Lock—loose托槽與傳統托槽摩擦力特性的比較研究

劉曉維　楊陸一　朱惠芳　等

[摘要] 目的 在干燥和人工唾液環境中測量Lock-loose托槽結扎中間翼和結扎全翼時與弓絲之間滑動摩擦力和靜摩擦力的大小，并與傳統四翼托槽和自鎖托槽進行對比。方法 應用原子力顯微鏡觀察不銹鋼弓絲與不同托槽摩擦前后的表觀形貌。選用Lock-loose托槽、傳統四翼托槽和自鎖托槽，分別與0.406 4 mm、0.457 2 mm不銹鋼圓絲和0.457 2 mm×0.634 9 mm、0.482 6 mm×0.634 9 mm不銹鋼方絲組合，其中Lock-loose托槽使用結扎中間翼和結扎全翼兩種結扎方式。使用電子萬能力學實驗機測量干燥和人工唾液兩種環境下弓絲在托槽內滑動的動、靜摩擦力。結果 不同尺寸弓絲與不同托槽摩擦前后的表面粗糙度無明顯差異（P>0.05）；Lock-loose托槽結扎中間翼與4種弓絲組合的動、靜摩擦力均接近于0，與傳統四翼托槽有明顯差異（P<0.05）；與0.457 2 mm×0.634 9 mm不銹鋼方絲組合時，Lock-loose托槽結扎全翼可以獲得最大動、靜摩擦力，與傳統四翼托槽和自鎖托槽的差異有統計學意義（P<0.05）；人工唾液環境中的摩擦力小于干燥環境中的摩擦力（P<0.05）。結論 Lock-loose托槽可以通過不同的結扎方式調節并獲得臨床所需的摩擦力，有效解決了低摩擦力與強支抗控制的矛盾問題。

[關鍵詞] Lock-loose托槽； 摩擦力； 人工唾液； 正畸

[中圖分類號] R 783.5 [文獻標志碼] A [doi] 10.7518/hxkq.2014.06.009

矯治錯畸形的本質就是在力的作用下，通過矯治器對錯位的牙齒施加適當的矯治力，使其向正確的方向和位置移動，重建協調、穩定、美觀的咬合關系。牙齒的移動主要通過托槽和弓絲之間的相對運動來完成。研究[1]發現，使牙齒移動的力大約有50%用來克服托槽、弓絲、結扎絲之間的阻力，因此托槽和弓絲之間的摩擦力是影響矯治力的重要因素之一。如果忽略矯治過程中摩擦力的影響，則會導致支抗喪失和不良的牙齒移動。

為了滿足正畸治療的不同階段及不同牙齒對摩擦力的不同需求，在LF（low friction and low force）托槽的理念下[2]，由吉林大學口腔醫院楊陸一將LF托槽的平底槽溝設計為槽溝帶有突脊的正畸托槽，命名為Lock-loose托槽，并取得國家實用新型專利[3]。Lock-loose托槽在原有LF六翼托槽的基礎上將平底槽溝設計成峰形，并相應增加托槽中間翼槽壁高度和托槽底厚度，希望可以在正畸過程中僅通過采用不同的結扎方式就可同時解決摩擦力和支抗控制的問題。口腔的唾液環境是影響摩擦力的主要生物因素之一，但唾液環境對摩擦力的影響尚存爭議[4-5]。為進一步研究Lock-loose托槽的摩擦力特性，本實驗在干濕兩種條件下，比較結扎中間翼的Lock-loose托槽、結扎六翼的Lock-loose托槽、傳統四翼托槽以及自鎖托槽分別與不同的不銹鋼弓絲在彈性橡皮結扎圈結扎情況下的摩擦力特性，為其臨床應用提供參考。

3 討論

3.1 Lock-loose托槽的摩擦力特性

Lock-loose托槽是在原有直絲托槽的基礎上將槽溝設計為突脊形狀，并未對原有直絲托槽所預制的數據做更改。由于Lock-loose托槽主要使用在后牙段，因此在關閉拔牙間隙時增加后牙支抗的同時，也可以通過托槽預成的轉矩來使牙齒的位置得以調整。Lock-loose托槽結扎中間翼時，因為中間翼槽壁高度增加，橡皮圈與弓絲之間分離，槽溝形成管狀結構，弓絲受到的結扎力極小[6]，使得弓絲與托槽之間的摩擦力減小；而結扎全翼時，則類似傳統托槽的結扎方式，此時橡皮圈從側翼外側與托槽接觸，對弓絲產生一定的壓力。由于Lock-loose托槽全翼的周長大于傳統四翼托槽全翼的周長，而橡皮圈的周長是一定的，因此Lock-loose托槽結扎全翼時弓絲與托槽間壓力大于傳統四翼托槽，由于摩擦力與結扎壓力成正比[7]，所以其摩擦力大于傳統托槽。雖然Moore等[8]認為摩擦力隨著弓絲橫截面積的增加而增大，但是本研究所使用的4種弓絲在與Lock-loose托槽的組合中，由于（0.457 2 mm×0.634 9 mm方絲較0.482 6 mm×0.634 9 mm方絲更易發生變形，在相同橡皮圈結扎條件下，其與托槽的接觸面積更大，所以獲得了4種托槽—弓絲組合中最大的摩擦力。

在臨床正畸治療過程中，托槽沿弓絲滑動時產生的摩擦力越大，牙齒移動時所需矯治力就越大。在直絲弓矯治過程中，利用滑動法關閉間隙時，需要弓絲在托槽和頰面管中自由滑動，此時采用Lock-loose托槽結扎中間翼的方式，獲得弓絲與托槽間盡可能小的摩擦阻力，獲得較好臨床效果的同時，滿足了正畸輕力原則，患者疼痛感也明顯減輕[9-10]；而在最后的精細調整階段，臨床醫生通常希望加大個別牙齒托槽與弓絲間的摩擦力，以使牙齒在三維方向上得到精確的調整；再如臨床上用兩步法關閉間隙拉尖牙向遠中移動過程中，當不允許任何的支抗后牙移動而發生支抗喪失時，支抗牙齒托槽和弓絲間的摩擦力需要足夠大[11]，此時可以采用Lock-loose托槽結扎全翼來獲得較大的摩擦力。

3.2 Lock-loose托槽對弓絲的影響

根據物理學原理，當兩個接觸的固體之間發生相對移動的時候，在其接觸面上會產生與其運動方向相反的摩擦力[12]，臨床上弓絲和托槽之間的摩擦力正是由于兩者之間的相對運動引起。Lock-loose托槽通過改變槽溝形狀來改變與弓絲之間的接觸面積，從而控制臨床所需的摩擦力大小；但是對比弓絲與Lock-loose托槽、傳統四翼托槽和自鎖托槽摩擦前后表觀形貌可以發現，3種托槽對弓絲表面形貌的影響無明顯差異，可見Lock-loose托槽可在臨床推廣應用。

3.3 干濕條件對摩擦力的影響

考慮到口腔的唾液環境，本研究同時測量了干燥和人工唾液環境下托槽與弓絲之間的動靜摩擦力。由于唾液的潤滑作用，人工唾液環境中同種托槽與弓絲之間的動靜摩擦力均小于干燥環境下的摩擦力，且差異有統計學意義（P<0.05），這與Cash等[13]的研究是一致的。

Lock-loose托槽具有靈活的摩擦力特性，采用不同結扎方式即可控制摩擦力的大小，既解決了傳統四翼托槽摩擦力變化范圍小，無法獲得多種摩擦力的缺點，又彌補了自鎖托槽在精確調整時無法提供足夠摩擦力的弊端；同時，Lock-loose托槽的操作方法簡便，無需特殊工具，而成本遠低于進口托槽，更適合中國國情，有利于在臨床上推廣應用。牙齒移動是一個復雜的生物力學過程，托槽與弓絲之間的摩擦阻力只是牙齒受力的一部分，不能以單純摩擦力的大小來說明牙齒受力的大小和移動的快慢，而本實驗只是對牙齒移動中摩擦力部分進行初步研究。此外，本實驗部分地模擬了口腔環境，在一定程度上反映了口腔環境中的摩擦力狀況，但是唾液外的其他生物因素，例如肌力、咬合力、牙周組織、牙齒移動方式、咀嚼等也會影響正畸摩擦力，因此要反映真實口腔環境中的摩擦力狀況，仍需進一步研究。在后續研究中，筆者將對不同結扎方式對摩擦前后的弓絲與托槽表面形貌的影響做更加深入全面的研究。此外，本研究所使用托槽槽溝底峰高為0.39 mm，以后將針對不同峰高的托槽進行摩擦力研究，從而獲得最佳的峰高高度并應用于臨床。

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（本文編輯 吳愛華）