不同粘接剂去除方式对釉质微观结构及托槽抗剪切粘接强度的影响

刘光俊，马锦锦，陶珂金，江 静，冯剑颖, 2

正畸托槽的粘接是固定矫治技术中较为关键的步骤。正畸治疗结束后，托槽及牙面残留的粘接剂需要被安全高效地清除，以尽可能地恢复牙釉质的初始状态[1]。然而在临床去除残留粘接剂的过程中，牙釉质会不可避免地受到损伤，表现为釉质厚度不同程度地减少以及表面粗糙度的增加，使得菌斑更易附着于牙面，从而导致釉质的脱矿或色素的沉积[2-3]，此外，受损的釉质表面还会影响托槽的粘接强度[4]，因此，选择一种合理有效的粘接剂去除方法至关重要。目前，牙面残留粘接剂的去除方法主要包括机械磨除、超声及激光等，不同方法的优缺点观点尚不统一[5-6]，本研究拟将临床上5种常见的机械处理方法进行比较，为正畸临床粘接剂的去除提供参考。

1 材料与方法

1.1 离体牙的收集

收集2021年6月至2021年9月在浙江中医药大学附属口腔医院颌面外科因正畸治疗需要拔除的前磨牙66颗，所有患者知情同意(伦理审批号：202103-06)。纳入标准：无龋坏、无缺损、无裂纹；患者年龄14～20岁。去除牙根面残余牙周组织及牙石，置于4 ℃麝香草酚溶液中备用，储存时间30 d以内。

1.2 样本制备与分组

1.2.1 样本制备 离体牙颊面用抛光刷和无氟无油的浮石抛光10 s，35%磷酸凝胶酸蚀20 s，气枪冲洗10 s，吹干至表面呈白垩色，将制备好的预成树脂填充模板(长4 mm×宽3 mm×厚1 mm)置于离体牙临床冠中心，填充正畸粘结树脂(Transbond-XT，3M，美国)至与模板表面齐平，光固化20 s。制备好后(图1)将样本37 ℃恒温水浴1周。

图1 定量树脂离体牙Fig.1 Isolated tooth with quantitative resin

1.2.2 样本分组 将66颗离体牙随机分成6组，每组11颗，按组别分别进行以下表面处理。A组：牙面不做任何处理；B组：金刚砂车针(TR-13EF，马尼，日本)磨除；C组：绿砂石(PC-13，松风，日本)磨除；D组：慢速碳化钨钻(RA-5，施崴特，美国)磨除；E组：慢速碳化钨钻磨除，后用抛光杯(TPC，美国)抛光；F组：慢速碳化钨钻磨除，后用硅粒子(松风，日本)抛光。用上述方法去除牙面残留粘接剂并记录从开始处理牙面到操作结束所用的时间。去净标准为肉眼见牙面无粘接剂残留。每组选取1颗牙进行扫描电镜检测，剩余10颗进行表面粗糙度、抗剪切粘接强度(shear bond strength，SBS)检测。

1.3 扫描电镜检测

各组样本经超声清洗、烘干、喷金后，在扫描电镜(SU8010，日本)下进行观察、拍片。

1.4 表面粗糙度检测

将离体牙固定在载物夹具上，表面粗糙度轮廓仪(Time3200，中国)曲面传感器触针置于处理过的区域内，设定测量方向与被测牙面垂直，取样长度0.25 mm，评定长度为1.25 mm，通过触针在牙面的滑动得出牙表面粗糙度值。

1.5 SBS检测

6组样本经超声清洗后，分别于颊侧临床冠中心粘接金属托槽(TOMY，日本)，托槽底板面积12.09 mm2，37 ℃恒温水浴24 h后取出离体牙，将其固定于万能力学测试仪(FR-108，上海发瑞仪器，中国)金属夹具上(图2)，结扎丝固定托槽四翼，控制加力方向使之平行于牙齿的颊面，以2 mm/min的速度加力，记录抗剪切力值，SBS的计算公式如下：SBS=抗剪切力/托槽底板面积。

图2 万能力学测试仪载具Fig.2 Universal mechanical tester fixture

1.6 粘接剂残留指数(adhesive residual index，ARI)记录

用10倍体式显微镜(F12，莱卡，德国)观察托槽脱落后牙釉质表面的残余粘接剂量，进行评估分级，计算ARI。评估标准：1分，无残余粘接剂；2分，残余粘接剂量小于原粘接面积的10%；3分，原粘接面积有10%～90%的粘接剂残留；4分，原粘接面积有90%以上的粘接剂残留；5分，所有粘接剂都残留在釉质表面。

1.7 统计学分析

实验数据使用SPSS 25.0软件进行统计学处理，对操作时间、牙面粗糙度、SBS进行单因素方差分析；对ARI计分进行Kruskal-Wallis检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 残留粘接剂去除时间

各组牙面残留粘接剂去除时间如表1所示。B组去除时间最短，E组去除时间最长；单因素方差分析显示，除B、C组无统计学差异(P>0.05)外，其余组间差异均有统计学意义(P<0.05)。

表1 各组牙面残余粘接剂去除时间Tab.1 Removal time of residual adhesive on tooth surface in each group min

2.2 牙釉质表面微观形态观察

各组扫描电镜结果如图3所示。A组：釉质表面平整光洁；B组：釉质表面有更明显机械划痕及少量粘接剂残留；C组：釉质表面有明显机械划痕及少量粘接剂残留；D组：釉质表面形态不规则，有多数深浅不一的缺损；E组：釉质表面部分不规则，有少量深浅不一的缺损；F组：釉质表面大部平整，有少量细小划痕。

A～F：A～ F组釉质表面微观形态；黑色箭头表示机械划痕，白色箭头表示粘接剂残留

2.3 表面粗糙度及SBS结果

比较各组牙面粗糙度及SBS值结果发现，处理组中，F组的牙面粗糙度最小，与A组无统计学差异(P>0.05)，其余各组牙面均较A组粗糙，差异均有统计学意义(P<0.05)；D组SBS值最大，除F组外，其余各组SBS均明显高于A组(P<0.05)(表2)。

表2 表面粗糙度及抗剪切粘接强度结果比较Tab.2 Comparison of surface roughness and shear bond strength in each group

2.4 ARI结果

各组牙面ARI分布及统计结果见表3，评分在3～5分范围内出现的频率较高，卡方检验显示各组间差异无统计意义(P>0.05)。

表3 各组牙面ARI比较Tab.3 Comparison of ARI in each group

3 讨 论

固定正畸结束后，牙面残留粘接剂如何合理有效地去除一直是临床探索的问题。牙釉质经酸蚀后，粘接剂可渗入到釉质层[7]，而釉质层的硬度低于所用研磨材料的硬度(金刚砂、绿砂石和碳钨钢等)[8]，临床上大部分粘接剂去除器械在去除残留粘接剂时会造成釉质的缺损，目前尚未有技术可以在不损伤牙釉质表面的情况下去除牙面残留粘接剂。Koprowski等[9]通过计算机断层摄影评估正畸治疗后釉质损失量发现，清除残留粘接剂后牙釉质厚度减少约125 μm。因此要注意在现有条件基础上最大限度地减少釉质损伤。

釉质表面微观结构可以通过扫描电镜来定性观察，同时也可通过表面粗糙度测试仪、光学或接触轮廓仪等设备来定量检测，以确定不同的粗糙度参数，其评定参数主要包括轮廓算术平均偏差(Ra)、微观不平度十点高度(Rz)、轮廓最大高度(Ry)，其中轮廓算术平均偏差作为光滑和半光滑表面最常用的粗糙度参数，已在多数研究中得到应用[10]，本实验通过扫描电镜及表面轮廓算术平均偏差来综合评定5种不同粘接剂去除方式对釉质表面的影响。

粘接剂的最佳处理方式应综合考量釉质微观结构变化及器械的去除效率。由于受到加力方式、角度和粘接剂厚度等因素影响，去除后托槽牙面残留粘接剂的面积和厚度有较大随机性，为减小实验误差，本研究采用树脂定量模板实现离体牙表面粘接剂面积和厚度的一致性。以往的研究表明，金刚砂车针具有较高去除效率，但釉质损失量较大，不适用于临床上粘接剂的去除[11]；另有研究显示，无论是使用高速钨钢钻还是低速钨钢钻，都会使釉质表面出现不规则损伤，且高速钨钢钻会造成更大的釉质损伤[12-13]。在本研究中，金刚砂车针及绿砂石相较于慢速钨钢钻具有更高的去除效率，但单独使用这三种去除方式均发现釉质表面出现不同程度的机械划痕及不规则缺损，而增加抛光步骤后可改善上述情况。Vidor等[14]通过比较钨钢钻去除粘接剂后是否进行抛光发现，钨钢钻联合氧化铝膏抛光对釉质的损伤较小且效率较高。因此，器械磨除残余粘接剂增加抛光步骤很有必要。

目前，常用的牙面抛光装置包括硅粒子、抛光杯等，硅粒子作为一种内含硅橡胶和高密度氧化铝粒子的打磨材料，其硬度介于釉质和树脂之间，是具有打磨、抛光双重功能的临床抛光材料[15]，钮晔等[16]将钨钢钻、金刚砂钻及硅粒子单独或联合使用并进行比较发现，单独使用硅粒子对釉质损伤最小，但去除效率最低，联合使用高速钨钢钻和硅粒子可取得更好的效果。本研究发现，慢速钨钢钻在配合硅粒子抛光后，牙面不规则形态明显改善，相较于使用抛光杯组，其效率更高、表面粗糙度更低，该结果也证实了Pinzan-Vercelino等[17]的观点。因此，慢速钨钢钻处理牙面后配合硅粒子抛光更适用于临床。

本研究设计了托槽再粘接步骤，通过SBS和ARI评估托槽的再粘接强度。托槽的粘接强度受诸多因素的影响，如粘接剂类型、托槽类型、托槽底板的处理方法、釉质表面形态等[4,18-20]。本实验以釉质表面形态为研究变量，由同一人选择同样的粘接剂和全新托槽进行粘接，以最大限度保证结果的客观性。相关研究表明，托槽的最低粘接强度范围为6～8 MPa[21]，防止托槽脱落的最佳粘接强度为14 MPa[22]。在本研究中，各实验处理组的SBS均值在10.05 ～16.61 MPa，其中慢速碳钨钢钻处理后的SBS最高；ARI指数作为衡量粘接剂与釉质表面粘接效果的辅助指标，可以间接评价粘接剂粘接强度和断裂面位置，ARI指数越高，断裂面越靠近托槽粘接剂界面，托槽的去除越安全。在本实验中，各处理方法的ARI计分集中在3～5分，表明5组托槽脱落的断裂面形式相似，在达到托槽正常粘接强度的前提下，粘接剂与牙面之间的粘接力较安全，从而降低了釉质剥脱的危险。以上的结果表明托槽再粘接前使用慢速碳钨钢钻去除残留的粘接剂可产生安全、可靠的粘接强度，虽缺少了前述实验硅粒子抛光的步骤，但对于临床上意外脱落或需再定位的托槽，此处理方式可做参考。

口内是一个复杂的环境，本实验在体外评价牙面经不同方法处理后的釉质微观变化及粘接性能，具有一定的局限性。目前对于最佳的粘接剂去除方式更多聚焦于去除工具上的差异，而对粘接剂本身的材料学特性研究较少，一些学者尝试在正畸粘接剂材料中添加氟化物以促进釉质的再矿化，这为托槽拆除后的龋病预防提供了新思路[23]。未来，对于正畸粘接剂及其最佳的去除方式仍需进一步探索。

4 结 论

在牙面残留粘接剂去除方法中，金刚砂车针及绿砂石虽有较高的去除效率，但对釉质损伤较大；慢速钨钢钻配合硅粒子抛光后可有效改善釉质表面粗糙度，且去除效率在可接受范围；以上5种牙面处理方式均能满足托槽的再粘接要求，其中慢速钨钢钻处理后的牙面托槽SBS最高，临床医生可根据情况选择适宜的粘接剂去除方式。