金 福 李志華

在牙科治療中，對于牙列擁擠不齊等問題，一般需要采用正畸治療，即利用專業(yè)的口腔矯正器械，通過科學(xué)使用力，使牙齒逐漸移動到目標位置。在這個過程中，需要做好力的控制，力度過小無法達到預(yù)期效果，力度過大則可能導(dǎo)致牙根吸收等問題的出現(xiàn)給患者帶來損傷。在臨床實踐中，彈簧與彈力鏈表現(xiàn)出了較好的彈性及穩(wěn)定性，不過也存在著負載后力值衰減問題[1]。有研究人員認為，鎳鈦拉簧較彈力鏈在臨床應(yīng)用中不僅具備超彈性，而且力值衰減較小，但是同樣有學(xué)者支持，兩者在拔牙間隙閉合過程中，發(fā)揮出的效果類似，并沒有明顯差異。

對于鎳鈦彈簧，國內(nèi)國外都有一定的研究。有國外學(xué)者的研究指出，在使用過程中，鎳鈦拉簧存在著馬氏體和奧氏體相變問題，其誘發(fā)因素可以是應(yīng)力，也可以是溫度變化；另有國外學(xué)者提出，由應(yīng)力誘發(fā)的馬氏體形變屬于非線性超彈性，屬于相變溫度以上溫度區(qū)間內(nèi)，進行應(yīng)力加載或者卸載的結(jié)果[2-3]，如果溫度上升到相變溫度，則應(yīng)力會引發(fā)形變恢復(fù)，具體表現(xiàn)就是超彈性。另外，溫度、pH值以及溶液介質(zhì)等都會引發(fā)鎳鈦拉簧及彈力鏈的力值衰減。有學(xué)者在研究中發(fā)現(xiàn)潮濕環(huán)境下，彈力鏈的力值衰減速度更快，這一點在Ash等人的實驗中得到了進一步證明：相比較蒸餾水，唾液環(huán)境更容易加速彈力鏈的應(yīng)力松弛。

在國內(nèi)，韓宗凱等[4-5]于室溫環(huán)境下，將鎳鈦拉簧及彈力鏈進行拉伸，設(shè)定初始值150 g，研究鎳鈦拉簧及彈力鏈力值衰減情況，結(jié)果表明，當牙齒移動達到4周后，鎳鈦拉簧的力值為初始值的97.1%，彈力鏈的力值則僅為初始值的57.2%，表明鎳鈦拉簧具備超彈性。

通過相應(yīng)試驗，對口腔環(huán)境和牙齒移動條件進行模擬，結(jié)合鎳鈦拉簧和彈力鏈力值衰減體外試驗，對其在應(yīng)用環(huán)節(jié)的力值衰減進行分析，提升臨床應(yīng)用效果。

1 材料與方法

1.1 材料

選擇3種A、B、C不同品牌的鎳鈦拉簧和D、E 2種品牌的彈力鏈，每一種拉簧和彈力鏈都包含兩種規(guī)格,拉簧A是杭州新亞齒科材料有限公司，批號9101-209；拉簧B是有研醫(yī)療器械(北京)有限公司，批號1610130094；拉簧C托博正畸器械(無錫)有限公司，批號3115033。D彈力鏈廠家:Dentsply Raintree Essix Glenroe,緊密型批號301441，長距型批號是00085538；E彈力鏈廠家:3M Unitek Orthodontic Products,緊密型批號404-256，長距型批號406-612。

人工唾液(2.17%NaHPO4·7H2O+0.26%NAH2PO4·H2O+0.9%NaCl)，利用NaOH和HCl滴定，將pH值控制在6.75。

1.2 儀器設(shè)備

Instro 2343萬能材料力學(xué)實驗機，最小速度為0.1 mm/min，載荷傳感器50 N；HWS-12電熱恒溫水浴鍋，溫度控制范圍為25～99℃，波動范圍±0.5℃；DW-40W100低溫水箱，溫度范圍在-20℃～40℃；BS110S電子天平，計量精度可以達到0.1 mg；SF2000三按鍵電子數(shù)顯卡尺以及鎳鈦拉簧和彈力鏈長度調(diào)節(jié)劑固定裝置[6]。

1.3 實驗方法

制作彈力鏈，將之與鎳鈦拉簧平鋪在水平平滑玻璃板上，利用電子數(shù)顯卡尺，對鎳鈦拉簧兩側(cè)鎖眼內(nèi)徑及彈力鏈兩側(cè)彈力圈內(nèi)徑距離進行測量，為了保證測量結(jié)果準確性，選擇20個樣本，取測量平均值，設(shè)定為原始長度L0。在萬能材料力學(xué)實驗機夾具掛鉤掛上一測頭連接片，在連接片下端掛上鎳鈦拉簧，實驗機讀數(shù)調(diào)零[7]。在實驗裝置上安裝鎳鈦拉簧，將鉛垂線設(shè)置在力學(xué)實驗機掛鉤上，對調(diào)距螺絲進行調(diào)節(jié)，使得固定裝置兩側(cè)的距離小于原始長度L0，鉛垂線經(jīng)過固定裝置端孔徑中心，使得其可以垂直設(shè)置在力學(xué)實驗機上。對實驗機進行調(diào)節(jié)，保證掛鉤與裝置下端固定桿位距離不超過L0和測頭連接片的長度和。調(diào)節(jié)實驗機位置，確保其讀數(shù)為零[8]。

在實驗中，需要關(guān)注2個關(guān)鍵性問題，一是口腔環(huán)境模擬，依照實驗設(shè)計，可以在保持150 g和250 g拉伸狀態(tài)的情況下，將鎳鈦拉簧與彈力鏈放入35.5℃恒溫水浴箱，利用預(yù)先配置好的人工唾液浸泡，以3 d為間隔，對人工唾液進行更換；二是冷熱循環(huán)，在5℃低溫冰箱，于人工唾液中將實驗裝置浸泡30 s，然后放入55℃恒溫水浴箱，同樣在人工唾液中浸泡30 s，如此反復(fù)數(shù)次，1 min為1次循環(huán)，每次循環(huán)30 min，每天2次[9]。在冷熱循環(huán)結(jié)束后，將實驗裝置放在35.5℃恒溫水浴箱人工唾液中，每周對螺絲進行調(diào)節(jié)，將兩端距離縮小0.35 mm。

在對個時間點剩余力進行測試時，測力時的狀態(tài)見圖1和圖2。

4 h后，將力學(xué)實驗機初始讀數(shù)設(shè)置為零，確保鎳鈦拉簧下端金屬桿與實驗機掛鉤間長度為D0，抽去存在于固定裝置上端與測頭連接片間的金屬墊片，實驗機讀數(shù)就是4 h鎳鈦拉簧剩余力值。其他時間點的測力方法相同。

將各品牌鎳鈦拉簧和彈力鏈分組，使用重復(fù)測量資料方差分析不同品牌、不同時間對鎳鈦拉簧和彈力鏈力值衰減的影響差異，不同水平之間的差異顯著性用SNK法分析，檢驗水準為0.05[10]。

1.4 觀察指標

在150 g初始應(yīng)力、250 g初始應(yīng)力下，觀察對比不同品牌鎳鈦拉簧與彈力鏈在不同時間點剩余力值的對比結(jié)果。

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法

研究數(shù)據(jù)均采用SPSS 21.0統(tǒng)計學(xué)軟件進行分析，采用重復(fù)測量資料的方差分析判斷不同品牌、不同時間點產(chǎn)品剩余應(yīng)力值得差異，若P<0.05，則表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

150 g初始應(yīng)力下，不同品牌鎳鈦拉簧剩余力值存在顯著差異，而與鎳鈦拉簧相比，彈力鏈的剩余力值同樣差異顯著(P<0.05)。鎳鈦拉簧在各個時間點的剩余力值更大，同時不同時間點的剩余力值存在統(tǒng)計學(xué)差異(P<0.05)，剩余力值會而且隨著使用時間延長而持續(xù)下降。見表1～2。

品牌剩余力平均值即刻4 h12 h24 h品牌A150.00146.74133.51120.25品牌B150.00131.62119.38102.32品牌C150.00139.45124.33112.02品牌D150.00136.89127.20121.52品牌E150.00125.95119.12115.25

表2 150 g初應(yīng)力下時間與品牌交互作用的方差分析結(jié)果

250 g初始應(yīng)力下，不同品牌鎳鈦拉簧與彈力鏈之間存在顯著性差異，與彈力鏈相比，鎳鈦拉簧在各個時間點的剩余力值更大，隨著使用時間的延長，鎳鈦拉簧與彈力鏈剩余力值會持續(xù)下降，而不同品牌之間在相同時間點的剩余力值存在差異，在不同時間點的剩余力值存在統(tǒng)計學(xué)差異(P<0.05)。見表3～4。

表3 250 g初應(yīng)力下不同品牌不同時間點剩余力平均值結(jié)果

表4 250 g初應(yīng)力下時間與品牌交互作用的方差分析結(jié)果

3 討論

3.1 試驗裝置特點

利用裝置中的調(diào)距螺絲，操作人員可以根據(jù)實際需要，對鎳鈦拉簧與彈力鏈的拉伸長度進行調(diào)整，對牙齒移動進行準確模擬，在引導(dǎo)柱的作用下，可以確保兩端平行移動；利用固定板、固定桿、調(diào)距螺絲等，操作人員也可以結(jié)合模擬口腔環(huán)境下的力值測定要求，維持力學(xué)輔件拉伸長度。在對剩余力值進行測量時，應(yīng)該去除0.33 mm金屬墊片，數(shù)據(jù)準確可靠[11-12]。

3.2 拉伸性能

在實驗中，選擇的3個鎳鈦拉簧相變溫度均為35.5℃，模擬口腔環(huán)境下，鎳鈦拉簧本身處于奧氏體相變完成態(tài)，鎳鈦拉簧在原始拉伸長度4倍范圍內(nèi)，屬于超彈性范圍拉伸。試驗結(jié)果表明，3種鎳鈦拉簧都表現(xiàn)出了良好的超彈性特點。選擇的兩種彈力鏈的彈性極限均超過500 g力值，實驗中選擇的150 g和250 g初始拉伸力都沒有超過彈性拉伸極限，相比較而言，5個圈數(shù)的緊密型彈力鏈中，E品牌的柔性更好[13]。

3.3 力值衰減規(guī)律

實驗結(jié)果顯示，4 h時，彈力鏈力值存在顯著衰減，剩余力值約為初始力值的75%～85%，24 h內(nèi)力值的衰減依然比較明顯，剩余力值為初始力值的65%～78%左右。伴隨著模擬牙齒移動，彈力鏈拉深度減小，剩余力值持續(xù)衰減，不過速度相對平緩。與彈力鏈相比，鎳鈦拉簧的力值衰減相對平緩，4 h時剩余力值為初始力值的85%～96%，24 h后剩余力值在76%～91%。伴隨著模擬牙齒移動，剩余力值持續(xù)衰減[14]。

3.4 品牌差異

實驗發(fā)現(xiàn)，不同品牌的彈力鏈、鎳鈦拉簧的剩余力值隨時間變化存在差異，有的品牌變化幅度大，有的品牌變化幅度小，波動程度不一樣，其中品牌E的波動變化最為緩慢，這說明該品牌具有更好的彈性。

3.5 初始應(yīng)力差異

不同的初始應(yīng)力值對實驗結(jié)果的影響較大，本實驗發(fā)現(xiàn)，250 g初始力值與150 g初始力值在不同時間點得到的剩余力值差異較大，且250 g初始力值下各品牌不同時間點的變化幅度更明顯。

3.6 臨床意義

鎳鈦拉簧本身具備良好的超彈性，加上成本較高，相關(guān)研究人員建議在復(fù)診環(huán)節(jié)，3個月內(nèi)不對鎳鈦拉簧進行更換。不過結(jié)合試驗可知，隨著時間的延長，鎳鈦拉簧與彈力鏈的剩余力值越小，預(yù)計8周后可達最低值，因此應(yīng)該每2個月左右，對鎳鈦拉簧進行更換?？紤]品牌和材料對力值衰減的影響，在臨床中，應(yīng)該科學(xué)選擇鎳鈦拉簧和彈力鏈，為牙齒施加柔和持續(xù)的矯治力，確保其安全高效移動[15]。

綜上所述，在4～24 h內(nèi)，彈力鏈力值衰減迅速，24 h后力值持續(xù)衰減，不過保持平緩，與之相比，在各時間點，鎳鈦拉簧的力值衰減更加平緩，因此，臨床治療中，應(yīng)該優(yōu)先選擇鎳鈦拉簧。