粗糙度对压电式牙科洁治器作用下两种不同流动性复合树脂充填材料的影响

摘要

该方法能够以标准化的力和稳定性，将牙科器械以任意角度应用于任何样本。这种方法可在健康科学领域广泛应用，用于标准化手持式牙科设备（如微型电机、涡轮机和超声波洁牙器）在不同表面上使用时的影响。

摘要

牙科超声洁牙机常用于牙周治疗；然而，其可能导致牙齿表面粗糙化，这一点令人担忧，因为表面粗糙会增加菌斑的形成，而菌斑是牙周病的主要病因之一。本研究探讨了一种压电式超声洁牙机对两种不同流动性复合树脂充填材料表面粗糙度的影响。为此，分别从两种流动性复合树脂材料中制备了10个圆盘状样本。经过标准化抛光后，样本在水中浸泡24小时，随后使用电子显微镜和轮廓仪进行首次表面检测。在水冷却条件下，以受控力度将超声洁牙机作用于每个样本的指定区域60秒，之后再次检测洁牙后表面参数。结果显示，使用洁牙机后，两种复合材料的表面粗糙度均显著增加，轮廓仪检测结果具有统计学意义（p < 0.01）。此外，通过扫描电子显微镜对表面粗糙度变化进行了定性观察。在洁牙机使用前，两种复合材料的初始粗糙度水平相似（p = 0.143）；洁牙处理后，两者之间的表面纹理差异亦无统计学意义（p = 0.684）。高功率压电式超声洁牙机在常规使用的流动性复合树脂修复体上的应用可能引起显著的表面粗糙化，进而可能导致菌斑积聚增加。然而，在本实验的条件下，可推测含有常规单体成分的纳米杂化型流动性复合树脂材料可能表现出相似的表面改变。

引言

保持口腔健康是全面牙科护理的基石，而卫生保健在牙周病的预防和治疗中的作用已得到充分证实。在卫生护理阶段，常使用牙科超声洁牙机作为工具之一，用于清除牙石和牙菌斑¹。然而，尽管洁牙机在清洁牙面方面的有效性至关重要，其对修复材料的影响则是牙科材料科学领域持续研究和关注的课题。特别是表面粗糙度已被证明会促进牙菌斑的积聚和滞留²，这凸显了了解常用牙科器械如何影响修复材料的必要性。

近期研究已对压电式牙科洁治器在牙齿或复合树脂充填材料上产生的粗糙度效应进行了比较分析^3,4,5。Mittal 等人⁵发现，使用压电式洁治器处理的牙根表面比使用磁致伸缩式洁治器处理的表面更光滑，但前者去除的牙体组织更多，且划痕更为明显。Arabacı 等人³考察了使用压电式超声洁治器时工作尖磨损对牙根表面粗糙度的影响，发现不同磨损程度的工作尖导致的侵蚀率存在差异。Goldstein 等人⁴报道，与声波洁治器相比，磁致伸缩式超声洁治器对树脂类修复材料表面粗糙度的不利影响更大。最近的研究表明，超声洁治和空气抛光的使用可显著增加复合树脂充填材料的表面粗糙度^6,7。这些发现具有重要意义，因为表面粗糙度的增加可能导致细菌黏附，从而影响牙科修复体的使用寿命。因此，牙科专业人员在临床操作中必须充分考虑这些治疗手段对复合树脂充填材料表面粗糙度的潜在影响。

本研究旨在通过探讨压电式超声波牙科洁治器对修复材料表面粗糙度的影响，进一步拓展相关知识体系，特别针对两种不同的流动型复合树脂充填材料。鉴于复合树脂材料在牙体修复中的广泛应用，以及其在单体成分和技术类型上的差异（如传统复合树脂与基于玻璃离子改性复合树脂的对比），评估超声洁治器对这些材料影响的差异性显得尤为必要^6,8,9,10。流动型复合树脂的特点是填料含量较低，最终导致其机械性能下降。因此，这类材料不适用于承受高应力的区域，例如牙颈部¹¹。近几十年来，制造商已推出新一代流动型材料，其机械和物理性能得到提升。据称，这些材料适用于多种前牙和后牙直接修复，包括承受极高应力的部位。因此，评估若干市售高强度流动型牙科复合树脂的机械与物理性能具有重要的临床价值¹²。通过系统比较超声洁治器对两种不同流动型复合树脂充填材料所造成的表面粗糙度变化，本研究旨在为临床实践提供依据，确保治疗操作在维护口腔健康的同时，最大限度地延长这些新型修复材料的使用寿命并保持其美学效果。在评估牙科器械对不同表面影响的过程中，各实验组之间操作的标准化对于确保所获数据的准确性至关重要。对超声洁治器应用中的工作尖类型、角度、磨损程度、施加力、移动方式以及初始表面特性等参数进行标准化，将显著提高研究质量^{3,13,14,15,16}。类似研究中建立的实验装置通常包含用于量化施加力的刻度装置、为手机提供所需重量的配重部件，以及用于手持和操作洁治设备的肢体或操作者。对超声牙科洁治器的实验设置进行标准化，有助于提高一致性，减少因个体差异带来的变异性，从而更准确地诊断和评估表面变化。本研究所采用的装置配置确保了各组初始表面性质的一致性，以降低个体操作差异带来的偏差，获得更可靠的结果。此外，该方法在所用组件方面具有独特性，同时操作简便，易于被广大医疗专业人员广泛采用。

本研究通过标准化和受控的 体外 方法旨在阐明超声波牙科洁治器使用所导致的显著粗糙度效应，这对于优化牙科卫生操作规范及提升修复牙齿的长期健康至关重要。

方案

注意：本研究采用了两种不同类型的可流动牙科复合材料：纳米杂化P组和采用独特玻璃离子技术制造的纳米杂化B组。样本量估算通过功效分析，采用了Casarin等人的研究¹⁷中的参数（平均缺损深度差（Ra；µm）：15，标准差（µm）：10，α误差：0.05，β误差：0.90）。

1. 制备具有相似初始表面粗糙度的复合材料试件

1. 根据 ISO 规范¹⁸，取一块透明玻璃、一个橡胶垫圈和一段透明胶带，制备一个厚度为 2 mm、直径为 7 mm 的复合材料样品（图 1A）。
2. 将垫圈放置在透明胶带上，将复合材料样品置于垫圈上，压实后盖上透明玻璃，覆盖住垫圈和复合材料样品（图 1B，C）。
3. 使用光固化系统从顶部照射 20 s，再从底部照射 20 s，使复合材料聚合（图 1D，E）。另一份样品也使用相同的系统进行处理。
4. 使用抛光系统以相同的时间和方式对样品进行处理，使待分析的复合材料样品表面达到相似的粗糙度水平（图 2A，B）。抛光后将样品浸入蒸馏水中 24 h。
5. 从两组复合材料中额外制备一份样品，并在不同放大倍数下（1000×、2000×、5000×）记录初始电子显微镜图像（图 3A，B）。使用溅射镀膜仪在 18 mA 条件下镀金 90 s，然后在 10 kV 加速电压下通过扫描电子显微镜（SEM）观察样品。

2. 将样品包埋于丙烯酸树脂块中以进行固定

1. 找到一种用于将厨房阳台固定在墙上的塑料L形连接挂件（图4A）。该产品由两部分组成：外层为塑料材质，内层为金属盖。仅使用塑料部分。
2. 用冷固化粉红色丙烯酸树脂填充塑料部分的底部和背面，并将其放置在平坦表面上，使丙烯酸树脂聚合并硬化。随后使用金刚石切割盘切除支架的一部分，并用monster lab车针制备一个凹槽，以便固定任何样本（图4B）。
3. 使用硅橡胶印模材料复制该塑料与丙烯酸混合制成的支架原型，然后制作该原型的阴模。这将有助于批量制作足够数量的支架，以单独固定所有样本（图4C）。
4. 使用冷固化丙烯酸树脂填充阴模，制备足够数量的支架。接着，使用冷固化丙烯酸树脂稳定复合样本，并标记仪器将要作用的区域（图4D）。
5. 采集轮廓仪测量数据。在轮廓仪菜单中进入“测量条件”选项卡，点击“设置”选项卡，并进行如下数值设定：λc = 0.8，λs = 2.5，Opt length = 2。这些设置可在0.25 mm/s的扫描速度下，对超过2 mm长度的表面粗糙度进行读取，截止值为0.8 mm（图5A）。
6. 借助游标卡尺，在复合样本顶部中心下方2 mm处做标记（图5B）。将轮廓仪的敏感探针调整至该位置，然后开始轮廓仪测量。使用接触式轮廓仪测量每个样本的平均粗糙度（Ra）。
7. 通过每个样本的指定位置（顶部中央）验证读数。每次读数时，将设备探针向标记区域内移动2 mm（图5C，D）。每个样本的表面特性需测量3次，分别在操作前和操作后立即测量，并计算平均值。

3. 创建用于缩放器应用的设置

1. 获取一个平行测量仪（图6A）。将丙烯酸树脂块固定在平行测量仪的台面上（图6B，C）。
2. 准备一个带有三通接头的橡胶管夹，该管夹用于通过将其安装在墙壁、天花板或地面上来固定管道。使用该管夹将设备的手柄固定在平行测量仪的支架臂上（图7A）。根据手柄的厚度增加管夹部件的数量和橡胶的用量。用冷固化丙烯酸树脂加粗管夹的螺钉部分（图7B），使其能够插入平行测量仪的持握臂中（图7C）。
3. 使用此特殊装置，在0°角度、最大功率、水冷却条件下，并在指定区域施加相同力度，将专为龈上牙石清除设计的超声洁治器作用于每种复合材料表面60秒（图8A，B，C，D）。
4. 完成洁治器处理后，对每个样本重复进行轮廓测量和扫描电子显微镜成像分析（图9A，B）。

结果

采用统计分析软件进行统计分析。组内变化通过Wilcoxon符号秩检验进行评估。组间比较采用Mann-Whitney U检验。显著性水平设定为 p < 0.05。

在两组的组内轮廓分析比较中发现，使用洁治器会导致明显的表面粗糙度，这一现象可通过电子显微镜图像进行定性观察（P组，p = 0.005；B组，p = 0.007；表1）。在组间轮廓分析比较中，对两种复合树脂材料在初始粗糙度水平相当（p = 0.143）的情况下，经洁治器处理后的粗糙度变化进行分析，结果显示差异无统计学意义（p = 0.684；表2）。

该创新技术在标准化使用牙科器具方面的有效性通过典型结果得到了充分展示。超声洁治器使用后，两种流动性复合树脂材料表面粗糙度的显著增加，凸显了此类设备对牙科修复体可能产生的影响。这一发现强调了细致评估治疗参数和材料选择的必要性，以减少医源性损伤。本研究建立的方法可进一步用于探究多种牙科器械在不同材料及不同临床条件下所产生的影响，从而为牙科临床医生和研究人...

讨论

研究一致表明，声波洁治和超声洁治均会增加牙色修复材料的表面粗糙度，其中超声洁治的影响更为显著^8,9。超声洁治和空气粉末抛光可进一步增加复合树脂及其修复边缘的粗糙度，且损伤程度具有材料依赖性⁶。所使用的修复材料类型也会影响表面损伤的程度，其中流动性树脂和硅烷改性树脂（silorane-based）复合材料表现出更光滑的表面和更低的细菌附着量¹。本研究的结果进一步丰富了关于超声洁治对复合树脂充填体表面粗糙度影响的现有文献。

本研究对两组材料进行了比较分析：纳米混合型P组（单体成分：Bis-EMA、TEGDMA；填料成分：预聚填料、钡玻璃、二氧化硅填料）与专利玻璃离子改性树脂纳米混合型B组（单体成分：Bis-GMA、TEGDMA；填料成分：玻璃填料、氟硼铝硅酸盐玻璃）。结果显示，使用洁治器处理后，两组材料在表面粗糙度改变方面无显著差异。该发现具有重要意义，表明复合树脂技术的进步...

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
Beautifil Flow Plus	Shofu		美国
Evo MA10 扫描电子显微镜	Zeiss		德国
EWO Typ 990 平行测量仪	Kavo		德国
抛光修整片	Bisco		美国
G4 镜面抛光尖端	Woodpecker		中国
Premise 可流动树脂	Kerr		美国
SC 7620 型溅射镀膜仪	Quorum Technologies		英国
Surftest SJ-210 表面粗糙度测量仪	Mitutoyo		日本
UDS-A-LED 牙科超声洁治器	Woodpecker		中国
Valo LED 无线固化灯	Ultradent		美国
Zetaplus 硅橡胶印模材料	Zhermack		意大利