導(dǎo)語：Freeedge托槽與傳統(tǒng)托槽摩擦力思考一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

作者：潘盛波，梁甲興，林立，張玉華

【摘要】目的比較研究Freeedge托槽和傳統(tǒng)托槽的摩擦力特點(diǎn)，為臨床應(yīng)用提供理論依據(jù)。方法在干燥條件下，測試2種Freeedge托槽、2種傳統(tǒng)托槽和4種弓絲分別組合的動、靜摩擦力。結(jié)果Freeedge托槽中間翼結(jié)扎摩擦力極小；六翼結(jié)扎摩擦力最大。結(jié)論Freeedge托槽可解決低摩擦力與高牙齒控制能力的矛盾，改進(jìn)方絲弓系列固定矯正器的性能，其應(yīng)用有利于提高臨床矯正療效。

【關(guān)鍵詞】正畸托架；摩擦；正畸金屬絲

ABSTRACT:ObjectiveTotestingfrictionalforceoffreeedgebracketandconventionalbracketandtherationaleandclinicalapplicationoffreeedgebracket.MethodInthedrystates,thestaticandkineticfrictionalforceofdifferentcombinationsof2kindsoffreeedgebracketsand2kindsofconventionalbracketscoupledwith4kindsofarchwiresweretested.ResultWhenFreeedgebracket’smiddlewingswereligated,thefrictionalforcewasdecreasedtozero;whenFreeedgebracket’sixwingswereligated,thefrictionalforcewasgreatest.Freeedgebracketsolvedthecontradictionbetweenlessfrictionalforceandbettertoothcontrol,thebracketimprovedthecapabilityoftheseriesofedgewisefixedappliance.ConclusionThefreeedgebracketsolvedthecontradictionbetweenlessfrictionalforceandimprovedthecapabilityofedgewisedfixedapplication,increasetheeffectivenessoforthodontictreatment.

KEYWORDS:orthodonticbrackets;frictrion;orthodonticwires

目前，方絲弓系列固定矯正器減小托槽弓絲間摩擦力的方法，主要集中于托槽結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和結(jié)扎技術(shù)的改進(jìn)[1]。其中，被動自鎖托槽能夠顯著減小摩擦力，如Damon自鎖托槽和Smartclip自鎖托槽，其托槽與弓絲間的摩擦力幾乎為零[25]。由被動自鎖托槽組成的低摩擦力系統(tǒng)能夠有效發(fā)揮滑動機(jī)制，輕力移動牙齒，減小支抗需求；但是，托槽槽壁與弓絲間存在的間隙，使牙齒的精確定位變得困難[3,6]。Freeedge托槽是一種新型六翼托槽，有多種結(jié)扎方式可供選擇：結(jié)扎中間翼、結(jié)扎全部六翼或結(jié)扎部分翼[7]。本實(shí)驗(yàn)通過對Freeedge托槽和傳統(tǒng)托槽摩擦力的比較研究，分析Freeedge托槽摩擦力的特點(diǎn)，為臨床應(yīng)用提供參考。

1材料和方法

1.1實(shí)驗(yàn)材料和儀器

1.1.1托槽選用槽溝為0.56mm×0.71mm右側(cè)上頜第二雙尖牙Freeedge六翼托槽和傳統(tǒng)四翼托槽各2種（杭州新亞齒科材料有限公司,圖1，2）：Freeedge六翼托槽方絲型和直絲型（Roth直絲弓數(shù)據(jù)）；傳統(tǒng)四翼托槽方絲型和直絲型（Roth直絲弓數(shù)據(jù)）。

Freeedge六翼托槽是一種新型結(jié)扎式托槽，結(jié)扎式托槽的基本結(jié)構(gòu)有槽溝和槽翼，槽溝容納弓絲，槽翼結(jié)扎固定弓絲。Freeedge六翼托槽的特殊結(jié)構(gòu)是設(shè)計(jì)有3對槽翼：近遠(yuǎn)中側(cè)翼和中間翼，近中或遠(yuǎn)中側(cè)翼的軸心延長線成一夾角。該托槽的六翼結(jié)構(gòu)使結(jié)扎時(shí)有多種結(jié)扎方式：結(jié)扎中間翼、結(jié)扎全部六翼或結(jié)扎部分翼。

1.1.2其他材料弓絲：選用4種弓絲：0.45mm不銹鋼圓絲（中國冶金部鋼鐵研究總院）；0.46mm不銹鋼圓絲,0.43mm×0.64mm不銹鋼方絲，0.48mm×0.64mm不銹鋼方絲（美國Plasdent公司）。結(jié)扎材料：0.25mm不銹鋼結(jié)扎絲（杭州新亞齒科材料有限公司）。牙釉質(zhì)黏合樹脂（天津市合成材料工業(yè)研究所）。托槽標(biāo)尺板和托槽標(biāo)尺板基座（自制）。電腦伺服萬能材料試驗(yàn)機(jī)（HT9102型，臺灣宏達(dá)儀器股份有限公司）。

A：Freeedge方絲型托槽；B：Freeedge方絲型托槽六翼結(jié)扎；C：Freeedge方絲型托槽中間翼結(jié)扎；D：傳統(tǒng)方絲型托槽；E：傳統(tǒng)方絲型托槽四翼結(jié)扎.

圖1Freeedge方絲型托槽和傳統(tǒng)方絲型托槽（略）

Fig1Freeedgeedgewisebracketandconventionaledgewisebracket

A：Freeedge直絲型托槽；B：Freeedge直絲型托槽六翼結(jié)扎；C：Freeedge直絲型托槽中間翼結(jié)扎；D：傳統(tǒng)直絲型托槽；E：傳統(tǒng)直絲型托槽四翼結(jié)扎.

圖2Freeedge直絲型托槽和傳統(tǒng)直絲型托槽（略）

Fig2FreeedgestraightwirebracketandConventionalstraightwirebracket

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1結(jié)扎方式Freeedge六翼托槽選用結(jié)扎中間翼方式和結(jié)扎全部六翼方式（六翼結(jié)扎），傳統(tǒng)四翼托槽選用結(jié)扎全部四翼方式（四翼結(jié)扎）。結(jié)扎全翼時(shí)，將結(jié)扎絲完全擰緊，使弓絲與槽溝完全密貼，結(jié)扎操作全部由筆者完成，保證結(jié)扎的一致性。實(shí)驗(yàn)共有6種托槽結(jié)扎方式組合：Freeedge方絲型托槽六翼結(jié)扎，F(xiàn)reeedge方絲型托槽中間翼結(jié)扎，傳統(tǒng)方絲型托槽四翼結(jié)扎，F(xiàn)reeedge直絲型托槽六翼結(jié)扎，F(xiàn)reeedge直絲型托槽中間翼結(jié)扎，傳統(tǒng)直絲型托槽四翼結(jié)扎；分別標(biāo)識為：Fe六翼，F(xiàn)e中間翼，Ge四翼，F(xiàn)r六翼，F(xiàn)r中間翼，Gr四翼。

1.2.2實(shí)驗(yàn)方法和步驟

1.2.2.1將選用的托槽、弓絲、結(jié)扎方式分別組合，共24種實(shí)驗(yàn)組合，每種組合取5個(gè)樣本，每個(gè)樣本重復(fù)3次實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)方法借鑒以往研究的實(shí)驗(yàn)方法[810]，重復(fù)測試是為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，重復(fù)測試后托槽弓絲表面粗糙度的微小變化，與每個(gè)新樣本間表面粗糙度存在差異一樣，屬于抽樣誤差。實(shí)驗(yàn)前用95%的酒精清洗托槽、弓絲、結(jié)扎絲，進(jìn)行脫脂去污處理后吹干備用。

1.2.2.2托槽用釉質(zhì)黏結(jié)劑粘結(jié)于托槽標(biāo)尺板，并卡入托槽標(biāo)尺板基座，弓絲入槽后結(jié)扎固定，組成了實(shí)驗(yàn)裝置。

1.2.2.3將以上實(shí)驗(yàn)裝置安裝于電腦伺服萬能材料試驗(yàn)機(jī)，托槽標(biāo)尺板基座固定于試驗(yàn)機(jī)下夾具，弓絲固定于試驗(yàn)機(jī)上夾具，安裝時(shí)要調(diào)整實(shí)驗(yàn)裝置固定于試驗(yàn)機(jī)上下夾具的位置，使弓絲和托槽槽溝方向一致。測試前，對電子拉力實(shí)驗(yàn)機(jī)進(jìn)行設(shè)置，選用定速度模式，并將速度設(shè)置為：10mm/min，位移設(shè)置為：10mm。每次測試開始時(shí)，實(shí)驗(yàn)機(jī)自動歸零，測試開始后，以10mm/min的速度拉弓絲沿托槽勻速運(yùn)動，位移10mm后測試結(jié)束。

A：電腦伺服萬能材料試驗(yàn)機(jī);B試驗(yàn)裝置安裝于試驗(yàn)機(jī)的上下夾具.

圖3試驗(yàn)裝置安裝于電腦伺服萬能材料試驗(yàn)機(jī)（略）

Fig3ThetestingapparatusinstalledintheUniversalTesters

1.2.2.4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)由電腦伺服萬能材料試驗(yàn)機(jī)專用的電腦軟件記錄。因此，讀取弓絲開始運(yùn)動時(shí)的摩擦力為最大靜摩擦力；運(yùn)動開始后，每隔2mm讀取一次摩擦力值，共5次，5次的平均值作為滑動摩擦力，取值方法借鑒林和平等的研究方法[8]。全部實(shí)驗(yàn)均在恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)處理數(shù)據(jù)采用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，使用單因素方差分析，各組均數(shù)以最小顯著差異（leastsignificantdifference，LSD）t檢驗(yàn)法進(jìn)行兩兩比較和顯著性檢驗(yàn)，檢驗(yàn)水平為雙側(cè)α=0.05。

A：Freeedge方絲型托槽-0.46mm圓絲六翼結(jié)扎；B：Freeedge方絲型托槽-0.46mm圓絲中間翼結(jié)扎；C：傳統(tǒng)方絲型托槽-0.46mm圓絲四翼結(jié)扎.

圖4典型的摩擦力位移波形圖（略）

Fig4Representativefrictionalforcedistancetraces

2結(jié)果

Freeedge托槽中間翼結(jié)扎時(shí)，和所有弓絲組合的動、靜摩擦力均極小，幾乎為零；與Freeedge托槽六翼結(jié)扎和傳統(tǒng)托槽四翼結(jié)扎差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。Freeedge托槽結(jié)扎中間翼和相同弓絲組合時(shí)，方絲型托槽與直絲型托槽的動、靜摩擦力差別無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。和所有弓絲組合，F(xiàn)reeedge托槽六翼結(jié)扎的動、靜摩擦力均大于傳統(tǒng)托槽四翼結(jié)扎，差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。Freeedge托槽和傳統(tǒng)托槽全翼結(jié)扎和方形弓絲組合時(shí)，直絲型托槽的動、靜摩擦力大于方絲型托槽，差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表1,表2)。

3討論

托槽與弓絲接觸時(shí)，其正壓力由結(jié)扎產(chǎn)生，張玉華等研究認(rèn)為托槽弓絲間摩擦力與結(jié)扎力成正比，結(jié)扎力越大摩擦力越大，二者成線性關(guān)系[9,11]。結(jié)扎力由托槽結(jié)構(gòu)和結(jié)扎方式共同決定。方絲弓系列固定矯正器的托槽按照結(jié)扎結(jié)構(gòu)的不同可分為結(jié)扎式托槽和自鎖式托槽，不同的結(jié)扎結(jié)構(gòu)和結(jié)扎方式組合對弓絲的結(jié)扎力不同，從而影響托槽弓絲間的摩擦力。自鎖托槽可分為彈簧夾式主動自鎖托槽（如SPEED自鎖托槽等）和滑道式被動自鎖托槽（如Damon自鎖托槽等）。彈簧夾式主動自鎖托槽存在兩種狀態(tài)：被動狀態(tài)時(shí)結(jié)扎力較小，主動狀態(tài)時(shí)結(jié)扎力大[12]?；朗奖粍幼枣i對弓絲的結(jié)扎力極小[12]。結(jié)扎式托槽有傳統(tǒng)的四翼托槽和設(shè)計(jì)有被動結(jié)扎結(jié)構(gòu)的新型托槽（如RMO公司的Synergy托槽、GAC公司的Shoulder托槽等[1]）。傳統(tǒng)四翼托槽使用不銹鋼絲結(jié)扎與臨床操作有關(guān)，不銹鋼絲松結(jié)扎時(shí)，結(jié)扎力極小[1]，緊結(jié)扎時(shí)，結(jié)扎力大；使用橡皮圈結(jié)扎，結(jié)扎力與橡皮圈的材料性能和托槽寬度有關(guān)，不同類型結(jié)扎橡皮圈與不同寬度托槽組合產(chǎn)生不同的結(jié)扎力[13]。Synergy托槽設(shè)計(jì)有內(nèi)結(jié)扎翼和外結(jié)扎翼，內(nèi)外翼間有金屬隆起，當(dāng)結(jié)扎內(nèi)結(jié)扎翼時(shí)，對弓絲結(jié)扎力極小[1]。Shoulder托槽在結(jié)扎翼的外側(cè)設(shè)計(jì)有小的隆起，可形成被動結(jié)扎，對弓絲的結(jié)扎力極小[1]。此外，目前設(shè)計(jì)出非傳統(tǒng)被動結(jié)扎橡皮圈（nonconventionalpassiveligationelastomeric,NCL）。NCL用于傳統(tǒng)四翼托槽結(jié)扎，將槽溝形成四壁的管狀結(jié)構(gòu)，對弓絲結(jié)扎力極小[14]?？梢?，方絲弓系列矯正器的托槽結(jié)構(gòu)和結(jié)扎方式是影響結(jié)扎力的決定因素，是影響托槽和弓絲間摩擦力的重要因素。

表1Freeedge托槽與傳統(tǒng)托槽的最大靜摩擦力（略）

Tab1ThestaticfrictionalforceofFreeedgebracketandconventionalbracket

n=15，表中數(shù)據(jù)為x±s.六翼結(jié)扎與中間翼結(jié)扎比較，☆☆：P<0.01;六翼結(jié)扎與四翼結(jié)扎比較，□□：P<0.01;全翼結(jié)扎和方絲組合時(shí)，方絲型托槽與直絲型托槽比較，○○：P<0.01.

表2Freeedge托槽與傳統(tǒng)托槽的滑動摩擦力（略）

Tab2ThekineticfrictionalforceofFreeedgebracketandconventionalbracket

n=15，表中數(shù)據(jù)為x±s.六翼結(jié)扎與中間翼結(jié)扎比較，☆☆：P<0.01;六翼結(jié)扎與四翼結(jié)扎比較，□□：P<0.01;全翼結(jié)扎和方絲組合時(shí)，方絲型托槽與直絲型托槽比較，○○：P<0.01.

固定矯正技術(shù)的不同階段，對托槽與弓絲間的摩擦力有不同的要求。滑動法移動牙齒階段，若存在摩擦力，矯治力首先要克服最大靜摩擦力，才能作用于牙齒使牙齒移動，牙齒移動后，矯治力要克服動摩擦力，才能維持牙齒的移動[15]，所以此階段要求低摩擦力。牙位精細(xì)調(diào)整階段，要求高摩擦力，使托槽能夠完全鎖住弓絲，充分表達(dá)托槽的精確定位和弓絲的三維作用力[16]。

Freeedge托槽中間翼結(jié)扎時(shí)，摩擦力極小，幾乎為零，這是由于Freeedge托槽的六翼結(jié)構(gòu)，中間翼結(jié)扎時(shí)，結(jié)扎絲不與弓絲接觸，托槽槽溝形成管狀結(jié)構(gòu)，結(jié)扎絲不對弓絲產(chǎn)生正壓力，弓絲可在槽溝中自由滑動，摩擦力極小。在臨床矯治中，由Freeedge托槽中間翼結(jié)扎組成的低摩擦力系統(tǒng)，在滑動法移動牙齒階段，使輕力機(jī)制得到有效的應(yīng)用，減少了牙齒明顯疼痛、松動等不良反應(yīng)，減小了對附加支抗和患者配合的依賴性。同理，被動自鎖托槽，如Damon系統(tǒng)，其滑蓋不對弓絲產(chǎn)生正壓力，托槽的摩擦力極小[15,12]。但是，被動自鎖托槽滑蓋關(guān)閉后，弓絲與槽溝底、槽溝壁和滑蓋間均存在間隙，此間隙的存在影響弓絲三維作用力和托槽精確定位的充分表達(dá)，使牙位精細(xì)調(diào)整變得困難[3,6,16]。自鎖托槽通過設(shè)計(jì)“8”結(jié)構(gòu)或“O”結(jié)構(gòu)上放置橡皮圈來鎖住弓絲，這樣增加臨床操作難度[16]。

Freeedge托槽六翼結(jié)扎時(shí)，摩擦力最大，這是由于Freeedge托槽近遠(yuǎn)中側(cè)翼為斜翼設(shè)計(jì)，使槽翼形成了斜向托槽中心的導(dǎo)面，六翼結(jié)扎時(shí)，結(jié)扎絲對弓絲產(chǎn)生更大的結(jié)扎力，托槽與弓絲間的摩擦力最大?？梢?，在牙位精細(xì)調(diào)整階段，F(xiàn)reeedge托槽可通過六翼結(jié)扎，完全鎖住弓絲，實(shí)現(xiàn)牙齒精確定位，不需要特殊器械，不增加操作難度。

Freeedge托槽和傳統(tǒng)托槽全翼結(jié)扎和方形弓絲組合時(shí)，直絲型托槽的摩擦力大于方絲型托槽。這可能由于直絲型托槽和方形弓絲組合時(shí)，托槽弓絲間存在第三序列的轉(zhuǎn)矩，產(chǎn)生約束力，增加了滑動阻力[17]，有待于進(jìn)一步研究。

托槽全翼結(jié)扎時(shí)，0.46mm圓絲組的摩擦力小于0.45mm圓絲組的摩擦力，0.48mm×0.64mm方絲組的摩擦力大于0.43mm×0.64mm方絲組的摩擦力。這是由于托槽弓絲間摩擦力受多種因素的影響，弓絲截面形狀和尺寸是一種影響因素，托槽弓絲的表面粗糙度是另一重要影響因素。梁甲興等研究表明：(1)國產(chǎn)托槽弓絲表面粗糙度大于進(jìn)口托槽弓絲；(2)在相同結(jié)扎力下，如果材質(zhì)相同，托槽與弓絲表面粗糙度相差越大，摩擦力越??；粗糙度越接近，摩擦力越大[10]。本實(shí)驗(yàn)研究的托槽均為國產(chǎn)托槽，0.45mm圓絲為國產(chǎn)弓絲，而0.46mm圓絲、0.43mm×0.64mm方絲、0.48mm×0.64mm方絲卻為進(jìn)口弓絲。0.46mm圓絲組與0.45mm圓絲組比較，弓絲尺寸差異較小，而弓絲表面粗糙度差異顯著，粗糙度因素起主要影響作用。因此，國產(chǎn)托槽與0.46mm進(jìn)口圓絲組，表面粗糙度相差大，摩擦力??；國產(chǎn)托槽與0.45mm國產(chǎn)圓絲組，表面粗糙度較接近，摩擦力大。不同尺寸方絲組比較時(shí)，弓絲均為進(jìn)口弓絲，表面粗糙度無明顯差異，因而弓絲尺寸起主要影響作用，摩擦力隨弓絲尺寸的增加而增大。

本實(shí)驗(yàn)采用3種結(jié)扎方式，F(xiàn)reeedge托槽六翼結(jié)扎、Freeedge托槽中間翼結(jié)扎、傳統(tǒng)托槽四翼結(jié)扎，研究不同結(jié)扎方式下摩擦力的差異。由于結(jié)扎力決定摩擦力的大小，在相同摩擦系數(shù)條件下，可由本實(shí)驗(yàn)結(jié)果推斷出不同結(jié)扎方式結(jié)扎力間存在差異。對于不同結(jié)扎方式結(jié)扎力的大小有待于進(jìn)一步研究。

本研究表明，F(xiàn)reeedge托槽獨(dú)特的六翼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即可結(jié)扎中間翼，實(shí)現(xiàn)低摩擦力，又可結(jié)扎六翼，產(chǎn)生高摩擦力。解決了托槽性能中低摩擦力與高牙齒控制能力的矛盾，有利于臨床矯正療效的提高。

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