两种材料矫正器矫治力的测量及比较分析

王俊环贾凯

两种材料矫正器矫治力的测量及比较分析

王俊环1贾凯2

目的测量及比较金属矫正器和树脂矫正器的矫治力，探讨齿移动量对矫正矫治力的影响，以期为临床治疗中选择合适的矫正器及其定期调整树脂矫正器提供理论依据。方法制作矫治力测量装置、可移动及具有触发点的牙合模型。制作厚度约为0.8mm的树脂矫正器。分别测量金属矫正器和树脂矫正器的矫治力，比较两种样式矫正器的矫治力以及分析齿的移动量与矫治力的关系。结果两种矫正器的矫治力均在最适矫治力范围内（金属315gf，树脂288gf），金属矫正器的矫正力在早期及平均比树脂矫正器的大（P＜0.05）。随着齿的移动，金属矫正器的矫正力逐渐减小（P＜0.05），而树脂矫正器的矫治力则无明显变化（P＞0.05）。在矫正早期，金属矫正器比树脂矫正器的效率高，但是随着齿移动量的增加，金属矫正器的矫正效率逐渐下降，比树脂矫正器的效率低。结论两种材料矫正器的矫治力不同，随着齿移动量的增加，金属矫正器需要调节，而树脂矫正器的矫治力则相对稳定。

矫正器；矫治力；金属矫正器；树脂矫正器；齿移动量

由于树脂材料具有热塑性，所以可以根据蠕变时效成形原理[1]，使用其制成矫正装置。而自复合树脂材料(fiber reinforced composite,FRC)[2]制成的矫正器应用于临床以来，由于其无托槽且透明而带来的美观上的优势，使得其比传统的金属矫正器更容易被接受。目前，有很多关于不同材料、不同样式的矫正器临床效果的评价及病例分析报告，但是直观测量其矫治力的实验反而少见报道[3]。究其原因，不仅是因为矫治力的测量存在一定困难，也有最适矫治力的数值尚存在争议之故。在诸多关于最适矫治力的报道之中，最适矫治力的范围大约是从18gf[4]到396gf[5]，本研究亦采用此作为评价标准。本文对金属矫正器和树脂矫正器的矫治力进行测量及对比分析，可以更加直观的对比两种材料矫正器的效果。同时分析齿移动量对矫正力是否存在影响，为矫正器的定期调整提供依据。

材料与方法

1 制作矫治力测量模型

1.1 应力测量装置及分析软件

用环氧树脂包埋小型压力传感器[6]（型号：PS-20KC，深圳华伦康盛公司，KYOWA），制成可以测量多点压力分布的底座，其将压力转换为电压数据。连接PCD-300A动态应变测量接口系统和标准汉化控制软件，将测量模式设定为触发测量（在触发点多次测量），其可将电压转换为数据及图形，并进行统计及分析处理，记录结果。

1.2 牙合模型

使用超硬石膏制作20套上颚右侧中切牙可以移动的齿颌模型。齿与牙槽之间摩擦阻力约为100gf。实验时将模型埋入环氧树脂中，底部接触压力传感器。齿移动0.5mm和10mm的位置设置两个触发点[7]。

2 安装矫正器

参照牙合模型的形状，使用加压成型机[8]加压热成型树脂，制成厚度约为0.8mm[9]的树脂矫正器。将金属矫正器和树脂矫正器各10套分别安装在牙合模型上。将模型依次安装在应力测量装置上进行测量。

3 测量矫治力

模型安装调试成功后，将齿归位后开始进行记录。当齿移动量达到触发点时，装置就会自动记录应力值，控制软件处理后输出应力值数据表。

4 统计方法

采用SPSS 13.0统计软件包进行统计分析。不同材料不同移动量的矫治力的比较采用方差分析。

结果

1 两种材料矫正器的矫治力的比较

金属矫正器的矫治力范围是258～362gf，树脂矫治器的矫治力范围是264～317gf。均在最适矫治力范围内。

经方差分析可知，两种材料矫正器的早期矫治力及平均矫治力存在明显差异（P均＜0.05），但是接近1.0mm齿移动量时矫治力无明显差异（P＞0.05），可见金属矫正器的早期矫治力及平均矫治力比树脂矫正器的矫治力大，见表1。

表1 两种矫正器在不同齿移动量时的矫治力的比较

2 不同齿的移动量的矫治力的比较

经方差分析可知，在齿的移动量不同时，金属矫正器矫治力是有差别的（P＜0.05）；即随着齿移动量的增加，金属矫正器的矫治力逐渐减小。而树脂矫正器则无明显差别（P＞0.05），即随着齿移动量的增加，树脂矫正器的矫治力变化不大。

3 两种矫正器矫正效率的比较

在早期，金属矫正器的模型触发0.5mm触发点均比树脂矫正器早；虽然触发1.0mm触发点的的时间仍比树脂矫正器早，但是0.5～1.0mm的齿移动过程中，金属矫正器比树脂矫正器所用时间平均较长。

讨论

1 压力测量装置及分析软件的准确性

目前，有很对对矫治器的微型测力系统的相关研究[10]，其原理为测定矫治器上芯片的阻压值从而计算牙齿受到的外力。虽然这些测力系统直观且准确，但是只能测量单向的矫治力，并不能全面反映矫正器的矫治力。本研究矫治力测定系统使用可以变形且阻力可忽略不计的环氧树脂包埋压力传感器，可以测定多向的矫治力。虽然本研究的牙合模型移动方向为单向，但是其只用来分析齿移动量对矫治力的影响，非但不影响矫治力的测量，反而可以独立测量不同位置时的矫治力。但是仍存在一定问题，即矫治力并非单向，压力输出结果为各向应力的平均值，所以分析齿移动量对矫治力的影响，结果存在一定的偏差。

2 两种材料矫治力的比较分析

本研究结果可见，虽然两种材料矫正器的矫治力均在最适矫治力范围内，金属矫正器的矫治力平均比树脂材料大，但是其变化范围也较大，相对稳定性较差。另外，金属及树脂矫正器的施力方式不同，金属矫正器施力于一点，而树脂矫正器则是多点施力，其向量和方向的力小于各分力，因此虽然其矫正力小于金属，但是其矫正效果却不一定差。树脂矫正器的厚度会影响其硬度[11]，继而影响其回弹力[12]，因而会影响其矫正力，本研究选取的厚度为临床常用厚度，具有代表性。此结果将为临床选取树脂矫正器的厚度提供理论依据。

3 齿移动量对两种材料矫正器的矫治力的影响

随着齿移动量的增加，金属的变形量减小，回复力也随之减小，所以临床上对于金属矫正器要定期进行调节；而树脂矫正器形状固定，其变形后的回弹力长期存在，所以矫治力相对稳定。本研究并非是研究齿的畸形程度对矫治力的影响，而是在矫治力作用下齿移动量变化后矫治力的值。前者为齿位移量越大，矫治力越大；后者则为设定齿位移量的实验，得到结论位移量大的，矫治力小。由此可见，在临床正畸治疗过程中，应定期对矫正器进行调整，方可获得持续稳定的矫治力。

4 两种材料矫正器的效率的比较分析

齿的移动量可以反映矫正器的效率，本研究结果可以看出，随着矫正的进行，金属矫正器的效率会变低，如果不定期进行调整，则治疗期就要相应延长。树脂矫正器则可以摘脱，为使用带来方便的同时，亦降低了治疗时间且间歇期容易反弹。所以总的来看，如果考虑效率优先，则是复诊的金属矫正器更佳。因此，在临床实践过程中，需在全面考虑患者年龄、正畸效率、美观、牙齿的排列情况及稳定性等因素的影响下，选择树脂矫正器的同时要特别注意定期进行应力调整，以期合适的时间内获得更稳定的治疗的效果。

1 曾元松,黄遐,黄硕.蠕变时效成形技术研究现状与发展趋势[J].塑性工程学报,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 郑刚,高久,田和夫.牙科正畸钢丝矫治力的三维力学研究[J].中国生物医学工程学报,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 刘建华,薛淼.齿科树脂基托热压注塑成型机的研制及应用[J].口腔材料器械杂志,2000,9(3):163-165.

9 高学军,王晓燕.复合树脂直接粘接牙体修复技术指南[J].中华口腔医学杂志,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 张纪奎,郦正能,关志东,等.热固性树脂基复合材料固化变形影响因素分析[J].复合材料学报,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 大连市中心医院口腔科（辽宁，116021）

2 辽宁本溪市中心医院口腔科

王俊环，副主任医师.Email:zhangmai@dpn.com.cn