SmartTrack膜片热压成型后厚度变化的研究

任玉仲秀 ，李 媛 ，马俐丽 ，徐宝华 ⋆

（1.中日友好医院 口腔医学中心，北京 100029；2.北京大学口腔医院 口腔材料研究室，北京 100081）

无托槽隐形矫治器是一种由计算机辅助设计和制作的透明弹性塑料可摘式矫治器，又称隐形矫治器。由于其透明、美观和舒适的特性[1，2]，近年来受到许多成年患者的欢迎。随着科技的不断发展，不同的厂家分别研制出不同的矫治器膜片。然而，目前多数研究是针对未压制成型前的原始膜片的厚度作为研究对象，对热压成型后的膜片厚度变化的研究却鲜为报道，针对不同牙位和位点在成形后的厚度变化的研究对指导各类错颌畸形矫形力设计具有重要意义。SmartTrack（Invisalign，Align，美国）膜片是Align公司研制出的全新的隐形矫治器材料。本实验利用三维测量仪，测量SmartTrack膜片热压成型后的选择性位点膜片厚度，旨在明确其在不同牙位和位点的厚度变化，为临床应用提供科学的理论依据。

1 资料与方法

1.1 膜片的制备

随机选择使用隐适美矫正器的一位患者的6副上颌矫治器（患者女，45岁，上颌前突），作为6个实验样本，每个样本选择10个测量位点，分别是：中切牙颊面、中切牙舌面、中切牙切端、尖牙颊面、尖牙舌面、尖牙牙尖处、第二磨牙颊面、第二磨牙腭面、第二磨牙咬合面、第二磨牙远中面。每个样本由同一操作者在同一位点反复测量3次，针对每一位点，分别计算均值和标准差。

1.2 实验器材

三维测量仪（Quality vision，Smartscope，mvp200，美国）。

1.3 SmartTrack膜片厚度的测定

将分离后得到的部分膜片，分别固定在载玻片上，对焦测量膜片的厚度，同一操作者将同一膜片反复测量3次（图1～6，见封三）。

1.4 统计学方法

应用统计分析软件SPSS 13.0对数据进行组间分析，对组间均数的多重比较采用SNK-q法。

2 结果

上颌中切牙唇面位点的厚度是0.452±0.038mm，舌面位点的厚度是0.445±0.058mm，切缘位点的厚度是0.525±0.052mm。三者具有统计学差异（P＜0.01），其中切缘位点厚度最厚，唇舌面位点厚度相近（二者统计学无差异），厚度较薄。

上颌尖牙唇面位点的厚度是0.518±0.060mm，舌面位点的厚度是0.509±0.066mm，切缘位点的厚度是0.478±0.055mm，三者无统计学差异（P＞0.05）。由于中切牙以及尖牙无远中面位点，为方便统计，仅选取第二磨牙中3个面测量位点厚度，分别是颊面、腭面和咬合面。颊面位点的厚度是0.505±0.078mm，腭面的厚度是 0.593±0.022mm，咬合面位点的厚度是0.476±0.084mm。三者具有统计学差异（P＜0.01），咬合面和颊面位点厚度较薄，腭面位点厚度较厚。

各位点膜片截面图（三维测量仪，光学变焦6.5倍）图1 第二磨牙颌面。图2 第二磨牙颊面。图3 第二磨牙腭面。图4 第二磨牙远中面。图5 尖牙唇面。图6 尖牙的切缘。

表1 不同牙位位点厚度的测量值（x±s）

表1示，中切牙、尖牙和第二磨牙测量位点厚度，三者间均存在统计学差异（均P＜0.01），中切牙的膜片较薄，尖牙和第二磨牙的膜片较厚。

3 讨论

热压膜材料由于具备可以制作压膜保持器和无托槽隐形矫治器的独特优势，使其在口腔正畸领域中得到了广泛的使用。随着材料科学技术的发展，无托槽隐形矫治器和隐形矫治技术在一定程度上克服了固定矫治器的缺点，如不易清洁、不美观等，为越来越多适合的错颌畸形患者提供了美观和舒适的矫治，有着广泛的临床应用前景[3]。

3.1 热压膜材料

热压膜材料在口腔正畸领域中发挥着重要的作用[4]，广泛用于制作压膜保持器和隐形矫治器。目前，市场上有众多品牌的热压膜膜片，如Exxis（美国）系列，Erkodent和Biolon（德国）系列以及Align 公司的 Invisalign SmartTrack 材料等[5，6]。Erkodur的成份为PETG（对苯二甲酸乙二醇.1，4.环己烷二甲醇酯），Biolon的成份为 PETG，Invisalign的成份为PC（聚碳酸酯）和TPU（热塑性聚氨酯）组成[6]。这个膜片在热压成型时会明显地分为2层，且其中一层在加热时能够软化得更彻底，接近液态，从而能够产生很好的压膜效果和优异的细节再现性[7]。因此Invisalign公司的膜片对于牙齿的仿真程度更好，与牙齿表面的贴合度更高。本研究选用的研究对象是目前最具代表的SmartTrack膜片，着重研究热压成型后该膜片厚度的变化，为临床指导矫形力的设计提供理论依据[8，9]。

3.2 测量工具

SmartTrack原始膜片厚度是均匀厚度，为0.8mm，热压成型后，原始膜片受到拉伸，厚度会发生相应的改变。有学者在测量膜片厚度稳定性时[10]，使用螺旋测微计测量处理后的膜片。虽然螺旋测微计精度准确到0.01mm，但由于受到解剖牙面的限制，热压成型后的膜片会由光滑的平面变为有弧度的曲面。因此，使用螺旋测微计测量压制成型后的膜片，会造成较大的误差。有学者应用游标卡尺作为测量工具，但游标卡尺测量方法精度较低。

本实验采用立体三维测量仪读取膜片厚度。又名非接触式三维光学测量仪[11]，是用于测量三维几何尺寸和形位公差的高精度测量仪器。因其在微型精密测量领域的强大用途，已为越来越多的主流应用领域接受为快速尺寸测量方式。它克服了传统投影仪和二维影像测量的不足，是集光学、机械、电子、计算机图像处理技术于一体的高精度、高效率、高可靠性的测量仪器。影像测量仪使用配置的硬件（CCD，变焦系统，机械系统）将所能捕捉到的图象通过数据线传输到电脑的数据采集卡中，之后由软件在电脑显示器上成像，由操作员用鼠标在电脑上进行快速的测量。以上的过程基本在几万分之一秒完成。可根据工件大小选择不同行程的工作台。光源可以使用轮廓光、表面光和环形光，亮度也可调，在各种光线条件下选择可以最合适的光源亮度，保证测量特征清晰、特征捕捉便捷和测量程序的可靠。

3.3 热压膜材料膜片厚度变化

对于隐形矫治器的矫治效果是否可以达到传统固定矫治器完成时的效果，矫治器戴位于口内时是否会影响说话，是正畸患者非常关注的问题。利用热压膜材料制作物托槽隐形矫治器时，如果材料厚度较薄，制作的矫治器也较薄[10]，伴随患者戴入口内的舒适度增高。Biolon 0．5mm膜片，厚度薄，弹性好，患者戴用时比较舒服。但在热压成型的过程中，由于矫治器形变较明显，矫治器与牙弓形态不一致，导致矫治器内的力学数值无法充分发挥作用，实际作用力改变，从而影响矫治效果。因此膜片厚度不应过薄。

张宁等人在实验过程中[10]，将原始Biolon膜片进行热处理后，观察膜片在处理后厚度的变化。其中3种膜片的厚度均减小，并且厚度减小为均匀变化的状态。其热处理的方法是，经过压膜机预热，并在一块预成的模型上压缩，该实验预成的模型为10cm×5cm×2cm的铁板，是一均匀光滑的平面，因此在此基础上热压成型后的膜片也为厚度均匀一致的平面。但在实际临床操作中，膜片以牙齿的石膏模型为基础进行热压成型，由于解剖形态的限制，成型后的膜片是有弧度的曲面。因此上述实验在模拟临床实际情况时，有一定的局限性。

本实验的样本是使用隐适美矫治器患者的上颌矫治器，SmartTrack膜片以患者牙齿的排列为模板进行热压处理，形成和患者牙齿排列情况相仿的矫治器。分离后该处矫治器分别得到部分矫治器膜片，利用三维测量仪逐一进行测量，并且每个位点反复测量3次。从实验结果看，经过热压成型后的膜片，其厚度均小于原始膜片厚度。中切牙的不同面厚度具有统计学差异，即同一牙位不同位点厚度不同，其中切端的厚度最厚，唇面和舌面不同位点的膜片厚度较为一致。尖牙唇面、舌面和切端的位点厚度均匀一致，三者无统计学差异，说明尖牙的不同位点的厚度较为均匀。中切牙与尖牙测量结果不一致，极有可能是因为选取的样本中的尖牙唇面中1/3处，有一椭圆形粘接附件，影响热压成型后该处的膜片厚度。第二磨牙的咬合面和颊面的厚度相近，均较薄，腭面较厚，三者的均值和标准差具有统计学差异。说明同一牙位不同位点的膜片厚度不同。计算并统计中切牙、尖牙、第二磨牙位点厚度均值和标准差，发现三者之间具有统计学差异，其中第二磨牙和尖牙膜片厚度较厚，中切牙膜片较薄，不同牙位膜片的厚度不同。对于位点较厚的膜片，有可能是因为热压成型过程中膜片拉伸程度较小；而厚度较薄的膜片，在成型过程中拉伸程度较大。

3.4 膜片厚度对矫治力的影响

有学者认为，隐形矫治器产生的矫治力随膜片厚度的增加而增大[12]。本研究中，中切牙的不同位点的厚度具有统计学差异，切端膜片最厚，由此推测，中切牙的颊面和舌面受力较小，切端受力较大。第二磨牙不同位点的厚度具有统计学差异，颊面和咬合面较薄，腭面较厚，由此推测颊面和咬合面受力较小，腭面受力较大。由于中切牙、尖牙和第二磨牙膜片的平均厚度具有统计学差异，不同牙位膜片厚度不同。可以认为，矫治器置于口内时，上颌第二磨牙和尖牙受到的应力较大，中切牙受到的应力较小。上颌中切牙的转矩是冠唇向倾斜+7°，上颌尖牙的转矩是冠舌向倾斜-7°，上颌第二磨牙的转矩是冠舌向倾斜-9°[13]。由此推测，冠转矩为正的牙齿，该部位矫治器膜片较薄；而冠转矩为负的牙齿，相对应的部位膜片越厚。

无托槽矫治器及矫治技术是当今国际口腔正畸临床最前沿的技术，也是当今正畸临床研究的热点。本研究选择最具有代表性的SmartTrack膜片作为研究对象，对其热压成型后的厚度进行了测量研究。这一研究对正畸临床矫治方案的设计和正畸生物力学的研究具有一定参考价值。本实验的局限性：实验中仅抽取一名使用隐适美矫治器的患者作为研究对象，应随机抽取多名不同错颌畸形类型患者的矫治器作为实验样本。在实验过程中选择的测量位点较少，应在上下颌矫治器的所有牙位中均选择不同位置的位点，反复多次测量不同位点的厚度。针对这些问题，有待在进一步深入研究中完善。

[1]White DW，Julien KC，Jacob H，et al.Discomfort associated with Invisalign and traditional brackets：A randomized，prospective trial[J].Angle Orthod，2017，87（6）：801-808.

[2]Noll D，Mahon B，Shroff B，et al.Twitter analysis of the orthodontic patient experience with braces vs Invisalign[J].Angle Orthod，2017，87（3）：377-383.

[3]Sheridan JJ，Armbruster P，Nguyen P，et al.Tooth movement with Essix mounding[J].J Clin Orthod，2004，38（8）：435-441.

[4]张宁，白玉兴，张昆亚，等.不同厚度热压膜材料的力学性能研究[J].北京口腔医学，2009，17（4）：184-186.

[5]马雁崧，白玉兴.正畸热压膜材料力学性能及矫治力测量的研究进展[J].中华口腔正畸学杂志，2016，10（1）：39-42.

[6]周培.无托槽隐形正畸系统的精度及力学性能研究[D].北京交通大学，2014.1-76.

[7]李晓玮.应用传感器芯片测量隐形矫治力的初步研究[D].首都医科大学，2013.1-77.

[8]战丽平，白玉兴，张宁，等.无托槽隐形矫治用热压膜材料的共混改性及性能研究[J].北京口腔医学，2015，23（1）：1-4.

[9]Hahn W，Dathe H，Fialka-Fricke J，et al.Influence of thermoplastic appliance thickness on the magnitude of force delivered to a maxillary central incisor during tipping[J].Am J Orthod Dentofacial Orthop，2009，136（1）：12.e1-7；discussion 12-3.

[10]张宁，白玉兴，张昆亚，等.不同厚度热压膜材料厚度稳定性的研究[J].华西口腔医学杂志，2010，1：99-101.

[11]邵双运，余浩.基于光栅投射的光学三维测量仪的研制[J].现代仪器，2007，2：39-40.

[12]任超超，李晓玮，王喆垚，等.无托槽隐形矫治器厚度和唇向移位量对矫治力的影响初探 [J].中华口腔医学杂志，2014，49（3）：177-179.

[13]杨新海,曾祥龙.中国人正常牙合牙齿位置和形态[J].北京医科大学学报，1998，6：53-56.