20mm不銹鋼結(jié)扎絲進(jìn)行結(jié)扎所產(chǎn)生的摩擦力明顯小于用直徑0.25mm不銹鋼結(jié)扎絲進(jìn)行結(jié)扎所產(chǎn)生的摩擦力（P=0.005＜0.05），見表3。

表2 直觀分析法 ()

表2 直觀分析法 ()

組別 托槽 弓絲（英寸） 結(jié)扎方式 空白 摩擦力（N）實驗1組實驗2組實驗3組實驗4組實驗5組實驗6組實驗7組實驗8組實驗9組Kˉ1 Kˉ2 Kˉ3 R MBT托槽MBT托槽MBT托槽M-LF托槽M-LF托槽M-LF托槽傳動直絲弓托槽傳動直絲弓托槽傳動直絲弓托槽1.638 1.626 1.736 0.110 0.017×0.025 0.018×0.025 0.019×0.025 0.017×0.025 0.018×0.025 0.019×0.025 0.017×0.025 0.018×0.025 0.019×0.025 1.445 1.745 1.810 0.365彈力結(jié)扎0.20mm 0.25mm 0.20mm 0.25mm彈力結(jié)扎0.25mm彈力結(jié)扎0.20mm 1.602 1.288 2.110 0.822 1 2 3 3 1 2 2 3 1 1.38±0.11 1.36±0.10 2.18±0.15 0.98±0.08 2.18±0.20 1.72±0.22 1.98±0.12 1.70±0.17 1.53±0.15 1.694 1.685 1.621 0.073

表3 主體間效應(yīng)的檢驗

3 討論

3.1 正畸中的摩擦力：摩擦力被定義為“兩接觸表面相對移動時的阻力”[5]并因相對移動和相對靜止，分為靜摩擦力和滑動摩擦力[6]，此兩者是動態(tài)相關(guān)。Rossouw[7]和Moore等[8]的研究表明動、靜摩擦力并無統(tǒng)計學(xué)上的顯著性差異，所以本實驗選擇最大靜摩擦力為研究對象。當(dāng)下越來越多的矯治器種類，使得正畸治療更加多元化，比如弓絲的有效應(yīng)用和治療的可預(yù)見[9]，但這勢必會增加臨床醫(yī)師的庫存，而對摩擦力的體外研究，雖然未必能真實地反映臨床實際，但使用萬能實驗儀能夠模擬正畸治療過程中托槽的受力狀態(tài)[10;11]，仍可以對預(yù)測臨床結(jié)果提供基礎(chǔ)依據(jù)。

根據(jù)Kaila與Sachdeva的描述[12]，所有的托槽-弓絲組合試驗都表明，在托槽開始移動之前，摩擦力-時間圖中，力值快速增長的部分是用來克服靜摩擦力的。一旦托槽開始移動，結(jié)果顯示托槽持續(xù)的移動表現(xiàn)為波動較小的高摩擦狀態(tài)。這與Kapila等[13]的研究不同，他們表示力值會降低?？v觀本試驗，摩擦力力值水平達(dá)到高點后，并沒有太大的波動，這可能是弓絲與托槽槽溝產(chǎn)生共振。

牙齒的有效移動取決于施加的矯治力大于摩擦阻力的部分[14]，而已有的研究指出，大于60%的矯治力被用于克服摩擦阻力[15]，它是正畸治療首先要克服的力。若不能很好地控制它，則會阻礙牙齒的理想移動，降低牙齒移動效率[13]。當(dāng)矯治力不足以克服摩擦力時,托槽就不會靠矯治力在弓絲上滑動,而變成傾斜移動[16]。摩擦力還可能造成牙齒的錯位移動和間隙喪失[17]。

本實驗為降低誤差，設(shè)計裝置盡可能簡單，并由實驗者一人于兩天內(nèi)完成，實驗組實驗順序隨機化進(jìn)行，實驗所用定位器由兩段10cm長的0.016×0.022英寸不銹鋼方絲焊制，加強了定位器的硬度，提高定位準(zhǔn)確性，有助于提高實驗可信度。由于托槽槽溝與弓絲所成角度的增加會影響摩擦力[18]，本實驗采用干燥環(huán)境并使用托槽與弓絲處于被動狀態(tài)，即接觸角小于臨界角且所測試托槽及弓絲均為同一批次產(chǎn)品。

3.2 影響摩擦力的因素：托槽與弓絲間的摩擦力是影響正畸治療成功與否的重要因素，而三種機械因素影響摩擦力：托槽，弓絲，結(jié)扎方式[19-20]。1990年，Schumacher認(rèn)為摩擦力的大小主要取決于結(jié)扎方式而非弓絲尺寸[21]，1998年，Pizzoni認(rèn)為，托槽的設(shè)計，弓絲的材料以及橫截面形態(tài)，都會影響摩擦力的大小[22]。大部分研究認(rèn)為弓絲的尺寸越大，摩擦力越大，但也有部分研究認(rèn)為越細(xì)的弓絲會導(dǎo)致牙齒更大的傾斜，從而加大了摩擦力，這種矛盾的結(jié)果可能是因為實驗方法、實驗條件的不同所引起的，本實驗結(jié)果表明弓絲的尺寸與摩擦力正相關(guān)。在生物因素中，唾液曾一度被認(rèn)為有助于降低摩擦力，但事實并非如此——唾液不但無益于降低摩擦力，反而比干燥環(huán)境所測得摩擦力大[23-25]。Leite等[26]的研究表明，使用噴砂機清潔托槽，有助于降低摩擦阻力。這些都是改變弓絲與托槽表面摩擦系數(shù)的方法。Chaudhary等[27]的研究表明，使用聚四氟乙烯涂層弓絲較之NiTi弓絲和TMA弓絲，會產(chǎn)生更低的摩擦力。本實驗選用不同尺寸的不銹鋼弓絲，也是因為不銹鋼弓絲在使用滑動機制關(guān)閉拔牙間隙階段產(chǎn)生的摩擦力最低[28]。

在測試所用的三種托槽中，對于摩擦力影響由大到小的順序是傳動托槽、MBT托槽、M-LF托槽，但在本實驗中，托槽因素對摩擦力并沒有顯著差異（P=0.322）。究其原因，首先，傳動直絲弓技術(shù)所設(shè)計托槽，其最主要特征是超低摩擦設(shè)計模式的尖牙托槽，采用雙槽溝設(shè)計，被動低摩擦范圍大，有利于牙齒傾斜移動，另外，其獨特的斜結(jié)扎方式，更是類似于自鎖托槽的被動結(jié)扎，從而加快治療速度。而實驗中所涉及的第一雙尖牙托槽，其特征是在托槽基底部的“十”字形溝管，其作用實則更多地體現(xiàn)在有效的正軸治療以及扭矩的調(diào)節(jié)，其槽溝是類似傳統(tǒng)直絲弓托槽，鑒于本實驗僅涉及到各托槽的槽溝尺寸，此結(jié)果也在情理之中。PASS技術(shù)中使用的M-LF托槽，其槽溝設(shè)計主要特征為上下頜切牙是0.020系統(tǒng)，并且其特有的“減法”設(shè)計使得托槽在配合細(xì)圓絲時處于低摩擦狀態(tài)，而其他牙位托槽仍是傳統(tǒng)0.022系統(tǒng)，其對于雙尖牙設(shè)計在軸傾度上的特征，并未在本實驗中得以表達(dá)，M-LF托槽摩擦力最小的實驗結(jié)果，可能得益于M-LF托槽獨有的“減法”設(shè)計，在以相同的結(jié)扎方式下，獲得了更小的結(jié)扎力，致使摩擦力降低。此三種托槽均為傳統(tǒng)四翼托槽，不銹鋼材質(zhì)，且由同一工廠提供。在實驗中，摩擦力公式F=μ×Fn，托槽及弓絲表面的粗糙程度與摩擦力是成正相關(guān)的關(guān)系[29]，清理托槽及弓絲表面污物后，摩擦因數(shù)基本一致，并且三種技術(shù)在第一雙尖牙牙位上的托槽槽溝設(shè)計也相近，對摩擦力也沒有影響[30]。

弓絲尺寸對摩擦力的影響與Smith[31]和Downing[32]的試驗結(jié)論一致，即摩擦力隨弓絲尺寸變大而增大，不同點在于，本實驗指出0.018×0.025英寸不銹鋼弓絲與0.019×0.025英寸不銹鋼弓絲之間的摩擦力增長沒有統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.393）。結(jié)扎方式中，結(jié)扎操作直接影響到結(jié)扎力大小[31]，橡皮結(jié)扎圈大小是統(tǒng)一的，但由于托槽尺寸不同，所以產(chǎn)生的結(jié)扎力也有所不同[32]，以相同的手法使用不同直徑的結(jié)扎絲結(jié)扎時，摩擦力的改變有統(tǒng)計學(xué)意義，這提示較粗的結(jié)扎絲更易提供較大的摩擦力。在滑動關(guān)閉間隙階段，可在前牙段使用較粗結(jié)扎絲，維持前牙轉(zhuǎn)矩以及確保弓絲的完全入槽，而在后牙段可以使用細(xì)結(jié)扎絲結(jié)扎，以降低摩擦力，有助于加速治療[33]。

4 結(jié)論

弓絲尺寸與結(jié)扎方式影響摩擦阻力。M-LF托槽的“減法”設(shè)計明顯降低了托槽與弓絲間的摩擦力，有助于快速排齊牙齒。使用較細(xì)結(jié)扎絲，有助于使用滑動機制關(guān)閉后牙間隙。

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A Comparison of Friction of MBT Bracket、Transmission Straight Archwire Bracket and M-LF Bracket

WU Chun-xiao, MI Cong-bo, GAO Wen-li, DAI Yu-ting, LUO Hui-fang
(Department of Orthodontics, First Afflliated Hospital of Xinjiang Medical University, Urumqi 830054, Xinjiang,China)

Objective To investigate the effect of 3 brackets, 3 archwires and 3 ligating methods on frictional resistance in sliding mechanics, and to investigate the most significant factor that affected it.Methods All tests were carried out in a dry state on a universal testing-machine, orthogonal design was used in this frictional experiment, which testing 9 different kinds of bracketarchwire-ligation combinations. Analysis of variance and range analysis were used for analysis.Results The inf l uencing factors of the friction from high to low: method of ligation, size of archwire, kind of bracket; the M-LF bracket with 0.017×0.025 inch stainless steel archwire and 0.20mm stainless ligation showed least frictional values in all combinations.Conclusion The size of archwire and the method of ligation are signif l cant factors that affected the frictional force of bracket-wire-ligation combination; M-LF bracket can signiflcantly decrease the frictional resistance; it is benef l t for mass retraction that using lighter stainless steel ligature.

friction; M-LF bracket; transmission straight archwire bracket; bracket design; ligature

R783.5

A

1008-6455（2017）04-0102-04

2016-12-30

2017-02-10

編輯/李陽利

烏魯木齊市新市區(qū)科技局一般項目（編號:Y2012023）

米叢波，新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院口腔正畸科主任、主任醫(yī)師；研究方向：錯牙合畸形的防治與研究；E-mail：615776249@qq.com