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中国科协学会会员知识更新工程项目系列讲座---生理性支抗控制理念及技术(十九)

收藏 分享 2014-12-4 18:41| 发布者: relephant| 查看数: 1625| 评论数: 1

摘要: 力学分析告诉您MLF托槽如何实现灵活低摩擦
第十九讲  MLF托槽的力学性能为什么优于自锁托槽?

随着生理性支抗系列讲座的读者群不断增大,常有海外华人问中国有没有领先于国外的矫正器?如果我们说有,大概会被认为狂妄;如果我们说没有似乎也不符合实际情况,思考再三还是请读者自己判断吧。

自锁托槽是目前被认为最先进的固定矫正器,所以当泰国正畸医师告诉我他们发现MLF托槽初期排齐前牙的速度比自锁托槽还要快时,我几乎立刻回答“应该差别不大,如果你看到快应该是XBT颊管的功劳,或者你采取了单翼结扎,让MLF托槽变成了Begg托槽似的单点接触式低摩擦托槽。”但回顾天府论道系列病例报道及使用者的反应,的确让我们看到了MLF托槽在排齐拥挤前牙时的高效率,于是我开始思考MLF与自锁托槽从力学角度分析有什么不同的地方。

    按照经典力学的理论,弓丝沿托槽滑动的阻力主要以摩擦力的形式存在,经典摩擦力的大小=正压力乘*摩擦系数,然而托槽槽沟与弓丝之间的关系千变万化,于是美国北卡罗来纳大学的Kusy教授根据弓丝与槽沟之间的关系把滑动阻力区分为:经典摩擦力、约束阻力和刻痕阻力。约束阻力是指当弓丝与槽沟之间的成角大于临界角(继续增加这个角度弓丝将发生弯曲);而刻痕阻力指弓丝与槽沟之间的夹角大到足以使弓丝发生塑性变形那个角度之后的情形。其中经典摩擦力造成的滑动阻力低于约束阻力,刻痕阻力对滑动的影响最大。三者之间的关系见图:

从这个分类可见,当弓丝与槽沟的成角逐渐加大时,弓丝与托槽的余隙角就会越大,经典摩擦力的范围就越大,进入约束阻力阶段就越晚;弓丝越不容易发生塑性变形,从约束阻力进入刻痕阻力的阶段就越晚。由此可见,细镍钛圆丝在槽沟大的托槽中,牙齿的滑动阻力最小。于是,自锁托槽在矫正初期阶段让正畸医师有眼前一亮的感觉,其中被动自锁由于槽沟管腔与弓丝之间的余隙是最大的,滑动阻力应该是最小的。然而,Kusy[1]的研究同时指出,弓丝与槽沟的余隙大,虽然从摩擦力角度是有利的,但从矫正效率的角度却是不利的,会导致治疗周期的延长,最终影响医生的接诊量(Although sliding atθ<θprovides no physical penaltiesbecause FR is a constant, a cost is exacted via increased treatment time forthe patient and consequently fewer patients treated by the practitioner.)。Kusy认为最佳滑动状态应该是弓丝与槽沟的交角比产生约束阻力的临界角略低或略高(justless than or just greater than θ, the cost and quality of care is acceptable, and sliding mechanicscan be efficiently and effectively performed.),如果此角度远大于θc,接近出现刻痕阻力的θz,则约束阻力明显加大,疗程延长。国内吉林大学胡敏教授等的近期研究发现自锁托槽排齐牙齿的效率低于常规托槽也佐证了这一力学理论。Kusy的研究明确指出,0.014的镍钛圆丝在0.022托槽系统虽然获得了最大的余隙角,但其代价是对牙位的控制减弱,这是提倡使用自锁托槽和反对使用自锁托槽者争论的焦点(is a point of contention between those who advocate self-ligatingsystems and those who do not)。主动自锁托槽的出现,使槽沟管腔的尺寸变为了两个档(圆丝一个档,方丝一个档),可以增加在方丝阶段对牙位的控制能力,但在圆丝阶段,无论被动自锁还是主动自锁对牙位的控制能力都较弱。

    现在让我们看看MLF托槽,与所有自锁托槽的做法相反,我们没有增加任何滑盖或翻盖或夹子,而是在普通双翼托槽结扎翼的下方去掉了部分原材料,使弓丝与槽沟之间的关系变成了“无级变速”式的多水平低摩擦状态,因此我们称其为:MLF(Multi-level Low Friction)托槽。其工作原理见视频:


从上面的视频可见,MLF托槽虽然节省了原材料,但丝毫没有减少托槽的功能,相反,还增加了低摩擦功能,这是目前唯一一款用“减法”而不是用“加法”制做的低摩擦托槽。

虽然结扎丝的斜导面可以实现“无级变速”,但临床上的弓丝和结扎丝都是有固定尺寸的,所以低摩擦水平是“有极的”,最常用的等级大概可以分出10档:即0.014、0.016、0.018三个尺寸的圆形弓丝搭配2种粗细的结扎丝(0.020mm、0.025mm)加1种结扎圈合计三种结扎状态,可以排列组合成9种圆形弓丝与槽沟的余隙角,再加任何一种尺寸的方丝,合计出至少10档弓丝与槽沟的余隙关系,它的优势是什么?

如果你的第一根弓丝是0.014的镍钛丝配0.020mm的结扎丝,最不齐的牙齿会开始向排齐方向转变,当牙齿矫正到0.014的镍钛丝与槽沟在0.020结扎丝形成的管腔中弓丝与槽沟的成角小于余隙角时,牙齿受到的矫治力减弱,移动减速;这时如果换0.016的镍钛丝,配合0.020或0.025的结扎丝,弓丝与槽沟之间的余隙角又超过了余隙角,牙齿回到最佳滑动状态,待牙齿进一步排齐后,丝-槽成角又小于等于余隙角,牙齿受力减弱;这时换用0.018镍钛丝配合0.025mm结扎丝或者结扎圈,丝-槽角重新超过余隙角,确保了最佳滑动状态和对牙位的控制能力。但自锁托槽在第一根细圆丝后要立即换成方丝,才能控制扭转,此时丝-槽角度有可能远大于θc,接近出现刻痕阻力的θz,则约束阻力明显加大。由此可见,从滑动阻力分析,MLF托槽可以让弓丝与槽沟的夹角始终在临界角θc附近徘徊,从而成为最好地平衡滑动与牙位控制的托槽!结合单翼结扎增加托槽间距和XBT颊管的分差力矩原理,大概就是我们能给出的为什么使用PASS技术的临床医师发现MLF托槽比自锁托槽移动牙齿还要快的最好的力学解释了。


参考文献:

[1]Kusy RP. Ongoing innovations in biomechanics and materials for the new millennium. The Angle Orthodontist, 2000, 70(5):366-376.

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引用 diyaoyun 2014-12-7 18:07
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