兩種材料矯正器矯治力的測量及比較分析

王俊環賈凱

兩種材料矯正器矯治力的測量及比較分析

王俊環1賈凱2

目的測量及比較金屬矯正器和樹脂矯正器的矯治力，探討齒移動量對矯正矯治力的影響，以期為臨床治療中選擇合適的矯正器及其定期調整樹脂矯正器提供理論依據。方法制作矯治力測量裝置、可移動及具有觸發點的牙合模型。制作厚度約為0.8mm的樹脂矯正器。分別測量金屬矯正器和樹脂矯正器的矯治力，比較兩種樣式矯正器的矯治力以及分析齒的移動量與矯治力的關系。結果兩種矯正器的矯治力均在最適矯治力范圍內（金屬315gf，樹脂288gf），金屬矯正器的矯正力在早期及平均比樹脂矯正器的大（P＜0.05）。隨著齒的移動，金屬矯正器的矯正力逐漸減?。≒＜0.05），而樹脂矯正器的矯治力則無明顯變化（P＞0.05）。在矯正早期，金屬矯正器比樹脂矯正器的效率高，但是隨著齒移動量的增加，金屬矯正器的矯正效率逐漸下降，比樹脂矯正器的效率低。結論兩種材料矯正器的矯治力不同，隨著齒移動量的增加，金屬矯正器需要調節，而樹脂矯正器的矯治力則相對穩定。

矯正器；矯治力；金屬矯正器；樹脂矯正器；齒移動量

由于樹脂材料具有熱塑性，所以可以根據蠕變時效成形原理[1]，使用其制成矯正裝置。而自復合樹脂材料(fiber reinforced composite,FRC)[2]制成的矯正器應用于臨床以來，由于其無托槽且透明而帶來的美觀上的優勢，使得其比傳統的金屬矯正器更容易被接受。目前，有很多關于不同材料、不同樣式的矯正器臨床效果的評價及病例分析報告，但是直觀測量其矯治力的實驗反而少見報道[3]。究其原因，不僅是因為矯治力的測量存在一定困難，也有最適矯治力的數值尚存在爭議之故。在諸多關于最適矯治力的報道之中，最適矯治力的范圍大約是從18gf[4]到396gf[5]，本研究亦采用此作為評價標準。本文對金屬矯正器和樹脂矯正器的矯治力進行測量及對比分析，可以更加直觀的對比兩種材料矯正器的效果。同時分析齒移動量對矯正力是否存在影響，為矯正器的定期調整提供依據。

材料與方法

1 制作矯治力測量模型

1.1 應力測量裝置及分析軟件

用環氧樹脂包埋小型壓力傳感器[6]（型號：PS-20KC，深圳華倫康盛公司，KYOWA），制成可以測量多點壓力分布的底座，其將壓力轉換為電壓數據。連接PCD-300A動態應變測量接口系統和標準漢化控制軟件，將測量模式設定為觸發測量（在觸發點多次測量），其可將電壓轉換為數據及圖形，并進行統計及分析處理，記錄結果。

1.2 牙合模型

使用超硬石膏制作20套上顎右側中切牙可以移動的齒頜模型。齒與牙槽之間摩擦阻力約為100gf。實驗時將模型埋入環氧樹脂中，底部接觸壓力傳感器。齒移動0.5mm和10mm的位置設置兩個觸發點[7]。

2 安裝矯正器

參照牙合模型的形狀，使用加壓成型機[8]加壓熱成型樹脂，制成厚度約為0.8mm[9]的樹脂矯正器。將金屬矯正器和樹脂矯正器各10套分別安裝在牙合模型上。將模型依次安裝在應力測量裝置上進行測量。

3 測量矯治力

模型安裝調試成功后，將齒歸位后開始進行記錄。當齒移動量達到觸發點時，裝置就會自動記錄應力值，控制軟件處理后輸出應力值數據表。

4 統計方法

采用SPSS 13.0統計軟件包進行統計分析。不同材料不同移動量的矯治力的比較采用方差分析。

結果

1 兩種材料矯正器的矯治力的比較

金屬矯正器的矯治力范圍是258～362gf，樹脂矯治器的矯治力范圍是264～317gf。均在最適矯治力范圍內。

經方差分析可知，兩種材料矯正器的早期矯治力及平均矯治力存在明顯差異（P均＜0.05），但是接近1.0mm齒移動量時矯治力無明顯差異（P＞0.05），可見金屬矯正器的早期矯治力及平均矯治力比樹脂矯正器的矯治力大，見表1。

表1 兩種矯正器在不同齒移動量時的矯治力的比較

2 不同齒的移動量的矯治力的比較

經方差分析可知，在齒的移動量不同時，金屬矯正器矯治力是有差別的（P＜0.05）；即隨著齒移動量的增加，金屬矯正器的矯治力逐漸減小。而樹脂矯正器則無明顯差別（P＞0.05），即隨著齒移動量的增加，樹脂矯正器的矯治力變化不大。

3 兩種矯正器矯正效率的比較

在早期，金屬矯正器的模型觸發0.5mm觸發點均比樹脂矯正器早；雖然觸發1.0mm觸發點的的時間仍比樹脂矯正器早，但是0.5～1.0mm的齒移動過程中，金屬矯正器比樹脂矯正器所用時間平均較長。

討論

1 壓力測量裝置及分析軟件的準確性

目前，有很對對矯治器的微型測力系統的相關研究[10]，其原理為測定矯治器上芯片的阻壓值從而計算牙齒受到的外力。雖然這些測力系統直觀且準確，但是只能測量單向的矯治力，并不能全面反映矯正器的矯治力。本研究矯治力測定系統使用可以變形且阻力可忽略不計的環氧樹脂包埋壓力傳感器，可以測定多向的矯治力。雖然本研究的牙合模型移動方向為單向，但是其只用來分析齒移動量對矯治力的影響，非但不影響矯治力的測量，反而可以獨立測量不同位置時的矯治力。但是仍存在一定問題，即矯治力并非單向，壓力輸出結果為各向應力的平均值，所以分析齒移動量對矯治力的影響，結果存在一定的偏差。

2 兩種材料矯治力的比較分析

本研究結果可見，雖然兩種材料矯正器的矯治力均在最適矯治力范圍內，金屬矯正器的矯治力平均比樹脂材料大，但是其變化范圍也較大，相對穩定性較差。另外，金屬及樹脂矯正器的施力方式不同，金屬矯正器施力于一點，而樹脂矯正器則是多點施力，其向量和方向的力小于各分力，因此雖然其矯正力小于金屬，但是其矯正效果卻不一定差。樹脂矯正器的厚度會影響其硬度[11]，繼而影響其回彈力[12]，因而會影響其矯正力，本研究選取的厚度為臨床常用厚度，具有代表性。此結果將為臨床選取樹脂矯正器的厚度提供理論依據。

3 齒移動量對兩種材料矯正器的矯治力的影響

隨著齒移動量的增加，金屬的變形量減小，回復力也隨之減小，所以臨床上對于金屬矯正器要定期進行調節；而樹脂矯正器形狀固定，其變形后的回彈力長期存在，所以矯治力相對穩定。本研究并非是研究齒的畸形程度對矯治力的影響，而是在矯治力作用下齒移動量變化后矯治力的值。前者為齒位移量越大，矯治力越大；后者則為設定齒位移量的實驗，得到結論位移量大的，矯治力小。由此可見，在臨床正畸治療過程中，應定期對矯正器進行調整，方可獲得持續穩定的矯治力。

4 兩種材料矯正器的效率的比較分析

齒的移動量可以反映矯正器的效率，本研究結果可以看出，隨著矯正的進行，金屬矯正器的效率會變低，如果不定期進行調整，則治療期就要相應延長。樹脂矯正器則可以摘脫，為使用帶來方便的同時，亦降低了治療時間且間歇期容易反彈。所以總的來看，如果考慮效率優先，則是復診的金屬矯正器更佳。因此，在臨床實踐過程中，需在全面考慮患者年齡、正畸效率、美觀、牙齒的排列情況及穩定性等因素的影響下，選擇樹脂矯正器的同時要特別注意定期進行應力調整，以期合適的時間內獲得更穩定的治療的效果。

1 曾元松,黃遐,黃碩.蠕變時效成形技術研究現狀與發展趨勢[J].塑性工程學報,2008,15(3):1-8.

2 FPDs R C I.Clinical evaluation of fiber-reinforced composite inlay FPDs[J].The International journal of prosthodontics,2003,16(3):319.

3 鄭剛,高久,田和夫.牙科正畸鋼絲矯治力的三維力學研究[J].中國生物醫學工程學報,2002,21(1):34-40.

4 Iwasaki L R,Haack J E,Nickel J C,et al.Human tooth movementin response to continuous stressoflow magnitude [J].American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics,2000,117(2):175-183.

5 Lee B W.The force requirements for tooth movement.Part II:Uprighting and root torque[J].Australian orthodontic journal,1995,14(1):34-39.

6 Zhao D S,Moritz N,Laurila P,et al.Development of a multi-component fiber-reinforced composite implant for load-sharing conditions [J].Medicalengineering & physics,2009,31(4):461-469.

7 Sheridan J J,Ledoux W,McMinn R.Essix appliances: minor tooth movement with divots and windows[J].Journal of Clinical Orthodontics,1994,28(11):659-664.

8 劉建華,薛淼.齒科樹脂基托熱壓注塑成型機的研制及應用[J].口腔材料器械雜志,2000,9(3):163-165.

9 高學軍,王曉燕.復合樹脂直接粘接牙體修復技術指南[J].中華口腔醫學雜志,2014，5:275-278.

10 Shi Y,Ren C,Hao W,et al.An ultra-thin piezoresistive stress sensor for measurement of tooth orthodontic force in invisible aligners[J].Sensors Journal,IEEE,2012,12(5): 1090-1097.

11 Hahn W,Dathe H,Fialka-Fricke J,et al.Influence of thermoplastic appliance thickness on the magnitude of force delivered to a maxillary central incisor during tipping [J].American JournalofOrthodontics and Dentofacial Orthopedics,2009,136(1):12.

12 張紀奎,酈正能,關志東,等.熱固性樹脂基復合材料固化變形影響因素分析[J].復合材料學報,2009(1):179-184.

（收稿:2014-09-12 修回：2014-10-29）

Measurement of correction forces of orthodontic appliances made of two different materials and comparative analysis on it

WANG JunHuan,JIA Kai
Dalian Municiqal Centyal Hospital Affillated of Dalian Mejical Univrsity,Liaoning,116021,China

ObjectiveTo measure and compare orthodontic force of metal orthotics and resin orthotics,explore the influence to orthodontic force caused by teeth movement.Methodsmake a measuring device for orthodontic force,movable teeth models with trigger points.Make a resin orthotics with thickness of 0.8mm.Respectively measure orthodontic forces for metal orthotics and resin orthotics,,then compare the statistics of these two kinds of orthotics and also analyze the relationship between teeth movement and orthodontic force.Resultsthe treatment of two kinds of orthotics are within the optimum correction scope (metal 315gf,resin 288gf), the orthodontic force of metal orthotics is bigger than resin orthotics both in early phase and on average level(P<0.05).With the movement of teeth,orthodontic force of metal orthotics gradually decreases(P<0.05),while that of resin orthotics shows no significant change(P>0.05).In the early orthodontic phase,metal orthotics is more efficient than resin orthotics,however,with the teeth movement increases,efficiency of metal orthotics gradually declines,to a level that is lower than that of resin orthotics.Conclusionthere is difference of orthodontic force between orthotics made of two kinds of materials,with more teeth movement,metal orthotics requires adjustment,and the orthodontic force of resin orthotics is relatively stable.

orthotics;orthodontic force;metal orthotics;resin orthotics;teeth movement

10.16542/j.cnki.issn.1007-4856.2015.05.018

1 大連市中心醫院口腔科（遼寧，116021）

2 遼寧本溪市中心醫院口腔科

王俊環，副主任醫師.Email:zhangmai@dpn.com.cn