金屬托槽與復合樹脂修復材料黏結抗剪切強度的實驗研究

關 玲,彭 惠,柳宏志,李德超

(1.佳木斯大學附屬第二醫院,黑龍江 佳木斯 154002;2.大慶油田總醫院,黑龍江大慶 163001)

近年,隨著復合樹脂在臨床的廣泛應用以及成年正畸患者比例的不斷增加,正畸托槽與口內樹脂修復體的直接黏結已經成為正畸黏結技術面臨的一個新課題。其關鍵是如何達到有效正畸黏結強度及去托槽后保持樹脂表面的低破裂率。本研究旨在探討采取何種樹脂表面處理方式既可滿足有效黏結,又可對樹脂修復體的表面強度和美觀影響最小,為臨床應用提供實驗參考依據。

1 材料和方法

1.1 材料及設備

卡瑞斯瑪光固化復合樹脂(上海賀利氏-古莎公司),Transband XT光固化正畸黏結劑(美國3M公司),自凝樹脂(上海新世紀齒科材料公司),紅蠟片(上海醫療器械齒科材料廠)37%牙釉質酸蝕凝膠(美國3M公司 ),金剛砂車針 (日本 Shofu公司),硅烷偶聯劑(日本 Shofu公司),上中切牙網底直絲弓托槽(杭州新亞齒科材料公司 ),LED光固化機 (美國 BeyondTM),10倍放大鏡(上海光學儀器公司),掃描電鏡(日本 JEOL公司),電熱恒溫水浴箱(北京同華醫療器械廠),微機控制電子萬能試驗機(濟南試金集團有限公司濟南試驗機廠)。

1.2 實驗步驟

1.2.1 制備試件

(1)翻制牙面用鋁制模具的制備:用紅蠟片制成3.0cm×3.0cm×3.0cm的正方塊,制備過程選用成品上頜中切牙粒,將其唇面向下包埋于加熱后柔軟狀的蠟塊正面中心部。凝固后取出牙粒,經修整后翻制、修整出鋁制同形模塊,模具完成。(2)光敏樹脂牙片的成型:光固化復合樹脂于模具的唇態凹槽處分次填充,均勻按壓并逐層固化,直至凹槽充滿。完全光固化后拉出成型膜,取出充填成型牙片,打磨拋光唇面。(3)試件完成:將光敏牙片背側打磨粗糙后,自制圓形模具內應用自凝樹脂將其包埋固定,外露完整唇面形態。待包埋材料完全凝固后修整、打磨試件邊緣,試件完成。照上述方法制作140個試件。經10倍放大鏡檢查無裂紋及磨損,置冷水中備用。

1.2.2 實驗分組

140個樹脂試件,按照不同表面處理方式隨機分為 7組,A組:金剛砂車針(黃環,極細 20～ 30μm)打磨;B組:37%的磷酸酸蝕1min;C組:涂布硅烷偶聯劑;D組:金剛砂車針打磨+37%的磷酸酸蝕1min;E組:金剛砂車針打磨+硅烷偶聯劑;F組:37%的磷酸酸蝕1 min+硅烷偶聯劑;G組:金剛砂車針打磨+37%的磷酸酸蝕1min+硅烷偶聯劑,每組試件20個。

1.2.3 表面處理及托槽黏結

所有試件均經75%酒精清潔、吹干后,按實驗分組將其進行相應表面處理后,無油水氣沖洗 20s,壓縮空氣吹干20s,均勻涂布一薄層 Transbond XT黏結劑的底膠,將適量黏結劑置于托槽底板,用500砝碼的重力加壓 10s,將托槽黏結于樹脂牙面的正確位置。去除托槽周圍多余黏結劑,在托槽各鄰面光固化10s。黏結后10min,試件置于 37℃恒溫水浴箱 (人工唾液浴)中 24h,隨即于5～ 55℃水浴箱之間進行溫度循環實驗,每次停留 30s,兩水箱各停留一次為一循環周期,共循環1000次。

1.2.4 測試抗剪切強度

所有試件疲勞試驗后,分別置電子萬能試驗機下端夾具上,試驗機上端動力夾處固定刃狀刀具,以1mm/min的速度勻速向下剪切,試驗機自動記錄并保存托槽脫落時數據。計算抗剪切強度(M Pa),即托槽脫落時所受剪切力值(N)/托槽底板面積(mm2)。

1.2.5 分析斷裂面破壞模式

10倍放大鏡觀察并記錄:(1)有無樹脂面破裂及破裂數,以 (+)、(-)表示。(2)樹脂面上的黏結劑殘留量,按黏結劑殘留指數(ARI)計算。0分:牙面上無殘留黏結劑;1分:牙面上有黏結劑殘留,但不到黏結面積的一半;2分:牙面上有黏結劑殘留,但大于黏結面積的一半;3分:所有黏結劑殘留在牙面上,且黏結劑表面有托槽底板的壓痕[1]。

1.3 統計學處理

用 SPSS 13.0統計軟件進行統計分析,不同處理方式對黏結強度的影響用析因設計的方差分析,用 Student-Newman-Keuls檢驗進行各組間均數兩兩比較;不同處理方式間破裂率通過 Kruskal-Wallis秩和檢驗,經 Nemenyi法兩兩比較;以 P＜0.05為有統計學意義。

2 結果

經微機控制電子萬能試驗機所測得各試件黏結托槽、疲勞試驗后抗剪切過程圖如圖1,其負荷-變形曲線圖如圖2;各組試件抗剪切強度值、ARI指數及托槽脫落后的樹脂面破裂率見表1,不同處理方式間比較差別有統計學意義(P ＜ 0.05)。

圖1 試件抗剪切測試過程圖

圖2 抗剪切力負荷-變形曲線圖

表1 金屬托槽與樹脂面黏結抗剪切強度、ARI指數及破裂率結果

由表1可見,樹脂修復體表面處理的方法 D、E、F組經黏結托槽、冷熱水循環疲勞試驗后,抗剪切強度達到目前公認的托槽黏結抗剪切強度6～ 8M Pa;G組抗剪切強度過高,致去托槽后修復體表面破裂率明顯升高;A、B、C組強度均不能達到口腔正畸黏結托槽要求;方法 D、E、F優于方法 A、B、C、G,有統計學意義 (P ＜0.05)。方法 F組去托槽后破裂率低于方法 D、E組去托槽后破裂率20%、15%,有統計學意義(P ＜ 0.05)。

3 討論

正畸托槽與復合樹脂修復體的有效黏結即足夠抵抗咀嚼力和正畸力且在托槽去除后不影響其表面恢復。有研究表明,6～ 8M Pa為有效正畸黏結強度[2]。通常樹脂表面經單一處理方法不能達到有效正畸黏結強度,本實驗中 A、B、C組樣本在疲勞實驗后,其抗剪切強度明顯降低,未達到該強度;經聯合處理 D、E、F、G組疲勞實驗后,其抗剪切強度較高,顯示修復體的表面預處理方式是影響黏結強度的首要因素,與已有研究一致[3]。本實驗中 D、E、G組均達到有效黏結強度8.97M Pa、 8.68MPa、 11.51MPa,但同時破裂率比較中 ,達20%、15%、25%,說明打磨粗糙在提高托槽與樹脂面間的抗剪切黏結強度同時也增加去托槽時樹脂修復表面破裂率。

有研究顯示經過磷酸酸蝕,樹脂面在掃描電鏡下觀察并未發生顯著的顯微結構變化,不易提供良好的微機械固位[4]。本實驗中 B組未達到有效黏結強度,但 D、F、G組經酸蝕聯合其他處理方法均達到有效黏結,說明磷酸酸蝕能夠提高黏結強度。有學者研究認為,硅烷偶聯劑在增加托槽與樹脂修復體間黏結強度的同時可能會增加破裂率[5]。本實驗中使用硅烷偶聯劑組抗剪切黏結強度明顯增強,這表明硅烷偶聯劑能提高托槽與樹脂修復體間的黏結強度,但本實驗中其破裂率并無顯著增加,這與國內學者[6]實驗結果近似。本實驗聯合處理 F組不但達到有效黏結強度,且去托槽后對修復體表面完整性影響相對較小,明顯優于其他各組,顯示磷酸酸蝕結合硅烷偶聯劑是較佳的表面處理方法。眾所周知,實驗室的研究結果和數據常被用于評價黏結質量與效果,但實驗室的研究與臨床應用二者可能存在一定的差異。在臨床上,由于復雜的口腔環境、托槽受力方式和去托槽技術均可能有異于實驗室的條件,因此,本研究的實驗結果還有待于臨床應用的實踐檢驗。

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