两种正畸粘接剂粘接强度的体外实验研究

刘刚 王银龙 王元银 胡露露

[摘要]目的：探究两种正畸托槽粘接剂粘接强度及粘接剂残留量的差异。方法：收集40颗正畸需要拔除的上颌第一前磨牙，随机均分为2组，A组：光固化树脂粘接剂组；B组：光固化树脂加强型玻璃离子组。用万能试验机检测各组托槽脱离牙面时的抗剪切强度（SBS），并在显微镜下观察釉质表面粘接剂残留指数（ARI）及破坏情况。结果：A组的抗剪切强度为（12.30±2.55）MPa显著高于B组的（9.13±1.18）MPa，差异有统计学意义（t=5.049，P=0.000）。A组粘接剂残留率大于B组，差异有统计学意义（P=0.013）。结论：去托槽时两种粘接剂均不会造成釉质表面的破坏，光固化树脂粘接剂的粘接强度比光固化树脂加强型玻璃离子高，但去除托槽后光固化树脂粘接剂残留在釉质表面的量更多。

[关键词]正畸；金属托槽；粘接强度；粘接剂；ARI

[中图分类号]R783.5 [文献标志码]A [文章编号]1008-6455（2018）05-0112-04

In-vitro Studies On Shear Bond Strength of Two Orthodontic Adhesive

LIU Gang，WANG Yin-long，WANG Yuan-yin，HU Lu-lu

（Stomatologic Hospital & College，Anhui Medical University，Key Lob. of Oral Diseases Research of Anhui Province， Hefei 230032，Anhui，China）

Abstract： Objective To investigate the difference of bonding strength and residue of binder between two kinds of orthodontic adhesive. Methods 40 orthodontic Maxillary first premolars which needed extracting were collected and randomly divided into 2 groups， group A： light-cure resin binder group， group B： light-cure resin-reinforced glass-ionomer group. The shear strength of each bracket was measured by universal testing machine. The residual index and damage of the enamel surface were observed under microscope. Results The shear strength of group A was （12.30 ± 2.55） MPa， which was significantly higher than that of group B （9.13 ± 1.18） MPa， the difference was statistically significant（t=5.049，P=0.000）. The residual rate of adhesive in group A was higher than that in group B（P=0.013）. Conclusion While removing bracket， the two kinds of binder did not cause the damage of enamel surface， the shear bond strength of light-cured resin binder was higher than that of light-cure resin-reinforced glass-ionomer， but light-cured resin binder residue on the enamel surface was more after removing the brackets.

Key words： orthodontics； metal brackets； shear bond strength； adhesive； ARI

固定矯治器中不锈钢材质的正畸托槽因其坚固耐用和价格优势为目前临床上所常用。然而矫治过程中困扰正畸医师的问题之一就是托槽的脱落，这不仅拖延了患者的矫治进度，而且耗费医师椅旁操作时间。托槽粘接剂是口腔正畸临床最常用的材料之一，普遍应用于托槽、颊管、带环及各种正畸附件的粘接。性能良好的托槽粘接剂应符合以下要求[1]：材料体积稳定，有一定流动性，具有很强的粘接力抵抗口内咀嚼、语言等产生的力量和耐受口腔内复杂环境的腐蚀。国内外学者一直在探索能增强牙体釉质和金属托槽稳固粘接的方法。本实验选择目前临床上常用的两种托槽粘接剂与离体牙粘接，通过对粘接剂抗剪切力的测定，分析两种粘接剂粘接强度，并通过观察粘接剂残留于釉质上的量（粘接剂残留指数，Adhesive remnant index， ARI）[2]，评价这两种粘接剂对釉质的影响。

1 资料和方法

1.1 一般资料：征得患者同意后，在安徽医科大学附属口腔医院口腔颌面外科收集近期1个月内因正畸需要拔除的上颌第一前磨牙40颗，离体牙均来自于年龄18～22岁青少年（要求牙体釉质层健康，无龋坏，无变色，无裂纹，无治疗史，无釉质发育不全，唇面釉质无明显磨耗），性别不限；刮除表面肉芽后保存在0.5%麝香草酚溶液中。将离体牙随机均分为2组（每组20颗），A组：光固化树脂粘接剂；B组：光固化树脂加强型玻璃离子。

1.2 仪器与材料：上颌第一前磨牙金属托槽（杭州3B），超硬石膏（广州 博圣），光固化树脂粘接剂（Grēngloo 美国KAVO），光固化树脂增强型玻璃离子粘接剂（GC 日本富士），37%磷酸酸蚀剂（3M，美国），Elipar? S10 LED光固化灯（3M，美国），万能试验机（方圆仪器 济南），恒温箱（博迅 上海），光学显微镜（凤凰 江西），人工唾液（信恒 东莞）。见图1～3。

1.3 方法

1.3.1 托槽粘接方法

1.3.1.1 A组：将离体牙唇面用涂有无氟牙膏的橡皮杯清理，三用枪冲洗、吹干。在唇面临床冠中心区域的位置涂布37%磷酸，酸蚀30s，冲洗吹干，直至釉质表面呈白垩色后用小毛刷在釉质表面涂布薄层渗透液，气枪吹匀；托槽底板用酒精棉球擦拭吹干，涂布粘接剂，放置于牙齿唇面的冠中心位置，刮除周边多余的粘接剂，托槽定位过程要求在30s内完成，光照20s，完成粘接。

1.3.1.2 B组：将离体牙唇面用涂有无氟牙膏的橡皮杯清理，三用枪冲洗、吹干。在唇面临床冠中心区域的位置涂布37%磷酸，酸蚀30s，冲洗吹干，托槽底板用酒精棉球擦拭吹干，同时将树脂加强型玻璃离子粘接剂按粉液比1：1均匀调拌后取适量放置在于托槽底板，30s内完成托槽定位，光照20s，完成粘接。整个操作过程由同一位熟练操作的医师完成，各组托槽与底板均紧密均匀贴合。

1.3.2 实验模型建立：将粘接托槽的离体牙根垂直向插入长方体型超硬石膏块中，只暴露解剖牙冠，待石膏硬固后备用（见图4）。

1.3.3 抗剪切强度测试：将硬固后的模型浸泡在37℃的人工唾液24h后取出固定在万能试验机检测每组粘接剂的抗剪切力强度（MPa）。剪切力方向为与牙长轴方向平行，拉力臂的移动速度为0.5mm/min，托槽脱落的瞬间，计算机记录这一时刻拉力值（N）。托槽底板表面积是托槽切端弧长与龈合向宽度的乘积（mm2），本实验所用托槽底板表面积均为3mm×3mm。计算抗剪切强度的公式为：抗剪切强度（MPa）=剪切力（N）/托槽底板面积（mm2）。

1.3.4 粘接剂残留指数（ARI）：抗剪切实验完成后托槽从牙面上脱离，将离体牙唇面放在10倍光学显微镜下观察残留的粘接剂，逐项分析两组粘接剂在牙釉质表面残留情况等特点。ARI计数标准如下：牙齿釉质表面无粘接剂残留，计数为0；粘接剂残留面小于粘接面积50%，计数为1；粘接剂残留面大于粘接面积50%，但未完全残留，计数为2；整个粘接面都残留粘接剂，计数为3。

1.3.5 统计学分析：对计量资料进行正态性检验，服从正态分布时采用均数±标准差进行统计描述，两组间比较采用独立样本t检验。等级资料采用P50（P25，P75） 进行统计描述，两组间的比较采用Mann-Whitney U检验。采用SPSS 22.0软件进行统计分析，检验水准α=0.05。

2 结果

2.1 两组粘接剂的抗剪切强度：A组的抗剪切强度为（12.30±2.55）MPa显著高于B组的（9.13±1.18）MPa，差异有统计学意义（t=5.049，P=0.000）。

2.2 光学显微镜下两组釉质表面形态：10倍光学显微镜下观察托槽脱落后的釉质表面，未发现明显的釉质损坏或断裂。见图5。

2.3 两组粘接劑ARI计数比较：由表1可知，A组粘接剂残留率大于B组，差异有统计学意义（P=0.013）。

3 讨论

正畸托槽脱落的原因主要是由于促使牙齿发生移动的正畸力和口腔行使咀嚼功能时的咬合力，虽然力的大小方向和性质有所不同，但大都属于剪切力。因此，检测其抗剪切强度[3]是本实验的主要方法。正畸治疗中矫治器托槽能达到5.6～7.8MPa的抗剪切强度即可满足临床需要[4]。目前临床上常用的金属托槽粘接剂有两种，一种是光固化树脂型粘接剂，另一种为光固化树脂加强型玻璃离子。光固化树脂型粘接剂主要由渗透液和光固化树脂两部分组成，使用时需保证严格隔湿。树脂加强型玻璃离子[5]是由玻璃离子、酸性物质、引发剂和树脂有机单体等组成，兼备了玻璃离子和复合树脂的优点，提高了其对酸性及潮湿环境的抵抗力[6]，并且有研究发现[7]酸蚀及表面适当湿润后其粘接强度会明显增高。

然而口腔环境复杂，托槽的脱落不仅和粘接剂性能有关，还和其他很多因素[8]有关，如年龄、职业、牙位、饮食中所含酸性成分[9]以及粘接过程中的固化光源。Finnema等[10]通过meta分析发现，较长的光照时间可加固粘接剂粘接性能。本实验采用照射20s是依据了Grēngloo光固化树脂粘接剂的操作说明。本实验中两组粘接剂均可满足临床所需矫治力，但光固化树脂粘接剂组抗剪切强度为（12.30±2.55）MPa大于树脂增强型玻璃离子组的（9.13±1.18）MPa。这可能是因为光固化树脂粘接剂在粘接前需要在酸蚀后的釉质表面涂布渗透液，渗透液具有较高的流动性，可以渗透到釉质微孔较深处，所以固化后可形成更强的机械嵌合力，可明显提高粘接强度。临床上弓丝入槽困难时强行入槽，托槽受到的力较大；深覆牙合、反牙合或锁合时托槽常会遇到对合牙尖或切缘的干扰，虽然可以通过后牙垫高、平面导板等手段来解决，但是较强粘接性能的粘接剂也必不可少，所以使用光固化树脂粘接剂，可降低托槽脱落风险。

实验中各组托槽分离牙面后断裂面均出现在釉质/粘接剂之间（如图5）。齐素青等[11]认为ARI和抗剪切强度之间是正相关关系，即高的ARI与较高的粘接强度是相一致的。实验中光固化树脂粘接剂组的粘接剂残留率大于树脂增强型玻璃离子组也证实了这个观点。虽然釉质表面的损伤并不仅仅是由粘接剂残留率此单一因素所决定，釉质自身状况以及拆除托槽的方式也有一定的影响[12]，但是较高的ARI（2或3）粘接剂在拆除托槽后加大了去除的难度，并增加了对釉质表面造成损伤的风险。所以树脂加强型玻璃离子ARI虽低，但其对釉质表面保护更有利。临床上医师倾向于选择对牙面损伤程度小且方便快捷地去除粘接剂的方法，这与所用器械的种类、转速、摩擦剂、残留量等均有关系，祝媛等[13]研究发现低速弯机+碳钨车针低速磨除法在磨除多余粘接剂时更安全高效。矫治完成，去除托槽和残留粘接剂后，釉质表面更为粗糙，对外源性色素沉着也更加敏感，如果在前牙美学区，则对美观效果影响较大。有研究表明[14]这两种粘接系统均会对牙面颜色产生影响，致使牙面釉质易着色，但两者所产生的影响并无显著差异。根据临床经验，如果托槽在粘接后短时间内脱落，则可能为粘接过程中釉质表面处理不当或未能在有限时间内完成托槽定位等操作不当所造成，也有可能是因为托槽粘接完成即刻入槽时承受过大的矫治力所致。因此本实验选择粘接后将实验模型放置在37℃恒温人工唾液中24h，待粘接剂性能稳定后测量[15]。不同底板结构的托槽和相同的粘接剂结合，其粘接性能不尽相同，目前纯钛个性化正畸托槽的引入提高了托槽精确度，其底板与牙齿唇面形态高度一致，使得粘接剂厚度均匀，数据表达效果更佳[16]。本实验选择的托槽为杭州3B公司生产的不锈钢直丝弓托槽，其底板为网状型（见图3）。该形状底板存在倒凹区可容纳部分粘接剂，形成倒凹固位，这可能是两组粘接剂抗剪切强度均较高的原因。

本次实验仅测试了两种临床常用粘接剂的抗剪切性能，有关自锁托槽和陶瓷托槽与各种粘接剂结合的抗剪切性能还有待进一步的实验研究。两种粘接剂在去粘接的过程中均不会使釉质表面发生破坏，且都可满足临床所需的粘接强度。对于需要较强矫治力和易受到外力干扰的托槽，可选择用粘接强度较大的光固化树脂粘接剂，而一般牙位上的托槽，选择粘接剂残留率较低的树脂加强型玻璃离子更方便。

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[收稿日期]2018-01-28 [修回日期]2018-04-12

编辑/朱婉蓉