两种不同处理方法对牙釉质结构及正畸托槽粘接强度的影响

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2015.38.004

摘要/Abstract

摘要：

背景：当前临床托槽黏结前处理牙釉质的方法有酸蚀与喷砂两种，但将喷砂技术直接用于未处理牙釉质面的研究较少。

目的：观察酸蚀、喷砂处理方法对牙釉质表面的损伤程度，并比较两种不同牙釉质表面处理方法下金属托槽粘接强度的差异。

方法：将9颗人正畸拔除前磨牙随机均分为3组，分别进行喷砂、酸蚀与抛光清洁处理，扫描电镜下观察牙体表面粗化效果。将40颗人正畸拔除前磨牙随机均分为2组，分别进行喷砂、酸蚀处理，粘接托槽24 h后，利用材料力学实验机测定剪切强度，并统计粘接剂残留指数。

结果与结论：扫描电镜观察发现，抛光清洁处理组牙釉质表面光滑，无破坏；喷砂组与酸蚀组牙釉质遭到破坏，表面粗糙，并且喷砂组牙釉质的破坏程度更大。喷砂组粘接强度显著高于酸蚀组(P < 0.05)，喷砂组与酸蚀组的粘接剂残留指数比较差异无显著性意义(P > 0.05)。表明相对于酸蚀处理，喷砂处理可提高牙釉质与托槽的粘接强度，但对牙釉质的破坏程度更大。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

关键词: Acid Etching, Dental, Dental Cements, Orthodontics

Abstract:

BACKGROUND: There are two ways to treat the enamel before bracket bonding: etching and sandblasting, but the few studies focus on the direct use of sandblasting technology on untreated enamel surface.

OBJECTIVE: To observe the damage of etching versus sandblasting to the enamel surface, and to compare the bonding strength of metal brackets adhesive to isolated teeth with these two kinds of surface treatments.

METHODS: (1) Nine premolar teeth removed for orthodontic treatment were randomized into three groups: sandblasting, acid etching and polishing treatment groups. Surface roughening effects of these three kinds of treatments were observed under scanning electron microscope. (1) Another 40 premolar teeth removed for orthodontic treatment were randomized into two groups: sandblasting and acid etching groups. At 24 hours after bracket bonding, the shear strength was detected using mechanical testing machine, and the adhesive residue index of tooth surface was statistically calculated.

RESULTS AND CONCLUSION: (1) Under the scanning electron microscope, polishing treatment had no damage to the enamel surface; but in the other two groups, the enamel surface was damaged to varying degrees, especially in the sandblasting group. (2) The bonding strength in the sandblasting group was significantly higher than that in the acid etching group (P < 0.05), but there was no difference in the adhesive residue index of tooth surface between the two groups (P > 0.05). These findings indicate that compared with the acid etching technology, the sandblasting technology can increase the bonding strength between the enamel and metal bracket, but it also results in more damage.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

Key words: Acid Etching, Dental, Dental Cements, Orthodontics

中图分类号:

R318

高杨，张明，宫春梅. 两种不同处理方法对牙釉质结构及正畸托槽粘接强度的影响[J]. 中国组织工程研究, 2015, 19(38): 6087-6091.

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图/表（结果） 2

抛光清洁处理组：牙釉质面形态光滑，少量浅划痕，釉柱形态清晰可见，散布有规则的小圆形凸起，牙体组织几乎无损害，见图1A。
喷砂组：釉柱完整性遭到破坏，产生了大量孔隙，牙面呈高低不平的沟壑状，表面粗糙，3 000倍视野下发现孔隙直径较大，边缘锐利，牙釉质丧失量较大，形成的孔隙深度较深，见图1B。
酸蚀组：牙釉质大量丧失，产生大量孔隙，孔隙边缘平缓圆钝，3 000倍视野下可见牙釉质因脱矿而形成多孔的类似蜂窝样的结构，见图1C。由图1可以看出，与正常釉面相比，两种处理技术均能够破坏釉柱形态，增加牙面的摩擦系数，当树脂材料渗入孔隙能够形成机械嵌合，达到增加结合力的作用。与酸蚀组相比，喷砂组3 000倍视野下可见喷砂后牙釉质表面粗化效果更显著，可推断其形成的机械嵌合力更强。

通过对喷砂、酸蚀处理后牙釉质孔隙直径、深度，单个视野下孔隙数量的结果进行分析，发现相同视野下喷砂组釉面上的孔隙数量为酸蚀组的1.7倍，两组孔隙直径、深度比较差异无显著性意义，经公式计算得出两组牙釉质丧失量差异显著，牙釉质经喷砂处理后的丧失程度比酸蚀处理的显著增强(12 080，5 815 µm³，P < 0.05)，见表1。
2.2 托槽粘接强度测试及粘接剂残留指数统计喷砂组的剪切强度显著高于酸蚀组(P < 0.05)，结合电镜观察结果可说明牙釉质经喷砂处理后更为粗糙，机械嵌合力更强，托槽粘接强度比酸蚀处理更强(1.24，1.00 MPa/mm²)，见表2。剪切检测完成后放大镜下观察可见，树脂粘接剂断裂处多位于粘接剂与托槽交界处及粘接剂内部，两组组间计分比较差异无显著性意义(P > 0.05)，见表3。表明在拆除托槽时对牙釉质损害方面两种处理方法无明显区别。

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引言

随着临床正畸技术的开展，正畸医师面临托槽脱落率居高不下这一问题，其不但延长了矫治疗程，增加了患者就诊次数及费用，甚至可能导致医疗纠纷，因此如何通过对牙釉质进行相应的预处理以增加托槽的粘接强度，成为正畸医师必须面对的问题。当前临床托槽黏结前牙釉质的处理方法主要是酸蚀处理技术，酸蚀于1966年首次被应用于托槽粘接。酸蚀技术通过酸蚀剂处理牙釉质表面：①清洁牙面，去除玷污层，暴露新鲜牙釉质。②极性化牙釉质表面，促进其与粘接材料的结合。③溶解牙釉质结构，增加釉面的摩擦系数，形成机械嵌合的作用^[1]。但酸蚀技术可导致牙釉质脱矿，甚至继发龋的产生，造成牙釉质不可逆的损伤，并可影响牙釉质的颜色，改变美学效果^[2-5]。人们在临床实践中发现酸蚀剂浓度、酸蚀时间、酸蚀后牙面清洁方法等都能可影响托槽粘接效果，Gardner等^[6]研究表明以37%磷酸酸蚀牙面30 s的粘接效果最好。但临床中酸蚀处理后粘接托槽的脱落率很高，因此寻找方便快捷，有足够粘接强度并能减少牙釉质脱矿丧失，预防继发龋发生的方法成为新的研究方向。喷砂技术是以高压气流带动氧化铝、氧化硅等颗粒，喷射于牙釉质表面，达到粗化效果，无需酸蚀而直接粘接托槽，其最早应用于工业制造，20世纪50年代初开始被应用于口腔治疗。喷砂技术可用于去除牙周菌斑、污垢，切割牙体，粗化材料表面，被普遍应用于牙周洁治、金属內冠处理、清理龋坏、窝洞制备等处理^[5-6]。在临床正畸治疗中，喷砂技术被应用于托槽脱落后二次粘接前牙面及托槽的处理^[7-9]，研究表明喷砂处理后的托槽粘接强度可以达到8 MPa，能够满足临床需要。同时随着成人正畸的开展，喷砂处理后的瓷修复体与托槽粘接研究也被关注。喷砂技术是通过物理蚀刻方法达到粗化牙釉质表面、增加机械嵌合作用的效果，与酸蚀相比，能够预防釉质脱矿，降低患龋率。以上两种技术都是通过粗化牙釉质表面来增加粘接面积，达到增强托槽粘接力的目的，目前关于喷砂技术直接用于未处理牙釉质面的研究很少。本实验重点通过观察喷砂、酸蚀处理后离体牙牙釉质的结构，比较两种方法对牙釉质丧失量的影响，并检测两种技术处理牙面后托槽的粘接强度及粘接剂残留指数，比较两者在正畸托槽粘接中的优缺点，探讨喷砂技术的临床应用可行性，从而为临床工作提供一定的指导。中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

材料方法

1.1 设计对比观察实验。

1.2 时间及地点于2014年8月至2015年4月在青岛市口腔医院完成。

1.3 材料

实验用离体牙的收集和处理：纳入50颗实验用牙齿，均为2个月内因正畸需要在青岛市口腔医院正畸科拔除的人上颌前磨牙，牙齿在拔除后即刻洗净血渍，去除软组织，消毒后将实验用牙放入1%氯胺水中浸泡，并保存在4 ℃冰箱中。

实验牙的选择标准：拔牙患者年龄13-16周岁；牙齿完整且发育正常，无龋坏、缺损、裂纹、色素牙石沉积等；非氟斑牙、四环素牙、畸形牙。

正畸托槽粘接强度实验的材料和仪器：
材料和仪器	来源
GC粘接剂	日本而至公司
直丝弓托槽MBT	3M公司，美国
直径50 µm的氧化铝石英砂	RONDOflex，德国
气流喷砂机	MicroEtcher，美国Danville Materials公司
材料力学实验机	Autogragh，shimadzu，日本
扫描电镜(JsM-840)	日本
格鲁玛酸蚀剂	贺利式，德国
橡皮抛光杯、抛光膏	NUPRO，登士柏公司，美国

1.4 实验方法

1.4.1 扫描电镜观察正常及喷砂、酸蚀处理后的牙面随机选取备用的9颗离体牙，3颗经喷砂处理，3颗经酸蚀处理，3颗经抛光清洁处理作为空白对照。

抛光清洁处理：实验开始前，将橡皮抛光杯安装在慢速手机上，用不含氟的抛光膏抛光3组离体牙5 s，后用三用枪冲洗牙面10 s，吹干备用。

喷砂处理：将离体牙用体积分数为75%乙醇棉球清洁吹干后，以锡纸严密包裹，暴露出实验牙面。将气流喷砂机的砂盒装满直径50 µm的氧化铝石英砂砂粒，然后将气压调至490 kPa，水压调至350 kPa，调整喷嘴与牙面的喷射距离为3 mm，喷射角度为喷嘴与牙面呈90°。在密封箱中用50 µm直径的氧化铝石英砂砂粒处理牙面实验区，从合缘至牙釉质骨质界上下匀速移动，连续喷射15 s^[10]。完成后清空砂盒里的砂粒，用喷砂机喷嘴以水、气冲洗牙面30 s，以去除牙面残留砂粒，吹干。

酸蚀处理：将备用的离体牙用体积分数75%乙醇棉球清洁牙面，吹干5 s，后用37%磷酸涂布在实验区酸蚀30 s，然后用三用气枪冲洗牙面5 s，吹干。

将所有牙齿标本送至青岛大学电镜实验室，在扫描电镜下对牙面形态进行观察、拍照，分别在300，1 000，3 000倍视野下分析比较两种表面处理方法对牙体表面的粗化效果。完成后将所有离体牙用锯式切片机以垂直于牙体长轴、平酸蚀区域中心的方向进行低速切片，将切好的牙体组织在室温下干燥处理24 h后，固定并进行喷金处理，以便进行电镜扫描。

在1 000倍电镜视野下(长110.9 µm，宽70.8 µm)分别测量喷砂、酸蚀处理后因蚀刻牙釉质表面而产生的牙釉质孔隙直径，计算单个视野下的孔隙数量。分别观测喷砂组、酸蚀组各10个视野，每个视野随机测量100个孔隙直径。然后随机选取10张切片，每张切片选取10个孔隙进行深度测量。比较两种方法处理后的牙釉质丧失，比较方法为牙釉质孔隙直径×深度×数量。

1.4.2 托槽粘接强度测试及粘接剂残留指数统计选取备用的40颗离体牙，依次在根尖部位标记1-40号，按照随机数字表法将离体牙均分为2组，分别进行相应的喷砂处理与酸蚀处理。

处理完成后的两组离体牙按粘接剂说明粘接托槽，托槽底板面积为11.80 mm²。粘接过程由同一个正畸专业医师完成(不知晓实验分组情况)，托槽按临床冠中心的标准黏结，轻压托槽使之与牙面充分贴合，多余粘接剂用探针仔细清除。将粘接完成后的离体牙置于37 ℃恒温箱中水浴24 h。

托槽粘接强度测试：粘接完成24 h后，利用材料力学实验机分别对两组样本进行剪切力值测试。将两组样本依次放置在剪切刀孔上，托槽底板通过剪切刀孔，剪切方向与托槽槽沟垂直，刀具加载速度为1 mm/min，直至托槽脱落，实验机记录下最大剪切力值。

粘接剂残留指数统计：于10倍放大镜下观察两组样本托槽脱落后牙面上的粘接剂残留量，换算统计成粘接剂残留指数。

粘接剂残留指数分级：牙面无粘接剂残留，为0分；牙面粘接剂残留小于1/2，为1分；牙面粘接剂残留大于1/2，为2分；粘接剂全部残留于牙面，为3分。

1.5 主要观察指标喷砂、酸蚀与抛光清洁处理后，牙釉质表面的扫描电镜观察结果；喷砂、酸蚀处理后，牙釉质与托槽的粘接强度。

1.6 统计学分析实验数据用SPSS 12.0统计软件包进行分析，牙釉质丧失与粘接强度比较采用配对t 检验法，粘接剂残留指数评分标准分为4个级别进行秩和检验。

讨论

酸蚀技术最早是由Buonocore开展应用于处理牙釉质面的，它是通过清洁釉面改善釉面的粘接性能，溶解牙釉质的柱状结构，粗化牙面，形成机械嵌合作用，增加与粘接材料的接触面积，达到固位效果。目前在临床托槽粘接中酸蚀是应用最广泛的技术，但其缺点是引起局部牙釉质脱矿，甚至龋坏的发生。酸蚀完成后牙面残留的酸蚀液及釉质溶解形成的钙盐、酸蚀剂浓度、pH值、酸蚀时间等均能影响托槽的粘接强度。喷砂技术是通过高速气流带动石英砂颗粒，作用于牙釉质、金属陶瓷材料等，以物理蚀刻方式达到粗化预处理的作用^[11]，在口腔临床中最早应用于牙体洞形的制备、牙周病的防治，在临床上多用来去除菌斑、色素等^[12]。与酸蚀技术相比，喷砂技术更为方便、快捷，能够预防牙釉质脱矿，降低继发龋的发生。当前也有大量研究探讨喷砂技术在临床托槽粘接中的应用^[13-16]，在正畸二次粘接时喷砂处理牙釉质面及托槽，能够有效提高粘接强度；在成人正畸中对瓷修复体的喷砂预处理同样能够降低托槽脱落率。当前应用的石英砂砂砾主要有碳酸氢钠及氧化铝。本实验采用直径50 µm的氧化铝砂粒，在电镜下观察呈三角形，边角锋利^[17-18]，能够对釉质表面进行有效的粗化作用。Cal-Neto等^[19]发现氧化铝砂粒的粗化效果能够提高托槽的粘接强度，有效降低脱落率^[20]。实验首先在扫描电镜下观察酸蚀、喷砂处理后及仅经清洁处理的牙釉质表面结构，可以清楚看到相对于正常釉质结构的完整、光滑，酸蚀、喷砂处理后的牙釉质形态破坏，釉质表面粗糙、凹凸不平，散布大量孔隙。在3 000倍视野下发现，喷砂处理后的牙釉质粗糙程度要大于酸蚀处理，通过在1 000倍视野下对孔隙数量、直径及深度进行测量分析，发现喷砂处理后的牙釉质破损程度要大于酸蚀处理。然后利用材料力学实验机检测酸蚀、喷砂处理后托槽的粘接强度，通过结果分析得出，喷砂组处理后托槽的粘接强度强于酸蚀组，结合在电镜下的观察可以推测，喷砂处理后牙釉质形态更为粗糙，与粘接材料的接触面积及机械嵌合力显著增大，从而表现为托槽的粘接强度得到提升。而对粘接剂残留指数的统计发现两者之间无显著差异，在去粘接时两者的牙釉质损伤程度相差不明显。通过以上结果可知喷砂处理能够在增强粘接力的同时，不影响粘接剂残留指数，从这点上说明喷砂处理在正畸托槽粘接上要优于酸蚀处理。将喷砂技术应用于正畸托槽的粘接取得了较好结果，喷砂能够增强粘接强度，降低龋坏、牙釉质变色的可能性。但在临床应用中尚存有许多问题，喷砂处理时要注意防护口腔牙龈等软组织的，防止喷砂沙粒被患者吸入^[21]，在使用时需对患者及医生进行防护等，都是临床上亟待解决的问题。实验中发现喷砂处理破坏牙釉质的程度较大，对正畸完成后摘掉托槽时牙釉质面的抛光平整造成一定的影响，为恢复牙面的光滑度，可能需要去除一定的牙体组织；而酸蚀处理则造成牙釉质脱矿，预后容易引起龋坏。中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程