清肺排毒汤对托槽系统摩擦力的影响研究*

李俊雄,李思玉,陈虹君,冯敬哲,邱 亚,李丽华△

(川北医学院附属医院:1.口腔科;2.医学研究中心,四川 南充 637000)

固定矫治是目前应用于正畸治疗中占比最大的矫治技术,金属托槽也是使用最广泛的固定矫治装置之一,尤其是部分复杂病例的首选治疗措施[1-2]。当粘接至牙面上的托槽沿弓丝滑动时将产生不同程度的滑动摩擦力,而约有50%的矫治力消耗在对抗托槽系统的摩擦力之上[3]。不当的摩擦力可能会导致疼痛[4]、牙根吸收[5]、支抗丧失[5]及降低牙移动速度[6]等不良反应。摩擦力的影响因素包括弓丝与托槽的角度、弓丝与托槽的尺寸及材质、弓丝与托槽的类型、弓丝与托槽表面的碎屑堆积、唾液等[7]。

过去3年,严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2(SARS-CoV-2)感染导致的新型冠状病毒感染(COVID-19)疫情威胁着全球公共卫生安全和人类生命健康。当时,奥密克戎(Omicro)毒株已取代德尔塔(Delta)毒株成为主要的流行株。2022年3月14日,我国卫生健康委员会出台的《新型冠状病毒诊疗方案(试行第九版)》中明确指出“清肺排毒汤(QFPDD)”可用于奥密克戎毒株感染所致的COVID-19病例治疗。

中药汤剂成分较为复杂。在煎煮过程中可形成大量的固体微粒[8],并且随着汤剂温度的降低,其粒径也随之增加[9]。有研究指出,QFPDD含有超过400种的化学成分,其中有机酸44种[10]。对于固定矫治患者,碎屑的堆积在一定程度上加重了托槽系统的粗糙度[11]。而托槽的槽沟内往往潜入大量的碎屑,且难以清洁到位。那么服用中药汤剂且难以保持良好口腔清洁卫生的固定矫治患者,汤剂中强流动性的碎屑是否足以在槽沟内沉积?因此,本文就QFPDD的中药汤剂是否会造成正畸矫治器碎屑堆积增加、摩擦力增大进行了全面的研究。

1 材料与方法

1.1实验材料与仪器 主动自锁托槽GAC In-Ovation(Dentsply,美国),被动自锁托槽Damon Q(Ormco,Glendora,CA,美国),传统结扎托槽——标准型滑动网底直丝弓托槽(新亚,中国),0.018 inch不锈钢圆丝,0.018 inch×0.025 inch、0.019 inch×0.025 inch不锈钢方丝(3M,美国),光固化型牙釉质粘接树脂(西湖巴尔,中国),LED光固化剂(啄木鸟LEDF,中国),万能材料试验机(INSTRON,美国),场发射扫描电子显微镜(ZEISS GeminiSEM 300,德国),QFPDD方剂[《新型冠状病毒诊疗方案-(试行第九版)》],人工唾液(ISO/TR10271标准配置)。

1.2方法

1.2.1QFPDD的煎煮 根据国家卫生健康委员会出台的《新型冠状病毒诊疗方案(试行第九版)》中QFPDD的方剂配比准备中药材:麻黄9 g、炙甘草6 g、杏仁9 g、生石膏15～30 g(先煎)、桂枝9 g、泽泻9 g、猪苓9 g、白术9 g、茯苓15 g、柴胡16 g、黄芩6 g、姜半夏9 g、生姜9 g、紫菀9 g、冬花9 g、射干9 g、细辛6 g、山药12 g、枳实6 g、陈皮6 g、藿香9 g。此外,2020年5月12日国家中医药管理局发布的《关于规范“清肺排毒汤”使用及生产的特别说明》强调了QFPDD应使用传统中药饮片调配、水煎煮使用、生石膏须先煎、共煎共煮这一系列必不可少的程序。因此,称取处方量药材后加10倍水量,浸泡 40 min。浸泡完成后,加入8倍水量。石膏先煎煮15 min,而后余药煎煮 50 min,趁热过100目筛(6号筛)。冷却备用。

1.2.2托槽及弓丝的准备 GAC In-Ovation(槽沟尺寸为0.022 inch×0.028 inch)、Damon Q(槽沟尺寸为0.022 inch×0.028 inch)、新亚标准型网底直丝弓托槽“B系列8216”(槽沟尺寸为0.022 inch×0.028 inch)各18颗,均为前磨牙托槽。选取3M 0.018 inch不锈钢圆丝,0.018 inch×0.025 inch、0.019 inch×0.025 inch不锈钢方丝,各18根,长度截取至10 cm。要求所有的弓丝为不锈钢丝,弓丝平直,无折痕、无划痕。国产橡皮结扎圈若干。实验前需将所用弓丝与托槽使用乙醇棉球擦拭以去除污渍。

将托槽、弓丝及橡皮结扎圈分为QFPDD组、人工唾液组,分别浸泡至QFPDD与人工唾液中,27 ℃恒温保存10 h。

1.2.3模具制作 分别在20 cm长方形钢尺两端的窄边做中点标记后连成窄边平分线,用以在万能试验机做上下两端夹持的标志。取钢尺一端的窄边中点作为托槽黏结部位,使用定位器在垂直于钢尺表面的方向上使托槽槽沟与钢尺长边保持方向一致,确保槽沟、钢尺长边平行。所有的托槽均由同一名正畸医生在同一天使用光固化黏结剂黏结。

1.2.4结扎训练 对于新亚托槽,为了降低托槽结扎的误差、主观因素等影响,实验前进行1周的结扎训练。使用国产结扎橡皮圈将实验用各类型不锈钢弓丝固定至托槽上,方法如下:用持针器夹住橡皮圈,挂在托槽的一个翼上,边牵引边旋转的套入其他3个翼。

1.2.5实验方法

1.2.5.1安放模具 将钢尺固定在万能机上。在万能机上端做一垂直于水平面的线段,调整钢尺的位置,确保托槽槽沟、弓丝、夹持装置在同一条直线并与此垂线平行。在进行实验前,恒温空调将实验室温度提前调整至27 ℃。实验开始前,使用QFPDD、人工唾液充分浸润托槽与弓丝。

1.2.5.2测试摩擦力 将万能试验机参数归“0”。CHEN等[12]研究指出滑动速度在0.5～50.0 mm/min时对摩擦力无显著影响。因此,实验的测试速度设定为10 mm/min拉动弓丝在托槽槽沟内滑动。滑动距离为3 mm。每组实验重复3次,取平均值。所得数据由万能试验机配置的软件记录为时间-应力图。此应力图为分段函数图,当第1次波峰出现时表明弓丝克服了最大静摩擦力而开始滑动,因此取函数最大值记为最大静摩擦力。实验的顺序是分组进行,即以各组内简单随机抽样而定。记录最大静摩擦力。实验温度保持在27 ℃。

1.2.5.3扫描电子电镜(SEM)下观测弓丝表征 选取经过QFPDD、人工唾液浸泡后的不锈钢方丝。小心取出后将其截取为每节长为1 cm的样本,自然干燥。3 kV、低电流强度的场发射SEM下观察弓丝表面碎屑黏附的情况。

1.3统计学处理 实验独立重复进行3次。实验数据采用Graph Pad Prism8.0.2进行统计学分析,使用Tow-way ANOVA进行显著性检验,P<0.05代表差异有统计学意义。

2 结 果

2.1GAC In-Ovation与不同尺寸的弓丝在2种介质浸泡下的摩擦力比较 GAC In-Ovation与0.018 inch不锈钢圆丝自结扎后,在QFPDD、人工唾液浸泡下的摩擦力比较,差异无统计学意义(P>0.05)。而GAC In-Ovation与0.018 inch×0.025 inch、0.019 inch×0.025 inch不锈钢方丝自结扎后在QFPDD浸泡下的摩擦力显著增强,与人工唾液组比较,差异有统计学意义(P<0.001)。实验结果见表1。

表1 GAC In-Ovation与不同尺寸的弓丝在2种介质浸泡下的摩擦力比较

2.2Damon Q与不同尺寸的弓丝在2种介质浸泡下的摩擦力比较 Damon Q与0.018 inch不锈钢圆丝自结扎后,在QFPDD、人工唾液浸泡下的摩擦力比较,差异无统计学意义(P>0.05)。而Damon Q与0.018 inch×0.025 inch、0.019 inch×0.025 inch不锈钢方丝自结扎后在QFPDD浸泡下的摩擦力显著增强,与人工唾液组比较,差异有统计学意义(P<0.001)。实验结果见表2。

表2 Damon Q与不同尺寸的弓丝在2种介质浸泡下的摩擦力比较

2.3新亚标准型网底直丝弓托槽与不同尺寸的弓丝在2种介质浸泡下的摩擦力比较 新亚标准型网底直丝弓托槽与0.018 inch、0.018 inch×0.025 inch、0.019 inch×0.025 inch不锈钢丝经橡皮结扎圈结扎后在QFPDD浸泡下的摩擦力显著增强,与人工唾液组比较,差异有统计学意义(P<0.01)。实验结果见表3。

表3 新亚标准型网底直丝弓托槽与不同尺寸的弓丝在2种介质浸泡下的摩擦力比较

2.43种托槽系统在2种介质浸泡下的摩擦力比较 传统结扎托槽在2种介质浸泡下的摩擦力均明显高于自锁托槽,差异有统计学意义(P<0.001)。GAC In-Ovation、Damon Q在与0.018 inch不锈钢圆丝自结扎时在2种介质浸泡下的摩擦力比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。GAC In-Ovation、Damon Q与0.018 inch×0.025 inch、0.019 inch×0.025 inch不锈钢方丝自结扎后,GAC In-Ovation在2种介质浸泡下的摩擦力均较大,差异有统计学意义(P<0.001)。

2.5SEM下不锈钢方丝的表征 经过QFPDD浸泡后的不锈钢方丝,在放大100倍后其表面未见明显的生产缺陷。仔细辨别可见存在大量的碎屑黏附,分布不均匀。放大至1 000倍时弓丝表面可观察到不同形状的碎片,可能为细小的中药渣。观测结果见图1。

注:a1～a3为经过QFPDD浸泡后的不锈钢丝,其表面可见大量形状不规则的中药渣碎片;a4～a6为经过人工唾液浸泡后的不锈钢丝,其表面相对清洁,未见明显碎屑附着;b1～b3为经过QFPDD浸泡后的不锈钢丝,其表面可见大量的碎屑;b4～b6为经过人工唾液浸泡后的不锈钢丝,其表面相对清洁,未见明显的碎屑附着。

3 讨 论

口腔内存在多种介质,包括唾液、漱口液及其他药物等。这些介质可能会对托槽及弓丝的摩擦力产生不同程度的影响。唾液对于托槽系统能起到润滑还是摩擦的作用尚存在争议,尤其是在以静摩擦力体系为主的口内复杂的微环境中[13]。唾液中的黏蛋白可能是发挥阻滞作用的主要因素。口腔唾液中混合的物质与进食不同的食物有关,对实验研究可能产生诸多的干扰因素。而人工唾液作为体外摩擦力实验研究的首选试剂[14],在控制变量方面具有优势,因此,本实验根据以往的研究选用了人工唾液作为对照组。

中药汤剂是中医临床中使用最为广泛的中药剂型,其是指将饮片加水煎煮或以沸水浸泡后所得的液体制剂[15]。中药汤剂通常是由多种饮片共同煎煮而成,并非无菌制剂。中药汤剂成分复杂,其中可能含有多种颗粒状悬浮物、蛋白质、糖类等[13]。诸如此类物质黏附至弓丝及托槽上之后,可能会使其表面粗糙度进一步增加。QFPDD是源自中医典籍《伤寒杂病论》而来,涉及麻杏石甘汤、五苓散、小柴胡汤及射干麻黄汤4个经方[16],经由多达20余种中药材煎煮而成,成分相对复杂。因此,本次实验在SEM下进行了观察。在100×放大倍数下可观察到大量中药材碎片样的异物。而在1 000×放大倍数下,与表面相对清洁、平滑的人工唾液组不锈钢丝比较,QFPDD浸泡后的不锈钢丝表面可见密集的细小颗粒物黏附。以往的研究也已证实弓丝表面碎屑的增多将加重矫治系统的摩擦力[17]。

目前,固定矫治所用的托槽主要分为传统结扎托槽、被动自锁托槽、主动自锁托槽。自锁托槽相较于传统结扎托槽表现出多种优势,尤其是自锁托槽具有低摩擦力、排齐效率高、自洁作用良好及美观舒适等优势[18]。本研究中,0.018 inch不锈钢圆丝与GAC In-Ovation、Damon Q自结扎后,在QFPDD和人工唾液2种介质浸泡下的摩擦力无显著差异。这可能与本次实验的设计有关,即弓丝与托槽沟在同一直线上受力,自锁托槽的滑片与弓丝尚未接触,二者之间存在较大的间隙[19];因此,中药浸泡后的弓丝表面虽黏附较多碎屑,但却未能体现出较大的摩擦力。这也与自锁托槽在细丝上能快速排齐牙列的特征相契合[20]。但此次选用的传统结扎托槽与0.018 inch不锈钢圆丝经过QFPDD浸泡后其摩擦力显著高于对照组。然而,QFPDD浸泡后的3种托槽与0.018 inch×0.025 inch、0.019 inch×0.025 inch不锈钢方丝结扎后其摩擦力相较于人工唾液组均更大。不锈钢方丝具有较大的横截面积,这一因素增大了弓丝与托槽之间的接触面积。此外,汤剂中的碎片可能会堵塞托槽沟,这可能导致正畸牙在静态摩擦力方式下的移动困难。

在QFPDD和人工唾液2种介质浸泡下,传统结扎托槽的摩擦力均显著高于2种自锁托槽,而GAC In-Ovation在不锈钢方丝阶段的摩擦力均高于Damon Q。这可能是由于主动自锁托槽具有将弓丝压入槽沟底的滑盖,使其在初期排齐阶段表现出更为高效的性能[20-21]。而在矫治后期更换至较大截面积的方丝阶段,主动自锁托槽在滑盖的作用下、结合一定尺寸的不锈钢方丝,可以更加出色地表达转矩控制[22]。与此同时,不锈钢方丝在滑盖的挤压下将产生较大的摩擦力,这可能会降低主动自锁托槽在后期间隙关闭时牙移动的速度。托槽粘接至口内一段时间后,其附属的弓丝及槽沟都会有不同程度碎屑堆积。大量的碎屑堆积会增加弓丝及槽沟的粗糙度,这进一步加重了牙移动过程中的摩擦力。与传统结扎托槽相比,自锁托槽表现出更大的碎屑堆积率[23]。正畸术后约91%的患者会出现不同程度的疼痛反应[24],不适感打击了患者对治疗的积极性,对正畸治疗的满意度造成严重的影响[25]。过大的摩擦力除了给患者带来的疼痛的加重,还包括患者整体生活质量的下降[4]。稳定的支抗是临床治疗的关键,而在摩擦力的消耗下可能会导致支抗的丧失。弓丝及托槽在受到长时间的腐蚀、过大摩擦力的作用下,加重了矫治器金属离子的释放,进而促使非必要的氧化应激反应[26]。此外,在摩擦力作用下导致了牙根吸收的风险增加。研究人员使用钢丝棉、超声波对临床使用过的托槽及弓丝进行清洁之后,在扫描电镜观察其表面的微观状态,发现表面的碎屑显著减少[27]。因此,如何降低弓丝与槽沟之间的摩擦力对牙移动的影响仍然需要进一步研究。

综上所述,QFPDD浸泡下的托槽系统摩擦力增强,汤剂中的悬浮物将恶化弓丝表面的碎屑堆积。这提示服用QFPDD等中药汤剂的正畸患者可能需要相对特殊的口腔护理措施。