【毕业学位论文】（Word原稿）正畸常用合金耐腐蚀性研究

兰州大学专业学位研究生学位论文 正畸常用合金耐腐蚀性研究 1 文献回顾 一 常用托槽的耐腐蚀性 在固定矫治过程中，由于托槽等其它固定矫治器部件粘着于牙齿上， 托槽周围釉质（尤其是托槽龈方的釉质区）及粘结剂已松解的带环下釉质，菌斑滞留增多，不易自洁 1。 而由于 正畸患者唾液、托槽和带环周围菌斑中细菌数量和成分的改变以及细菌代谢的变化即固定矫治器的存在改变了口腔内细菌生长环境，使致龋菌数量和比例增加，同时这些细菌代谢发生改变， 常常会发生牙釉质脱矿以及牙龈炎等并发症。 定矫治与釉质脱矿 釉质脱矿是一种早期釉质龋，是牙釉质在酸的作用下矿物质 溶出而形成的一种白垩色改变，是正畸治疗常见的并发症之一 2。在以往的研究中， 国外学者发现正畸固定矫治后， 50 80的患者存在牙釉质脱矿 3， 97 %的患者在正畸治疗结束后存在不同程度的釉质脱矿 4 国内胡炜 8调查北京大学口腔医学院正畸科 165 名正畸固定矫治患者，发现 的患者，或 的牙齿，在正畸治疗后出现牙釉质脱矿。而 2011 年，李静 9等人研究，武汉地区正畸固定矫治后釉质脱矿患病率最高的牙是下颌尖牙 (、上颌侧切牙 (、上颌尖牙 (。 定矫治与牙龈炎 使用固定矫治器的正畸治疗中，由于菌斑不易清除，患者都会出现不同程度的牙周组织健康问题，最常见的是不同程度的牙龈炎症。主要表现为牙龈红肿、质地柔软肿胀，表面点彩小时，进食、刷牙、探诊时易出血 10,11，有些患者则表现为牙龈发胀、增生及口臭的症状 12。 以往文献报道，固定矫治患者其龈下微生物较矫治前 G+球菌减少， 现龈炎症状 13,14。 在 多数情况下，以上矫治的并发症是暂时的，只要指导 患者保持好口腔卫生，兰州大学专业学位研究生学位论文 正畸常用合金耐腐蚀性研究 2 控制菌斑的发生，釉质脱矿及牙龈炎症可以缓解或消失。 目前国内外大多数研究认为机械性去除菌斑，主要通过刷牙，是控制牙菌斑和牙龈炎的首选方法。但由于托槽、弓丝、带环的介入，即使是使用正确的刷牙方式也不能彻底清除菌斑，尤其是 拔牙间隙两侧牙齿的邻面，所以 需要同时辅以抗菌 漱口水 来配合使用。 在我国临床上常用的漱口水的主要有效成分为：氟化钠或单氟磷酸钠（ 、氯己定（洗必泰）、度米芬、丁香酚等。其中，氟化物：不仅能有效抑制细菌的产酸能力 15， 陈亚刚 16的研究结果表明在正畸治 疗中使用含氟漱口水可以有效地防治牙釉质脱矿并能促进脱矿区域的再矿化，但需要长期使用。学者们还发现含氟漱口水和含氟牙膏联合使用。对釉质脱矿有更佳的疗效17。 氯己定：又称洗必泰， 是一种广谱抗生素， 国外有研究证明，采用洗必泰涂料或用洗必泰冲洗，能改善患者的口腔卫生，减轻牙龈炎 18,19，洗必泰 能与唾液糖蛋白结合，使牙面吸附蛋白减少，干扰菌斑形成 ， 另外，洗必泰还可与 细菌 细胞外多糖 结合，使细菌不易吸附到获得膜上，达到预防和减少牙周病和龋病的目的 。 度米芬 ： 是一种化学防腐剂和抗菌剂， 可有效减少菌斑堆积 ， 预防 牙龈炎及牙周病 。丁香酚： 李鸣宇 20等人证实丁香酚不仅可以抑菌，而且对变形链球菌细胞外水溶性和水不溶性葡聚糖的合成有很好的抑制作用，从而达到清除牙菌斑，清洁口腔的作用。 3. 正畸金属托槽在常用漱口水中的耐腐蚀性 运用于人体的各种材料必须具有良好的生物相容性。现代金属腐蚀理论认为，金属及其合金的生物效应基本上取决于材料在应用时被释放或溶出到生物体内元素的特性和浓度 21常用 漱口水中除了占大部分比例的水以外，还包括含有钾、钠、氯离子的等无机盐和一些有机物质，这些物质可对合金产生腐蚀性为。除此影响之外，合金间自腐蚀电位和钝化点位的差异，也促使了合金腐蚀性为的产生 24。这种腐蚀行为会导致众多金属离子及其衍生物的析出，在这个过程中产生的金属离子若超过机体的耐受量，必然会对 人体细胞、组织、器官造成不良的影响 25 在临床上 不锈钢、镍钛合金、钛合金等常见医用合金以其物理器械性能优良、制作简单、价格低廉等优点，已被广泛用作口腔正畸、修复等材料。但由于上述腐蚀行为存在，因此，正 畸金属合金在 常用漱口水中的耐腐蚀性，引起学者们的广泛关注。 28 的研究显示 ,漱口水能引起不锈钢金属托槽镍离子及其它金属离子的析出，而且不同的漱口水所引起离子析出的种类、浓度也不同。 29等人认为洗必泰漱口水能引起不锈钢托槽的腐 蚀。 其它学者 30研究说明，含氟漱口水也会引起金属托槽镍离子、钛离子的较多析出。 33 研兰州大学专业学位研究生学位论文 正畸常用合金耐腐蚀性研究 3 究后认为不同浓度的含氟漱口水会引起金属托槽不同程度的腐蚀改变。 闫嘉群 34等证实纯钛在中药成分的漱口水中被腐蚀后合金表面结构出现了改变。 二 不同灭菌方法对正畸器械的腐蚀影响 乙型肝炎（ 艾滋病（ 是威胁人类健康最主要的血液传染病。中国是 毒的高流行区， 1992 年的调查结果显示 35，陶伟 36等人的调查研究显示 2009 年中国存活的 者及 带者约为 74 万人。 7报道美国每年新增 乙型肝炎 患者约 200,000 例，其中有 5000 例因转化为肝硬化和肝癌而死亡。面对这样的现状，口腔医疗行为中的交叉感染控制尤为必要。有效的口腔器械消毒是预防牙科治疗过程中发生交叉感染的关键。 临床常用的灭菌法为高压蒸汽、干热、化学蒸汽及乙烯氧化灭菌法。其中高压蒸汽灭菌法在临床最为常用，但是高压蒸汽灭菌法与其它方法相比是否会引起消毒器械更严重的损害学术界却存在着争议。 38为高压蒸汽灭菌法因含有水蒸汽而引起了器械 钳的腐蚀和快速损害。 3 认为虽然高压蒸汽灭菌法是标准的消毒方法之一，但因为它能引起器械的严重腐蚀和生锈而不能被正畸科医生所接受。也有其它学者 39为干热法是一种能保护器械钳免受损害的较好方法。但 4的研究结果显示高压蒸汽灭菌法和冷消毒法对口腔器械钳的影响没有显著性差异。 5 通过比较高压蒸汽灭菌法和干热灭菌法对正畸用细丝切断钳磨损量的影响认为，两种消毒法之间也没有显著性的差异。而以 38,46,47为代表的学者认为器械消毒 前的清洗方法、生产正畸器械原材料的类型以及不同的消毒方法都有可能会影响到器械的使用寿命。 正畸器械的重复消毒可以引起 其 物理性质的改变 47如腐蚀、硬度 的改变 。7认为 高压蒸汽灭菌法 可以引起正畸器械的严重生锈以及损坏 切缘 。但由于 高压蒸汽灭菌法 是最有效杀灭病原微生物的消毒方法，同时使用简单且成本低廉，所以至今 仍 然被口腔临床广泛使用。 兰州大学专业学位研究生学位论文 正畸常用合金耐腐蚀性研究 4 参考文献 1傅民魁 . 口腔正畸专科教程 M 版 人民卫生出版社 ,2. 2008,14(3):2093， T， L， et of 003,30(4):323329. 4. 982,82 (1):625李兰超 , 王丛智 . 正畸治疗后牙釉质脱矿的临床观察 J2000,7(1):166, M, J. of . 982,81(2):937G, H, D, et LF . 2005, 39 (1): 418胡炜，王勤，傅民魁，等口腔正畸固定矫治器应用中牙釉质脱矿的临床调查 J2001,8(2):519 李静，杜民权，江汉 . 正畸固定矫治后牙釉质脱矿及其危险因素分析 J2011,1(27):57 10, , , . of on . 008,6(2):12911, , , . 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J 1965,36:382兰州大学专业学位研究生学位论文 正畸常用合金耐腐蚀性研究 6 41 . be . 1960:9542 E. in . 1979,49:20543 L. An of on of . 1989,16:251 44 . of on of . 2002,121(5):46745 J, N, M, of on . J 995,69:3146 , , , . of of . J 1989,60:32047 970,49: 487兰州大学专业学位研究生学位论文 正畸常用合金耐腐蚀性研究 7 第一部分 常用漱口水对不锈钢托槽腐蚀性研究 实验一 常用漱口水对不锈钢托槽腐蚀性的研究 验仪器和材料 验仪器 原子吸收光谱仪（日立 180，日本） 场发射扫描电镜（日立公司， 辨率 0本） 电化学工作站（辰华 海） 数控超声波清洗机 (昆山超声仪器有限公司，中国 ) 验材料 口腔宝（丹东康齿灵保洁用品有限公司，中国 具体成份为：硼砂， 丁香酚，天然薄荷，冰片） 秦美口洁素（西安蓬勃生物科技有限公司，中国 具体成份为： g/L）度米芬， g/L）百里酚） 高露洁贝齿全面护理漱口水（高露洁棕榄有限公司，中国 具体成份为：水，甘油，丙二醇，山梨糖醇，焦磷酸四钾，聚山梨醇酯 磷酸四钠，柠檬酸锌， A 共聚物，香精，苯甲醇，氟化钠（ ，糖精钠） 新亚直丝弓金属托槽（杭州新亚齿科材料有限公司，中国） 子析出实验 品分组、制备 以上颌单侧中切牙至第二前磨牙 5 颗托槽为一样本，共 计 15 个样本，按照随机分组原则分为三组，每组 5 个样本。将所有托槽用去离子水超声清洗 10 分钟，再用 95乙醇浸泡 10 次，每次 5 分钟，之后用去离子水彻底冲洗两遍，滤纸吸水后自然干燥。 兰州大学专业学位研究生学位论文 正畸常用合金耐腐蚀性研究 8 验试剂分装 口洁素则按照使用说明用 100取三种漱口水各 300试剂瓶中。使用 纸测定其 为口腔宝： 洁素： 露洁： 验方法 将所有托槽石蜡包埋底板后按分组浸泡到不同的试剂瓶中。所有试剂瓶用封口条密封，记号笔标记后放置 37中保存。 浸泡 10d 后，收集浸渍液，以 4口水中的金属离子量为基准， 采用原子吸收光谱仪 测定各组中 铁、镍、铜、锰、铬离子 的析出含量。 三组中金属离子析出量 =浸渍液中金属离子浓度 描电镜观察 在浸泡前及浸泡后选取所有样本中的侧切牙位的托槽 ,去离子水冲洗 2遍，干燥后 进行扫描电镜观察，用以比较浸泡前后托槽表面的形貌变化。 化学腐蚀实验 验分组、制备 选择上颌第二双尖牙 3 颗托槽为一样本，共计 15 个样本。按照随机分组原则分为 3 组，每组由 5 个 样本量组成。用数字电子型游标卡尺进行测量并计算出除底板外的托槽表面积大小。托槽底板通过锡焊与铜丝相连， 环氧树脂胶包埋底板及铜丝，其余面均暴露在外。 验试剂制备 口洁素则按照使用说明用 100康中医口腔宝、高露洁直接分装至 100中。 验方法 待环氧树脂胶完全凝固后，将所有托槽用无水乙醇超声清洁 10 分钟，去离子水冲洗干净后吹干后，将试件浸泡于电解液中 24h。 采用经典三电极体系，测试试件为工作电极，铂电极作为辅助电极，饱和甘汞电极 (为参比电极，电解 液为三种漱口水。测试温度（ 37 1） 有电化学测试均在电化学工作站进行，实验开始前除气。 三电极浸入电解液 5 分钟后，开启电化学测试软件，选择开路电位 时间曲兰州大学专业学位研究生学位论文 正畸常用合金耐腐蚀性研究 9 线，测试开路电位约半小时，开启工作站待电位波动上下不超过 2，终止检测。之后进行极化曲线测试，选用的极化电位范围在自然腐蚀电位上下 20描速度为 10mV/s。描绘塔菲尔 (线的电压范围是 出阳极和阴极极化曲线的线性部分，分别进行塔菲尔直线延长相交，交点对应的电流值即腐蚀电流 (k)。用 件对实验 数据进行采集、分析。 计方法 采用 件 对数据均进行单因素方差统计分析。 各组实验的参数值用均数 标准差表示（ x s），以 口洁素中铁离子浓度因太低可忽略不计；三组漱口水中镍离子浓度依次为：口腔宝高露洁口洁素。而口腔宝与口洁素相比较结果有显著性差异（ 高露洁漱口水中铬离子的浓度高于口腔宝漱口水，且差异具有统计学意义 (三组中镍离子析出量相互比较有显著差异（ 中的铜离子析出量大于新亚（ 但新亚托槽组的 明显小于 3B 托槽组，且结果具有显著性差异（ p =。槽 明显大于 3B 及新亚托槽组 （ p 三种不锈钢金属托槽浸泡于高露洁漱口水中的动电位 极化 曲线见图 2 所示 。以 3B 不锈钢为参照， 槽的极化曲线整体较 3B 组上移、负移，而新亚托槽组曲线整体较 3B 组下移、负移。 兰州大学专业学位研究生学位论文 正畸常用合金耐腐蚀性研究 20 黑色为 色为 3B 托槽，蓝色为新亚托槽 (横坐标为 坐标为自腐蚀电位） 图 3. 讨论 不锈钢、镍钛合金、钛合金等常见医用合金以其物理器械性能优良、制作简单、价格低廉等优点，已被广泛用作口腔正畸、修复等材料。实验中采用的三种品牌金属托槽，除底板材料外，均由 17不锈钢为原材料制成， 17锈钢是最常用的马氏体沉淀硬化不锈钢，主要成份为 17% 4%于镍、铬等金属元素与 氧形成的致密 钝化膜，使得金属托槽具有良好的耐腐蚀性和生物相容性，但是，这种保护仅是一层薄膜，在含有活性阴离子（如氯离子）的介质中，保护层受损，氧化膜下的金属便开始腐蚀并释放出镍、铬等金属离子。 有学者认为 1，在 液体环境中影响合金离子析出的有 、氧化物含量、液体温度和浸泡时间等因素。 在离子析出实验中，我们将浸泡时间设定为：假设固定正畸治疗时间为 ， 病人使用漱口水的频率为每天 3 次，每次含漱 5 分钟， 因此选定了 10 天作为不锈钢托槽在漱口水中的浸泡总时间。 人 2为 ，人体每天从食物、饮用水中摄取的镍离子量分别为300g 0g，铬离子的摄取量为 5g 照以上发现，本研究镍、铬离子的析出量都应在安全范围之内。虽然如此，但三组组托槽间的离子析出量 还是存在着一定的差异， 3B 托槽组中的铁、锰、铬离子析出量明显兰州大学专业学位研究生学位论文 正畸常用合金耐腐蚀性研究 21 高于 新亚托槽组（ 三组中镍离子析出量相互比较有显著差异（ p = 3M 灭菌组与 3M 灭菌 +口外剪切组比较 p p =两组间结果均无统计学意义。而天天灭菌 +口外剪切组与天天灭菌 +口内剪切组比较p p = 3M 灭菌 +口外剪切组与 3M 灭菌 +口内剪切比较p p =两组间结果也无统计学意义。 图 2 天天与 3M 蒸汽灭菌组剪切力值变化柱形图（ 横坐标为灭菌次数，纵坐标为剪切力值 ，*表示 p 兰州大学专业学位研究生学位论文 正畸常用合金耐腐蚀性研究 26 如图 2 所示，天天与 3M 单纯蒸汽灭菌组在消毒 20 次、 40 次、 60 次后剪切力与初始剪切力的差值经独立样本 t 检验表明两组间差异具有统计学意义（ p 末端切断钳金相 兰州大学专业学位研究生学位论文 正畸常用合金耐腐蚀性研究 27 图 3 天天与 3M 末端切断钳的金相片 100 ad 依次为天天高压蒸汽灭菌组消毒 0 次、 20 次、 40 次、 60 次后的金相片，eh 依次为 3M 高压蒸汽灭菌组消毒 0 次、 20 次、 40 次、 60 次后的金相片箭头所示为末切钳磨损区 如图 3 所示 ，消毒前金相可见天天末端切断钳钳喙表面较粗糙，有明显加工痕迹，可见深浅不一的车床压痕，边缘不整齐（ a）， 3M 末端切断钳表面光滑，材质均一致密，无明显加工痕迹，边缘整齐（ d）；经 20 次消毒后，天天末切钳表面可见点状腐蚀，但没有明显剪切痕迹（ b）， 3M 末切钳表面与未消毒前表现没有明显差异，表面未见腐蚀痕迹（ e）；经 40 次消毒后，天天末切钳表面出现明显点状腐蚀，有明显磨损表现，边缘出现不整齐的缺口（如箭头所示）（ c），3M 末切钳表面出现点状腐蚀（ f）；经 60 次消毒后，天天末切钳磨损程度加深，喙部边缘不整齐缺口范围 变大（ d）， 3M 末切钳边缘可见较浅的磨损痕迹（ g）。 兰州大学专业学位研究生学位论文 正畸常用合金耐腐蚀性研究 28 果 表 2. 天天与 3M 末端切断钳表面镀膜的原子含量 (%,x S ) 天天 3M 元素组成 碳 * 氧 钒 . 09 * 铁 0 . 42 * 钼 铝 0 * 钛 0 * *表示 p*表示 p 如表 2 所示， 天天钳与 3M 末切钳比较（ 1）碳元素含量 有显著性 差异，天天钳明显高于 3M 钳 ； （ 2）铬元素含量 ： 3M 末切钳高于天天末切钳 ,且具有显著性差异；（ 3）钴、铝、钛元素仅在 3M 末切钳中存在。 3 讨论 由于正畸治疗较少涉及 组织损伤 ,加之学术界早期 认为 乙型肝炎病毒 只有通过血液途径才能进行感染 ，导致了正畸科医生对患者、医生间交叉感染控制的轻视。 直到 在精神残障患者的唾液中检测到了 乙型肝炎病毒表面抗原 ， 后又有学者 10在人体分泌液中也发现了 乙型肝炎病毒表面抗原 后，正畸科医生对于口腔治疗中 交叉感染的控制才给予了重视。 美国牙科协会对口腔 器械 的消毒 分为 了 三类： 危险类 、次危险类、非危险类 11。由于正畸末端切断钳有可能刺穿口腔粘膜，而被划分为 危险 类 ,要求 在每次使用后 就 应进行 常规 消毒。 本研究选择末端切断钳，是因为末端切断钳是正畸科最常用的器械之一。而 利用 万能材料测试仪 ，测定剪切力来定量评价 高温高压灭菌法 对末端切断钳的影响，在以往的文献中 尚 未发现。 同时 为 便于 了解 剪切 弓丝及口腔唾液 因素 对末端切断钳剪切力的可能影响，本研究将所有器械分为 了 六组 。研究 结果显示六 组末端切断钳随着消毒次数的增加，剪切力值均随之增大。通过组内比较时发现六组末端切断钳经过 20 次、 40 次、 60 次消毒后剪切力值的变化均具有统计学意义。两种品牌末端切断钳组间比较，结果说明剪切弓丝及唾 液因素对两种末端切断钳兰州大学专业学位研究生学位论文 正畸常用合金耐腐蚀性研究 29 剪切力增大的影响可忽略不计，可能的原因与弓丝规格和末端切断钳在唾液中的滞留时间有关，此推断还需进一步研究加以证明。天天灭菌组与 3M 灭菌组组间比较结果说明 高压蒸汽 灭菌法对天天牌末端切断钳剪切力的影响明显大于 3 腐蚀和生锈是正畸钳消毒过程中经常面临的问题 12。本实验金相显示随着消毒次数的增加，两种末端切断钳钳喙均出现了不同程度的腐蚀及磨损，但天天末端切断钳钳腐蚀范围较大，甚至出现了钳喙缺损。 、 13认为正畸钳所用钢的抗腐蚀性与铬的含量呈正相 关性，与碳的含量呈负相关性。4也指出碳元素的含量影响钢的硬度，而铬和镍的含量与金属的抗腐蚀性有关，即金属的硬度越大，钢刃也越锋利，但抗腐蚀能力随之下降。本研究果显示， 3M 钳铬元素的含量占 右，而天天钳铬的含量约为 1%，两者相比具有显著性差异 ,这可能是天天钳抗腐蚀能力不及 3M 钳的直接原因15 。而天天钳氧含量大于 3M 钳，也说明了天天钳被腐蚀的程度较 3M 钳严重。另外末端切断钳钳喙与手柄所选材质不同，在口腔潮湿环境中，两种材料的结合处由于电压不同也容易引起电解腐蚀。 通常情况下末端切断钳钳喙与手柄是靠焊接或化学粘接在一起，如果两者结合不够紧密，在消毒过程中当清洗液滞留，没有被完全冲洗干净时，也会加重局部的腐蚀和损害。虽然 示两种末端切断钳碳元素的含量均较高，甚至天天末切钳碳的含量高于 3M 钳，但剪切力值的变化说明不锈钢的硬度不仅仅与单一的碳含量有关，也可能与其生产工艺等多种因素有关，此推测还需要进一步的研究来证实。 兰州大学专业学位研究生学位论文 正畸常用合金耐腐蚀性研究 30 参考文献 1, . 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