不同粘接劑去除方式對釉質微觀結構及托槽抗剪切粘接強度的影響

劉光俊，馬錦錦，陶珂金，江 靜，馮劍穎, 2

正畸托槽的粘接是固定矯治技術中較為關鍵的步驟。正畸治療結束后，托槽及牙面殘留的粘接劑需要被安全高效地清除，以盡可能地恢復牙釉質的初始狀態[1]。然而在臨床去除殘留粘接劑的過程中，牙釉質會不可避免地受到損傷，表現為釉質厚度不同程度地減少以及表面粗糙度的增加，使得菌斑更易附著于牙面，從而導致釉質的脫礦或色素的沉積[2-3]，此外，受損的釉質表面還會影響托槽的粘接強度[4]，因此，選擇一種合理有效的粘接劑去除方法至關重要。目前，牙面殘留粘接劑的去除方法主要包括機械磨除、超聲及激光等，不同方法的優缺點觀點尚不統一[5-6]，本研究擬將臨床上5種常見的機械處理方法進行比較，為正畸臨床粘接劑的去除提供參考。

1 材料與方法

1.1 離體牙的收集

收集2021年6月至2021年9月在浙江中醫藥大學附屬口腔醫院頜面外科因正畸治療需要拔除的前磨牙66顆，所有患者知情同意(倫理審批號：202103-06)。納入標準：無齲壞、無缺損、無裂紋；患者年齡14～20歲。去除牙根面殘余牙周組織及牙石，置于4 ℃麝香草酚溶液中備用，儲存時間30 d以內。

1.2 樣本制備與分組

1.2.1 樣本制備 離體牙頰面用拋光刷和無氟無油的浮石拋光10 s，35%磷酸凝膠酸蝕20 s，氣槍沖洗10 s，吹干至表面呈白堊色，將制備好的預成樹脂填充模板(長4 mm×寬3 mm×厚1 mm)置于離體牙臨床冠中心，填充正畸粘結樹脂(Transbond-XT，3M，美國)至與模板表面齊平，光固化20 s。制備好后(圖1)將樣本37 ℃恒溫水浴1周。

圖1 定量樹脂離體牙Fig.1 Isolated tooth with quantitative resin

1.2.2 樣本分組 將66顆離體牙隨機分成6組，每組11顆，按組別分別進行以下表面處理。A組：牙面不做任何處理；B組：金剛砂車針(TR-13EF，馬尼，日本)磨除；C組：綠砂石(PC-13，松風，日本)磨除；D組：慢速碳化鎢鉆(RA-5，施崴特，美國)磨除；E組：慢速碳化鎢鉆磨除，后用拋光杯(TPC，美國)拋光；F組：慢速碳化鎢鉆磨除，后用硅粒子(松風，日本)拋光。用上述方法去除牙面殘留粘接劑并記錄從開始處理牙面到操作結束所用的時間。去凈標準為肉眼見牙面無粘接劑殘留。每組選取1顆牙進行掃描電鏡檢測，剩余10顆進行表面粗糙度、抗剪切粘接強度(shear bond strength，SBS)檢測。

1.3 掃描電鏡檢測

各組樣本經超聲清洗、烘干、噴金后，在掃描電鏡(SU8010，日本)下進行觀察、拍片。

1.4 表面粗糙度檢測

將離體牙固定在載物夾具上，表面粗糙度輪廓儀(Time3200，中國)曲面傳感器觸針置于處理過的區域內，設定測量方向與被測牙面垂直，取樣長度0.25 mm，評定長度為1.25 mm，通過觸針在牙面的滑動得出牙表面粗糙度值。

1.5 SBS檢測

6組樣本經超聲清洗后，分別于頰側臨床冠中心粘接金屬托槽(TOMY，日本)，托槽底板面積12.09 mm2，37 ℃恒溫水浴24 h后取出離體牙，將其固定于萬能力學測試儀(FR-108，上海發瑞儀器，中國)金屬夾具上(圖2)，結扎絲固定托槽四翼，控制加力方向使之平行于牙齒的頰面，以2 mm/min的速度加力，記錄抗剪切力值，SBS的計算公式如下：SBS=抗剪切力/托槽底板面積。

圖2 萬能力學測試儀載具Fig.2 Universal mechanical tester fixture

1.6 粘接劑殘留指數(adhesive residual index，ARI)記錄

用10倍體式顯微鏡(F12，萊卡，德國)觀察托槽脫落后牙釉質表面的殘余粘接劑量，進行評估分級，計算ARI。評估標準：1分，無殘余粘接劑；2分，殘余粘接劑量小于原粘接面積的10%；3分，原粘接面積有10%～90%的粘接劑殘留；4分，原粘接面積有90%以上的粘接劑殘留；5分，所有粘接劑都殘留在釉質表面。

1.7 統計學分析

實驗數據使用SPSS 25.0軟件進行統計學處理，對操作時間、牙面粗糙度、SBS進行單因素方差分析；對ARI計分進行Kruskal-Wallis檢驗。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1 殘留粘接劑去除時間

各組牙面殘留粘接劑去除時間如表1所示。B組去除時間最短，E組去除時間最長；單因素方差分析顯示，除B、C組無統計學差異(P>0.05)外，其余組間差異均有統計學意義(P<0.05)。

表1 各組牙面殘余粘接劑去除時間Tab.1 Removal time of residual adhesive on tooth surface in each group min

2.2 牙釉質表面微觀形態觀察

各組掃描電鏡結果如圖3所示。A組：釉質表面平整光潔；B組：釉質表面有更明顯機械劃痕及少量粘接劑殘留；C組：釉質表面有明顯機械劃痕及少量粘接劑殘留；D組：釉質表面形態不規則，有多數深淺不一的缺損；E組：釉質表面部分不規則，有少量深淺不一的缺損；F組：釉質表面大部平整，有少量細小劃痕。

A～F：A～ F組釉質表面微觀形態；黑色箭頭表示機械劃痕，白色箭頭表示粘接劑殘留

2.3 表面粗糙度及SBS結果

比較各組牙面粗糙度及SBS值結果發現，處理組中，F組的牙面粗糙度最小，與A組無統計學差異(P>0.05)，其余各組牙面均較A組粗糙，差異均有統計學意義(P<0.05)；D組SBS值最大，除F組外，其余各組SBS均明顯高于A組(P<0.05)(表2)。

表2 表面粗糙度及抗剪切粘接強度結果比較Tab.2 Comparison of surface roughness and shear bond strength in each group

2.4 ARI結果

各組牙面ARI分布及統計結果見表3，評分在3～5分范圍內出現的頻率較高，卡方檢驗顯示各組間差異無統計意義(P>0.05)。

表3 各組牙面ARI比較Tab.3 Comparison of ARI in each group

3 討 論

固定正畸結束后，牙面殘留粘接劑如何合理有效地去除一直是臨床探索的問題。牙釉質經酸蝕后，粘接劑可滲入到釉質層[7]，而釉質層的硬度低于所用研磨材料的硬度(金剛砂、綠砂石和碳鎢鋼等)[8]，臨床上大部分粘接劑去除器械在去除殘留粘接劑時會造成釉質的缺損，目前尚未有技術可以在不損傷牙釉質表面的情況下去除牙面殘留粘接劑。Koprowski等[9]通過計算機斷層攝影評估正畸治療后釉質損失量發現，清除殘留粘接劑后牙釉質厚度減少約125 μm。因此要注意在現有條件基礎上最大限度地減少釉質損傷。

釉質表面微觀結構可以通過掃描電鏡來定性觀察，同時也可通過表面粗糙度測試儀、光學或接觸輪廓儀等設備來定量檢測，以確定不同的粗糙度參數，其評定參數主要包括輪廓算術平均偏差(Ra)、微觀不平度十點高度(Rz)、輪廓最大高度(Ry)，其中輪廓算術平均偏差作為光滑和半光滑表面最常用的粗糙度參數，已在多數研究中得到應用[10]，本實驗通過掃描電鏡及表面輪廓算術平均偏差來綜合評定5種不同粘接劑去除方式對釉質表面的影響。

粘接劑的最佳處理方式應綜合考量釉質微觀結構變化及器械的去除效率。由于受到加力方式、角度和粘接劑厚度等因素影響，去除后托槽牙面殘留粘接劑的面積和厚度有較大隨機性，為減小實驗誤差，本研究采用樹脂定量模板實現離體牙表面粘接劑面積和厚度的一致性。以往的研究表明，金剛砂車針具有較高去除效率，但釉質損失量較大，不適用于臨床上粘接劑的去除[11]；另有研究顯示，無論是使用高速鎢鋼鉆還是低速鎢鋼鉆，都會使釉質表面出現不規則損傷，且高速鎢鋼鉆會造成更大的釉質損傷[12-13]。在本研究中，金剛砂車針及綠砂石相較于慢速鎢鋼鉆具有更高的去除效率，但單獨使用這三種去除方式均發現釉質表面出現不同程度的機械劃痕及不規則缺損，而增加拋光步驟后可改善上述情況。Vidor等[14]通過比較鎢鋼鉆去除粘接劑后是否進行拋光發現，鎢鋼鉆聯合氧化鋁膏拋光對釉質的損傷較小且效率較高。因此，器械磨除殘余粘接劑增加拋光步驟很有必要。

目前，常用的牙面拋光裝置包括硅粒子、拋光杯等，硅粒子作為一種內含硅橡膠和高密度氧化鋁粒子的打磨材料，其硬度介于釉質和樹脂之間，是具有打磨、拋光雙重功能的臨床拋光材料[15]，鈕曄等[16]將鎢鋼鉆、金剛砂鉆及硅粒子單獨或聯合使用并進行比較發現，單獨使用硅粒子對釉質損傷最小，但去除效率最低，聯合使用高速鎢鋼鉆和硅粒子可取得更好的效果。本研究發現，慢速鎢鋼鉆在配合硅粒子拋光后，牙面不規則形態明顯改善，相較于使用拋光杯組，其效率更高、表面粗糙度更低，該結果也證實了Pinzan-Vercelino等[17]的觀點。因此，慢速鎢鋼鉆處理牙面后配合硅粒子拋光更適用于臨床。

本研究設計了托槽再粘接步驟，通過SBS和ARI評估托槽的再粘接強度。托槽的粘接強度受諸多因素的影響，如粘接劑類型、托槽類型、托槽底板的處理方法、釉質表面形態等[4,18-20]。本實驗以釉質表面形態為研究變量，由同一人選擇同樣的粘接劑和全新托槽進行粘接，以最大限度保證結果的客觀性。相關研究表明，托槽的最低粘接強度范圍為6～8 MPa[21]，防止托槽脫落的最佳粘接強度為14 MPa[22]。在本研究中，各實驗處理組的SBS均值在10.05 ～16.61 MPa，其中慢速碳鎢鋼鉆處理后的SBS最高；ARI指數作為衡量粘接劑與釉質表面粘接效果的輔助指標，可以間接評價粘接劑粘接強度和斷裂面位置，ARI指數越高，斷裂面越靠近托槽粘接劑界面，托槽的去除越安全。在本實驗中，各處理方法的ARI計分集中在3～5分，表明5組托槽脫落的斷裂面形式相似，在達到托槽正常粘接強度的前提下，粘接劑與牙面之間的粘接力較安全，從而降低了釉質剝脫的危險。以上的結果表明托槽再粘接前使用慢速碳鎢鋼鉆去除殘留的粘接劑可產生安全、可靠的粘接強度，雖缺少了前述實驗硅粒子拋光的步驟，但對于臨床上意外脫落或需再定位的托槽，此處理方式可做參考。

口內是一個復雜的環境，本實驗在體外評價牙面經不同方法處理后的釉質微觀變化及粘接性能，具有一定的局限性。目前對于最佳的粘接劑去除方式更多聚焦于去除工具上的差異，而對粘接劑本身的材料學特性研究較少，一些學者嘗試在正畸粘接劑材料中添加氟化物以促進釉質的再礦化，這為托槽拆除后的齲病預防提供了新思路[23]。未來，對于正畸粘接劑及其最佳的去除方式仍需進一步探索。

4 結 論

在牙面殘留粘接劑去除方法中，金剛砂車針及綠砂石雖有較高的去除效率，但對釉質損傷較大；慢速鎢鋼鉆配合硅粒子拋光后可有效改善釉質表面粗糙度，且去除效率在可接受范圍；以上5種牙面處理方式均能滿足托槽的再粘接要求，其中慢速鎢鋼鉆處理后的牙面托槽SBS最高，臨床醫生可根據情況選擇適宜的粘接劑去除方式。