正畸乳膠牽引圈體內(nèi)24h彈性力值衰減的研究

王盼 閻帆 楊柳 閆鵬 馮劍穎?

正畸乳膠牽引圈是正畸臨床常見的施力材料，用于頜間牽引調(diào)整咬合關(guān)系、關(guān)閉間隙、牽引尖牙遠(yuǎn)中移動(dòng)等［1-2］。正畸乳膠牽引圈彈力的大小受材料性能、拉伸長(zhǎng)度、拉伸時(shí)間以及環(huán)境因素多方面的影響［3-4］。正畸乳膠牽引圈戴入口腔內(nèi)，在唾液、進(jìn)食、張口運(yùn)動(dòng)等因素影響下力值會(huì)逐漸遞減［5］。本研究在口內(nèi)環(huán)境下模擬正畸乳膠牽引圈的施力狀態(tài)，分析不同型號(hào)正畸乳膠牽引圈24h內(nèi)力值變化曲線，評(píng)估正畸乳膠牽引圈的拉伸性能與拉伸時(shí)間、拉伸長(zhǎng)度以及唾液浸泡之間的關(guān)系，為正畸臨床應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料 選用六種規(guī)格正畸乳膠牽引圈（3M Unitek，美國）各50個(gè)，規(guī)格分別為1/4英寸（3.5oz）、1/4英寸（2oz）、5/16英寸（3.5oz）、5/16英寸（2oz）、3/8英寸（3.5oz）、3/8英寸（2oz）。所有正畸乳膠牽引圈均為2017年生產(chǎn)，使用前包裝嚴(yán)密未開封。

1.2 彈力值測(cè)定 3.5oz的三組乳膠牽引圈設(shè)定彈力值為100g，2oz的三組乳膠牽引圈設(shè)定彈力值為60g。每組取10個(gè)牽引圈，放置于Instron萬能材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)（美國Instron公司，載荷傳感器50N，精度為0.01g）的測(cè)力桿上，用電子數(shù)顯游標(biāo)卡尺（德國麥思德公司，精確度0.01mm）測(cè)量乳膠牽引圈拉伸到設(shè)定彈力值時(shí)的長(zhǎng)度，取平均值作為每組設(shè)定拉伸距離（見表1）。

表1 不同規(guī)格正畸乳膠牽引圈設(shè)定拉伸距離

1.3 模型制備和口內(nèi)實(shí)驗(yàn) 5名志愿者為浙江中醫(yī)藥大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院在校生。納入標(biāo)準(zhǔn)：身心健康，生活規(guī)律，無正畸治療史，無磨牙癥，無牙列缺損，無中重度牙周病，無牙列擁擠。5名志愿者用硅橡膠取模，每人制備上頜石膏模型2個(gè)，下頜石膏模型1個(gè)。用游標(biāo)卡尺在石膏模型上下左右側(cè)按照6組設(shè)定拉伸距離分別做標(biāo)記點(diǎn)，用紅蠟將正畸舌側(cè)扣粘接至標(biāo)記點(diǎn)處。采用真空壓膜機(jī)（中國光明醫(yī)療器械公司）制取上下頜壓膜保持器。去除膜片上的舌側(cè)扣，用車針磨出掛牽引圈的凹槽，每位志愿者將乳膠牽引圈按照設(shè)定距離對(duì)應(yīng)保持器凹槽點(diǎn)產(chǎn)生設(shè)定彈力值（見圖1）。將保持器戴入口內(nèi)開始計(jì)時(shí)，分別于戴用0、0.5、1、1.5、2、3、4、6、10、16、24h后取下牽引圈，統(tǒng)一由測(cè)試人員測(cè)量同一牽引圈在設(shè)定拉伸距離下的彈力值的變化，每個(gè)牽引圈重復(fù)測(cè)量3次取平均值，每人測(cè)試10個(gè)同樣規(guī)格的牽引圈，5名志愿者取平均值。

圖1 正畸乳膠牽引圈佩戴示意圖

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)軟件。分析不同規(guī)格、不同時(shí)間截點(diǎn)下乳膠牽引圈在設(shè)定拉伸距離下彈力值，經(jīng)方差齊性檢驗(yàn)，采用配對(duì)t檢驗(yàn)的方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 彈力值變化趨勢(shì) 不同規(guī)格的正畸乳膠牽引圈拉伸狀態(tài)下置于口腔內(nèi)，均呈現(xiàn)彈力隨時(shí)間遞減趨勢(shì)。在最初的0～1.5h內(nèi)彈力的衰減量最大，1.5h后彈力衰減量為10.5%～14.4%。1.5h后，力值衰減速度下降并趨于穩(wěn)定。24h后彈力衰減量15.6%～18.8%。1/4英寸（2oz）、3/8英寸（2oz）在0～2h的實(shí)驗(yàn)過程中，力值變化具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.05）。1/4英寸（3.5oz）、5/16英寸（2oz）、5/16英寸（3.5oz）、3/8英寸（3.5oz）在0～1.5h的實(shí)驗(yàn)過程中，力值變化具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.05）。2h后，各規(guī)格正畸乳膠牽引圈的力值變化均無明顯差異（P＞0.05）。見圖2。

2.2 相同內(nèi)徑、不同設(shè)定力值牽引圈彈力值衰減比較 在同一時(shí)間點(diǎn)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，直徑為3/8英寸、5/16英寸、1/4英寸的牽引圈組別里，24h內(nèi)，3.5oz組彈力衰減量在15.6%～16.0%，2oz組彈力衰減量在18.0%～18.8%。3.5oz組彈力衰減量均低于2oz組。不同時(shí)間點(diǎn)，因粗細(xì)不同而產(chǎn)生的牽引圈衰減量差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見圖2。

2.3 相同設(shè)定力值、不同內(nèi)徑牽引圈彈力值衰減比較 在同一時(shí)間點(diǎn)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，相同設(shè)定力值規(guī)格（60g和100g）下，內(nèi)徑越大的正畸乳膠牽引圈彈力衰減越小，衰減速度越慢（3/8英寸＜5/16英寸＜1/4英寸），彈性衰減量差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。設(shè)定力值為3.5oz的牽引圈在1h、1.5h及2h，組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；設(shè)定力值為2oz的牽引圈在0.5h、1h、1.5h、2h、3h、4h，組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見圖3。

圖2 3.5oz和2oz力值正畸乳膠牽引圈24h彈性變化曲線圖

圖3 不同內(nèi)徑正畸乳膠牽引圈24h彈力衰減曲線圖

3 討論

目前國內(nèi)外關(guān)于正畸乳膠牽引圈拉伸性能及力值衰減的研究大多局限于體外實(shí)驗(yàn)。為了使實(shí)驗(yàn)更接近口腔環(huán)境，學(xué)者們常選用溶液介質(zhì)為pH=7以及溫度接近口內(nèi)37℃的人工唾液。本實(shí)驗(yàn)首次采用口內(nèi)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)乳膠牽引圈力值變化，使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更接近臨床結(jié)果，為正畸醫(yī)生在臨床應(yīng)用中選取正畸乳膠牽引圈提供理論依據(jù)。

本實(shí)驗(yàn)采用在透明壓膜保持器上固定牽引圈的方法，既可以避免彈力對(duì)牙齒的影響，又便于固定牽引圈的拉伸距離，較好地模擬了正畸臨床中的實(shí)際情況。實(shí)驗(yàn)采用5位志愿者分別進(jìn)行測(cè)試，避免因不同進(jìn)食習(xí)慣和唾液環(huán)境對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。

近年來大多實(shí)驗(yàn)研究方法是在幾個(gè)固定拉伸長(zhǎng)度下進(jìn)行的，即在固定拉伸距離5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60mm測(cè)定。在Parag學(xué)者［6］的實(shí)驗(yàn)研究中證實(shí)，正畸乳膠牽引圈拉伸3倍比拉伸2倍更接近生產(chǎn)公司推薦力值。生產(chǎn)公司針對(duì)不同內(nèi)徑牽引圈推薦使用的彈力值，即正畸乳膠牽引圈拉伸至原有內(nèi)徑3倍之后所產(chǎn)生的力值。鑒于文獻(xiàn)研究和廠商推薦，本實(shí)驗(yàn)對(duì)3.5oz組設(shè)定彈力值為100g，2oz組設(shè)定彈力值為60g。因在正畸治療過程中輕而持續(xù)的正畸力作用下才會(huì)出現(xiàn)最佳的牙齒移動(dòng)和有效調(diào)整頜間關(guān)系，所以選取60g和100g也符合正畸輕力原則。

正畸乳膠牽引圈是一種以異戊二烯為主要成分的天然橡膠類高分子聚合物，其彈性形變能力歸結(jié)于多聚體鏈的盤繞結(jié)構(gòu)。從乳膠分子運(yùn)動(dòng)的機(jī)理來看，正畸乳膠牽引圈持續(xù)拉伸時(shí)存在力值衰減。本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果為口內(nèi)佩戴24h內(nèi)，牽引圈力值隨時(shí)間遞減，1.5h內(nèi)下降速度最快，隨后逐漸平緩下降，24h后衰減量為原力值的15.6%～18.8%。實(shí)驗(yàn)牽引圈衰減模式與體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致，實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)差異可能與實(shí)驗(yàn)環(huán)境和牽引圈材質(zhì)有關(guān)。對(duì)于1/4英寸、5/16英寸、3/8英寸三種不同內(nèi)徑牽引圈，在相同設(shè)定力值下，大內(nèi)徑牽引圈（3/8 英寸）力值衰減量較小內(nèi)徑（5/16英寸、1/4英寸）牽引圈小，可能是由于小內(nèi)徑牽引圈產(chǎn)生的彈性形變量更大，力值衰減更快所致。在相同內(nèi)徑規(guī)格下，3.5oz組彈力衰減量均小于2oz 組。在相同拉伸長(zhǎng)度下，較細(xì)的牽引圈產(chǎn)生的形變更大，彈性力值衰減更快。

本實(shí)驗(yàn)僅用于頜內(nèi)牽引，未模擬在II類或III類的頜間牽引狀態(tài)。理論上頜間牽引時(shí)每側(cè)需要100～150g力，通過固定在尖牙（或牽引鉤）和對(duì)頜磨牙的牽引圈產(chǎn)生頜間牽引力。張口時(shí)牽引圈會(huì)過度拉伸形成超過三倍的形變，因此可以預(yù)見每天佩戴頜間牽引的牽引圈彈力衰減量比本實(shí)驗(yàn)結(jié)果更大。為滿足正畸持續(xù)輕力的施力原則，保證牽引圈施力值相對(duì)穩(wěn)定，建議患者每天更換一次牽引圈。高分子化工材料的不斷研發(fā)，有望獲得拉伸性能更為穩(wěn)定的正畸乳膠牽引圈，從而為口腔正畸臨床提供更加優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定的正畸施力材料。