自锁托槽矫治器的摩擦力研究进展

自锁托槽矫治器的摩擦力研究进展

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综述?

旦蕉堕堂2007年第14卷第3期

自锁托槽矫治器的摩擦力研究进展

丁鹏综述林久祥周彦恒审校

随着直丝弓矫治器的问世,滑动机制越来越多

的应用于正畸治疗中,而滑动摩擦力在正畸治疗移

动牙齿过程中是不可避免的,有研究显示口3,在滑

动机制中摩擦阻力可导致矫治力丧失12～6O

不等.自锁托槽矫治器利用自身特殊结构来关闭

槽沟而无需结扎的一类托槽,正在受到越来越多正

畸医生的关注.

而有关自锁托槽矫治器的摩擦力也随之在近

些年来成为正畸学领域的研究热点,本文就自锁托

槽矫治器摩擦力的研究进展作一综述.

一

,有关摩擦力的研究方法

对固定矫治器摩擦力的诸多研究,根据研究目

的及实验设计的不同,可大概分为以下几类:

1.弓丝平行滑动法:这是正畸摩擦力研究最

基本的方法,大多是在拉力实

验机上通过拉力实验进行.模拟滑动法整体

内收前牙,实验中使平直弓丝沿托槽滑动,并与槽

沟始终保持平行[21.'M],即在被动状态下(passivefrictionalconfiguration)研究材料,托槽

类型,弓丝尺寸,唾液,不同结扎类型等对摩擦力的

影响.一般认为,随着弓丝尺寸的增加,结扎力的

增大,产生的滑动摩擦力也增大[1.

2.固定倾斜成角或转矩角法:实验中弓丝沿

托槽滑动,但在滑动过程中与槽沟间保持预定的倾

斜成角或转矩角[5,2o-25],研究托槽——弓丝不同成

角状态下摩擦力的大小,即考虑牙齿移动过程中与

弓丝倾斜成角或转矩角对摩擦力的影响,但由于设

定的倾斜角度恒定,实际并没有考虑牙齿倾斜——

直立——倾斜这一复杂过程中托槽——弓丝成角

的不断变化及牙齿扭转对摩擦力带来的影响.而

且目前大多数研究集中在托槽——弓丝倾斜成角

对滑动摩擦力的影响,有关转矩角对滑动摩擦力影

响的研究则很少[2.一般认为,随着托槽——弓

丝倾斜成角或转矩角的增加,滑动摩擦力也几乎成

线性关系增大[.'.七,在特定的弓丝一托槽成角

作者单位100081北京大学口腔医学院?口腔医院正畸科状态下,应用相同的弓丝,宽托槽比窄托槽产生的

滑动摩擦力大[5].

3.托槽自由倾斜滑动法:模拟拉尖牙向远中

移动,实验时将弓丝固定,托

槽受力沿弓丝滑动,滑动中允许托槽发生一定

程度的自由倾斜[3,但由于不同实验设计中弓

丝固定的松紧不一,而使弓丝受到的张力大小不

定,弓丝的硬度对摩擦力的影响被忽略,所以也不

能完全反映临床的实际情况.一般认为,在该状态

下,不考虑弹力结扎圈拉伸程度大小产生的影响,

由于窄托槽允许发生更大的倾斜,因而比宽托槽产

生的滑动摩擦力大[2,这不同于第二种实验方法

研究得出的结论,所以目前许多正畸医生对于托槽宽度对滑动摩擦力的影响观点不一.

4.倾斜成角动态变化研究法:Kamelchuk

等[27]认为以前的体外实验研究都

不能很好的反映牙齿移动过程中托槽——弓

丝倾斜成角的动态变化,于是设计了一个独特的实验装置来尽可能模拟牙齿的移动,类似于牙齿实际移动过程中倾斜——直立——倾斜的交替过程,在测试过程中使托槽与弓丝间倾斜成角产生匀速的递增及递减,并将这种渐进性的角度变化与线性位移有效整合起来,测量诸多因素影响下的滑动摩擦力大小.Smith等[】9j采用这一方法研究得出,滑

动摩擦力的大小明显受到托槽类型,弓丝材质,弓

丝尺寸和弓丝形状等多种因素的影响.

以上四种实验方法,尽管就实验设计而言,都在

试图逐步深入地模拟口腔内牙齿移动的复杂过程, 但由于在滑动机制中影响滑动摩擦力大小的因素太多,而各种实验方法都不可避免地存在各自的局限性,因此所得的结论不尽相同.

二,自锁托槽矫治器的摩擦力

1997年,Kusy和WhitleyEIj提出滑动摩擦力(resistancetosliding,RS)包括三部分:经典摩擦

力(classicalfriction,FR),约束力(elastic

binding,BI)和刻痕阻力(physicalnotching,

NO),同时还认为,根据托槽——弓丝倾斜成角(0)

口腔正畸学2007年第14卷第3期

与临界角(ec)的关系,可划分两种状态:被动状态

(e<Oc,passivefrictionalconfiguration)和主动状

态(e≥0c,activefrictionalconfiguration),不同状

态下滑动摩擦力(RS)的组成不同,大小也不同. 1999年,Kusy和Whitley~船]又从理论上用公式论证了决定ec大小的三个影响因素:即托槽槽沟的尺寸,托槽的近远中宽度和弓丝的尺寸,认为窄托槽,大尺寸的槽沟,较小尺寸的弓丝均可以增加ec,同时还经计算得出临床常规应用的托槽与弓丝间的ec在O～4.之间.

自锁托槽矫治器设计的不同,主要表现在是锁

定弓丝(自结-K)的方式及结构的不同,据此可大致将自锁托槽分为被动式(apassiveself—ligation)和

主动式(anactiveself-ligation)两大

类[n.'...,29_..Thorstenson和KusyE20,223在

干,湿状态下分别研究了Activa,Damon, Twinlock,In-Ovation,SPEED,Time等六种自锁

托槽在托槽——弓丝倾斜成角影响下滑动摩擦力的大小,发现不同类型的自锁托槽之间摩擦力水平存在显着的差异,而这种差异主要来自自锁方式的不同.Smith和Rossouw等|19]利用独特的实验装置模拟牙齿的三维移动,研究不同自锁托槽滑动摩擦力的大小,得出了相同的结论.

(一)被动状态下自锁托槽矫治器的摩擦力

该状态下滑动摩擦力仅由经典摩擦力FR决

定[,大小同结扎弓丝产生的正压力成正比L5.. Thorstenson和Kusy~.0_发现,由于不对弓丝产生结扎力,滑道式自锁托槽在干,湿状态下均产生很小的滑动摩擦力,近乎为零,显着低于弹簧夹式自锁托槽;因后者的弹簧夹与弓丝的相互作用类似于"结扎效应",其滑动摩擦力的大小因结扎力的不同而各有