托槽不同回收方法对摩擦力影响的实验研究*

*基金项目：江西省卫生厅科技计划项目(20081092)。

**第一作者：魏玉权 (1983—)，男，主治医师。

托槽不同回收方法对摩擦力影响的实验研究*

*基金项目：江西省卫生厅科技计划项目(20081092)。

**第一作者：魏玉权 (1983—)，男，主治医师。

★魏玉权1**刘剑2***(1.暨南大学医学院附属惠州口腔医院广东 惠州 516001；2.南昌大学附属口腔医院南昌 330006)

摘要：目的：探讨不同回收方法对托槽与弓丝间摩擦力的影响。方法：本试验采用四种不同回收托槽的方法处理新亚上中切牙方丝弓托槽，处理后的托槽用结扎橡皮圈与0.019×0.025英寸不锈钢方丝结扎，使用Instron万能材料力学实验机测量各组托槽弓丝组合的摩擦力。结果：灯烧组(酒精灯烧结组)和热超组(热处理并超声清洗组)托槽摩擦力相似，但大于其它组，差别具有有统计学意义(P<0.05)；对照组和喷砂组(喷砂处理组)摩擦力相似，但大于热超电组(热处理并超声清洗再电解抛光组)，具有显著的统计学差异(P<0.05)；热超电组托槽的摩擦力小于其它组,差别有显著统计学意义(P<0.05)。结论：个别新亚方丝托槽的回收可以使用喷砂法，大批量的回收建议使用热超电法。

关键词：托槽；摩擦力；热处理；喷砂；电解抛光

口腔正畸临床上由于托槽松动或托槽粘接不准确，托槽常需要重新粘接。重新粘接的托槽可以选择更换新托槽，或者处理旧托槽并重新粘接。目前临床托槽再利用的基本方法包括调磨法, 喷砂法，热处理法，化学溶剂法等[1]。使用哪种方法处理托槽，都应该尽量避免回收处理过程影响托槽性能，如托槽体本身的强度，粘结强度和处理后的托槽与弓丝的摩擦力等等。然而，关于托槽回收处理后，各种处理方法对托槽与弓丝之间的摩擦力的影响未见报道。

1实验材料

新亚上颌中切牙不锈钢方丝托槽(0.022×0.028英寸)，3M不锈钢方丝(0.019×0.025英寸)。

2实验方法

2.1实验分组本试验采用新亚上中切牙不锈钢方丝托槽40枚，随机按处理方法各分成5组，每组8枚。截取约12cm长的不锈钢方丝(0.019×0.025英寸)40段备用。

2.2实验步骤

2.2.2托槽处理对照组托槽不进行处理。实验组所有托槽首先在背板沾一薄层京津釉质粘接剂，待粘接剂硬化24h后，喷砂组使用BP-1型笔式喷砂机，喷砂机头距离托槽底板10mm，垂直对准托槽底板，使用90μm氧化硅对托槽底板喷砂，持续喷砂15s[2]；灯烧组用医用镊子夹持托槽放在酒精灯火焰的内焰上烧灼30s(平均温度约为665.5℃)[3-4]，待托槽底板的粘结剂自燃、炭化后将托槽在清水中清洗，并使用探针去除碳化的粘结剂；热超组将托槽放入TwinMat茂福炉中加热至350℃30min[5]，待托槽底板的粘结剂自燃、炭化后将托槽从炉中取出后在清水中清洗，并使用探针去除碳化的粘结剂，然后将托槽放入超声波清洗机中清洗5min；热超电组的托槽是在使用热超组的方法处理后，再将托槽放入DP-B型摆动式电解抛光机电解抛光30s，所有实验组的托槽处理结束后再用三用枪冲洗吹干备用。

2.2.3托槽弓丝的固位本实验使用由江西省机械科研所模具研究室通过电脑数控车床制备的一套托槽弓丝固位实验组件对弓丝托槽进行固位。首先将“C”型杆上端(图1)连接至Instron万能材料力学实验机上部夹具，托槽托槽定位夹(图2)通过连接杆连接至Instron万能材料力学实验机下部夹具(图3)。把弓丝定位空心柱插入“C”型杆，再将弓丝穿过弓丝定位空心柱后，三个螺丝和一个螺帽旋紧使弓丝处于绷紧状态；将托槽定位夹卡口入口处的两螺丝旋松，把托槽置于托槽定位夹，向内推至卡口最底端，旋紧螺丝。调整连接杆，滑动托槽固位装置，正面在以铅垂线为参照下，使弓丝进入托槽槽沟内接触槽沟底部。用结扎橡皮圈将托槽与弓丝结扎在一起。最后，旋紧托槽固位装置与连接杆的两螺丝。

2.2.4动摩擦力的测量按上述托槽弓丝固位法固定好托槽弓丝，测试前通过计算机将载荷和位移调整至零。测试时，以5.0mm/min的速度拉“C”型杆(图1)匀速运动，共2min[6]，测量它们的动摩擦力。实验中每根弓丝，每个托槽均只进行一次摩擦力测量，测量一次结束后，“C”型杆复位，更换下一托槽弓丝进行测量，每个托槽钢丝组合测量8次，取平均值。

2.2.5统计方法用SPSS13.0统计分析软件进行数据录入和分析，不同材料分组间两组比较采用t检验，不同处理方法间均数差异的两两比较采用SNK-q法进行检验，P<0.05有统计学意义。

3结果

4讨论

弓丝与托槽之间的摩擦力是造成正畸支抗损失、减慢矫治速度的重要原因之一，如何减少摩擦力，是广大口腔正畸医生研究的热点问题之一。在口腔正畸临床工作中托槽松动是一种很常见的情况，正畸医生椅旁操作一般会采取喷砂法或酒精灯烧结法等方法处理托槽底板后重新粘结，另外批量回收托槽方法常采取热处理超声波振荡清洗，或者再进行电解抛光，而各种回收处理方法对托槽槽沟与弓丝之间摩擦力的影响鲜见报道。

表1　不同处理方法摩擦力两两比较

注：P<0.05有统计学意义，P<0.01有显著统计学意义。

表2　不同处理方法间动摩擦力比较(SNK-q)

注：五组位于三个不同水平，三个不同水平相互间有统计学意义，P<0.05。

本实验中，托槽经喷砂处理清除托槽底板粘结剂，但是处理前后的摩擦力大小均无统计学差异。这可能是因为实验中喷砂处理都是直接喷向托槽底板，砂粒并未直接喷入槽沟，而少量飞溅进入槽沟的砂粒对槽沟的影响可以忽略不计。学者钱伟等[7]研究认为脱落托槽喷砂处理后的剪切粘结破坏力和拉伸粘结破坏力与新托槽组粘结强度相近，但比热处理组高。而学者翟俊辉等[8]研究认为托槽喷砂处理后，减小了托槽底粘结剂的残留量，从而增加了托槽的粘结强度。喷砂处理法不需使用高温处理，对托槽本身强度无影响，对托槽槽沟表面亦无影响，不影响摩擦力，操作方法简单，对个别托槽的椅旁回收来说是一种实用回收处理方法，然而大批量的托槽处理使用喷砂法还是有一定困难。

热处理法过程中由于高温影响金属托槽的微观结构，所以热处理回收托槽过程中温度的选择非常重要。临床上常用的托槽粘结剂一般都是丙烯酸类，属于热固化型复合树脂,完全高温分解复合树脂温度需要770℃，即使在416℃，聚甲基丙烯酸甲酯也只是降解而不是热分解，而且丙烯酸脂类在高温热分解过程中会形成酸，酸可能对托槽造成腐蚀。还有制造正畸托槽的材料一般是奥氏体镍铬不锈钢[9]，此类材料加热到400℃到900℃时，将形成一种富炭铬复合物，造成晶界附近产生贫铬区，发生晶间腐蚀，导致部分合金分解，结构变薄弱[10]。另外，铬原子的丢失，炭原子周围抗腐蚀能力也进一步降低。当温度大于650℃时，金属托槽褪火软化，托槽性能如硬度，抗拉强度都将减小，且不能恢复[11]。因此，热分解粘结剂所需温度和托槽温度耐受之间相互冲突。为了减小这种冲突，热处理温度变得非常重要,温度过低很难完全去除粘结剂，温度过高，托槽褪火软化，抗腐蚀能力降低。同时在金属托槽表面形成一层金属氧化物，金属氧化物在电解抛光过程中易被去除，而导致托槽槽沟增宽。基于以上原因，国内外学者托槽回收热处理时使用的温度有较大差异，目前学者们使用的托槽回收热处理温度大部分为350℃左右[5]。本实验中热理温度也采用了此温度，处理时间为30min。

国内学者侯录等认为托槽经烧结法处理后静摩擦力相对未处理前静摩擦力降低[12]。本研究结果发现，热超组和灯烧组(温度约为665℃)处理后摩擦力大小相似，均明显大于对照组、喷砂组和热超电组。说明热处理对托槽的表面性能有一定影响。而热超电组是在处理最后使用电解抛光来处理托槽，结果发现热超电组的摩擦力相对喷砂组、灯烧组和热超组的静动摩擦力都明显减小，甚至比对照组还小。说明托槽经电解抛光后，使托槽槽沟底更平滑，从而减少了弓丝与托槽间的摩擦力。这也提示我们热处理方法回收托槽最后都应该增加电解抛光的程序。

参考文献

[1]Coley-Smith A, Rock WP. Bracket Recycling-Who Does What[J].Br J Orthod, 1997,May;24(2):172-174.

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[3]钱扬义，陈健斌，吴宗志，等.在掌上实验室探究酒精灯火焰温度-得出不同的结论[J].化学教育，2003，1：39-41.

[4]Sims ATP, Waters NE, Birnie DJ.A comparision of the forces rquired to produce tooth movement ex Vivo through three types of pre-adjusted brackets when subjected to determined tip or torque values[J].Br J Orthod, 1994 Nov;21(4):367-73.

[5]Huang TH, Yen CC, Kao CT. Compatison of Ion Release from New and Recycled Orthodontic Bracket[J].Am J Orthod Dentofacial Orthop, 2001 Jul;120(1):68-75.

[6]Sims AP, Waters NE, Birnie DJ, et al. A comparison of the forces required to produce tooth movement in vitro using two self-ligating brackets and a pre-adjusted bracket employing two types of ligation[J].Eur J Orthod,1993,15:377-385.

[7]钱伟，冯剑颖，吴可明.喷砂处理对脱落托槽再使用的实验研究[J].口腔正畸学，2008，15(1):25-26.

[9]Seda Gursoy.Comparison of Metal Release from New and Recrcled braket-archwire combinations[J].Angle Orthod,2005,75(1):92-94.

[10]Phillips R. Skinner's science of dental materials[M].Philadelphia：Saunders Company, 1973:217-241, 641-655.

[11]Peyton F, Craig R.Restorative dental materials[M].St. Louis：Mosby Company , 1975: 361-379.

[12]侯录，张令波，朱双玉.脱落托槽热处理后对摩擦力影响的实验研究[J].口腔正畸学,2006,13(4):162-165.

An Experimental Research on the Influnce of Different Recycling Methods of Brackets on their Frictional Resistance

WEI Yu-quan1, LIU Jian2

1.HuizhouOralHospitalAffiliatedtoSchoolofMedicine,JinanUniversity,Huizhou516001,China;

2.AffiliatedStomatologicalHospitalofNanchangUnviersity,Nanchang330006,China.

Abstract:Objective:To discuss the effect of different recycling methods on the frictional force between bracket slots and arch wires. Method: The measurement of the frictional force of upper central incisor edgewise brackets ,which was processed with four different bracket recycling methods , with 0．019×0．025 inch stainl steel archwires under ligation bv elastics was conducted with Instron universal dynamometer． Results:The frictional force of the sintered group (Bracket sintered spirit lamp ) and the heat-ultrasonic group (Bracket heated and cleaned by ultrasonic wave after the heat treatment ) was not statistically different,but higher than other groups(P<0.05);The frictional force of the sand blasting group (Bracket sand blasting) and the control group was not statistically different,but higher than the heat-ultrasonic-electro group (Bracket electrolysis polishing after heat treatment and ultrasonic wave cleaning);The frictional force of the heat-ultrasonic-electro group was lower than other groups(P<0.05).Results:The sand blasting method would be used for individual bracket recycling, the heat -ultrasonic-electro method would be used for large number of bracket recycling.

Key words:Bracket;Friction; Heat Treatment;Sand Blasting;Electrolysis Polishing

收稿日期：(2015-06-25)编辑：翟兴英

中图分类号：R783

文献标识码：B

通信作者：*** 刘 剑(1973—)，男，副主任医师。Tel：13803501360， E-mail:1052604322@qq.com。