氧化鋯陶瓷托槽微滲漏深度和粘接強度的體外實驗研究

李文艷，何 勇，羊書勇，李晨軍

現在人們對正畸治療過程中的美觀要求越來越高，目前臨床中最常應用的美觀托槽——氧化鋁陶瓷托槽存在機械性能差、易折裂、易脫落等缺點[1]。氧化鋯陶瓷的機械性能良好，而且具有化學性質穩定、美觀、生物相容性好等特性，是口腔材料中最有前景的材料之一，但是氧化鋯陶瓷托槽尚未在臨床廣泛使用，關于它的適用粘接劑尚未見系統的研究報道。GC正畸光固化玻璃離子粘接劑在臨床應用廣泛，它能夠持久釋放氟離子，降低釉質的脫礦程度，是正畸粘接劑中較理想的材料之一[2]。因此，本研究評價了GC正畸光固化玻璃離子粘接劑粘接氧化鋯陶瓷托槽的微滲漏深度和粘接強度，以供臨床參考。

1 材料與方法

1.1 主要材料和儀器 氧化鋯陶瓷托槽（上海晶璀新材料科技有限責任公司）；氧化鋁單晶陶瓷托槽（3M Unitek Corporation，美國）；金屬托槽（3M Unitek Corporation，美國）；萬能材料試驗機（日本島津，AGIS-20型）；體視熒光顯微鏡（Leica PerkinElmer，2015CD9A）；電熱恒溫水溫箱（HH-W21 600S，上海躍進醫療器械有限公司）；GC正畸光固化玻璃離子正畸光固化玻璃離子粘接劑（日本而至公司，批號：1705231）；電子數顯卡尺（AIRAJ，ARZ-150，中國）。

1.2 離體牙選擇 在成都軍區總醫院附屬口腔醫院齒槽外科拔除的患者離體前磨牙中，選擇牙齒完整無齲壞、表面無裂紋、釉質發育良好的牙齒共54顆，用流水將牙齒表面的組織去除干凈后，存放于蒸餾水中4℃保存，保存時間＜6個月。使用前將牙冠唇面拋光、吹干。

1.3 托槽粘接 先用電子數顯卡尺測得3種托槽粘接面的面積分別為：氧化鋯陶瓷托槽為3.1mm×3.42 mm，氧化鋁陶瓷托槽為4.37 mm×3.44 mm，金屬托槽為2.96mm×3.44mm。然后采用隨機數字表法將54顆離體前磨牙隨機分為氧化鋯組、氧化鋁組和金屬組，各18顆。每顆牙齒均用GC正畸光固化玻璃離子粘接劑將各組相應的托槽粘接于牙冠唇面，形成一個試件。所有操作均由同一人完成。

1.4 微滲漏檢測 每組隨機取9個試件，置于37℃電熱恒溫水溫箱中保存24 h后取出，將牙尖用基托蠟包裹，托槽周圍2mm以外涂布透明指甲油。待指甲油干后，將它們放入0.5%的堿性品紅溶液中。室溫放置36 h后，用清水沖洗，并用軟毛刷輕輕除去表面的染料，用自凝樹脂固定托槽于牙齒表面。然后用慢速手機配金剛砂切割車針，沿托槽近遠中1/2處，從頜方向齦方縱向切開，同時冷水冷卻。將切成兩半的托槽在體視熒光顯微鏡下觀察（圖1），用數顯游標卡尺記錄染料滲入深度和滲入界面。

圖1 3組微滲漏深度比較

1.5 抗剪切粘接強度 另外27個試件在37℃電熱恒溫水溫箱中保存36 h后取出，將其牙根用自凝樹脂包裹，并形成約 3×3×2 cm3的方形底座（圖 2）。制作好的試件置于萬能材料試驗機上，采用1 kN量程的傳感器，將夾頭作用于托槽底板與牙齒的粘接界面處，以0.5 mm/min的速度施力，夾頭速度精度為±1%，位移測量方式為光電編碼器，測量分辨率為0.001 mm，直至托槽脫落，測試機使用高剛性框架和1.25ms的超高速采樣功能自動記錄最大加載力值（kN）。按照公式計算：剪切粘接強度(MPa)=剪切粘接力(N)/底面積（mm2），得到每個托槽的抗剪切粘接強度。在此過程中有3枚氧化鋁陶瓷托槽發生折裂，不計入研究數據。

1.6 牙齒表面粘接劑殘留量（ARI值） 將以上抗剪切粘接強度測試后的牙面在20倍放大鏡下觀察，記錄粘接劑在牙齒表面的殘留量，評估ARI分值。評分標準[3]：0分：無粘結劑殘留在牙面；1分：≤50%的粘結劑殘留在牙面；2分：＞50%的粘結劑殘留在牙面；3分：所有的粘結劑遺留在牙面。

1.7 統計學方法 應用SPSS17.0統計軟件進行統計分析。正態分布計量資料以均數±標準差表示，非正態分布計量資料采用中位數（P25，P75）。非正態分布計量資料多組間比較采用Kruskal-Wallis H檢驗，組間兩兩比較采用Mann-Whitney U檢驗。服從正態分布的計量資料多組間均數比較采用單因素方差分析，組間兩兩比較采用LSD-t檢驗。P＜0.05為差異具有統計學意義。

圖2 用自凝樹脂包埋牙根形成方形底座

2 結果

2.1 3組微滲漏深度比較 3組微滲漏深度無統計學差異（P＞ 0.05，表 1）。

2.2 3組抗剪切粘接強度比較 3種托槽與牙面之間的抗剪切粘接強度分別為：氧化鋯組（13.35±6.57）MPa，氧化鋁組（10.64±1.78）MPa，金屬組（6.82±3.15）MPa。氧化鋯組和氧化鋁組的抗剪切粘接強度明顯高于金屬組（P＜0.05），而氧化鋯組與氧化鋁組之間無統計學差異（P＞0.05）。

2.3 3組ARI值比較 3組ARI值比較無統計學差異（P＞ 0.05，表 2）。

表1 3組微滲漏深度比較(n=9)

表2 3組ARI值比較

3 討論

微滲漏不僅可以影響托槽與牙面之間的粘接強度[4]，而且可以導致牙面白斑的形成[5]。關于正畸托槽下微滲漏的檢測方法，文獻報道多用染液滲入法，許多研究表明[6-8]，微滲漏與溫度變化無關，無需冷熱循環操作，因此，本研究采用了此方法。結果顯示，兩種陶瓷托槽和金屬托槽的微滲漏深度無統計學差異，說明托槽的材料和表面結構對微滲漏深度無明顯影響。

微滲漏研究中，學者們都對頜方與齦方進行了比較，一些學者認為[9]，托槽的微滲漏主要發生于托槽的齦方；但也有人認為[7]，發生于頜方與齦方無統計學差異。更有人提出[8]，微滲漏發生在粘接劑-牙釉質界面時，多發生于齦方，在粘接劑-托槽界面時多發生于頜方。認為這是由于操作過程中，人們總是習慣性地將光照主要集中于頜方，齦方的光照相對較少，所以齦方的粘接劑沒有充分固化，導致齦方微滲漏增加[6,10]。本實驗根據上述意見，在操作過程中，從托槽4個方向均給予20 min光照，保證頜方和齦方的光照效果相同。研究結果示，頜方和齦方的微滲漏無統計學差異，這與Kim等[7]的研究結果一致。因此，光照方向很可能是引起那些研究中出現齦方微滲漏更多的原因。因此，在臨床粘接托槽時，一定要注意光照方向的均勻性，保證托槽的四周均能充分固化。

常用的檢測托槽粘接強度的方法是剪切粘接強度，并在托槽脫落后記錄牙齒表面的ARI值。ARI積分是國際上衡量粘接劑與牙釉質之間粘接強度的一個指標，在研究托槽與粘接劑之間的粘接強度時，分值越高，表明托槽與粘接劑的粘接強度越低，粘接劑將較多地殘留于牙面，托槽脫落時施加在釉質表面的力較小，可減輕對牙釉質的損傷程度。本研究結果顯示，3種托槽脫落時，對牙釉質的損傷程度無明顯差異，說明GC正畸玻璃離子粘接劑用于粘接氧化鋯陶瓷托槽時，對牙面無特殊的損傷作用，可用于臨床進一步研究。

據文獻報道[11]，正畸所用托槽與牙齒之間的最適剪切粘接強度最低為5.9～7.8MPa，最高為13.7MPa。本研究中，3種托槽與牙面之間的剪切粘接強度值均在此范圍內，說明GC正畸光固化玻璃離子是這3種托槽合適的粘接劑。進一步分析發現，氧化鋯陶瓷托槽和氧化鋁陶瓷托槽與牙齒之間的抗剪切粘接強度較金屬托槽高，說明陶瓷托槽較金屬托槽的脫落率小，可減少臨床中患者的復診次數，縮短矯治時間，更適宜臨床使用。另外，在檢測抗剪切粘接強度的實驗過程中，氧化鋁陶瓷托槽有3次發生折裂的情況，而氧化鋯陶瓷托槽無此情況發生，說明氧化鋯陶瓷托槽的抗折強度高，較氧化鋁陶瓷托槽更適合臨床使用。

綜上所述，GC正畸光固化玻璃離子粘接劑可用于粘接氧化鋯陶瓷托槽，其粘接面的微滲漏深度與氧化鋁陶瓷托槽和金屬托槽無明顯差異，但抗剪切粘接強度高于金屬托槽，可供臨床使用。

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[6] Uysal T,Ulker M,Ramoglu SI,et al.Microleakage under metallic and ceramic brackets bonded with orthodontic self-etching primer systems[J].Angle Orthod,2008,78(6):1089-1094.

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[11] 李穎慧.表面處理及粘結劑對氧化鋯與牙釉質間剪切粘結強度的影響[J].南方醫科大學學報,2013,33(3):420-423.