压电洁牙机对两种不同流动性复合填充材料的粗糙度影响

这种方法允许以标准化的力和稳定性以任何角度对任何标本应用牙科矫治器。这种方法可能广泛用于健康科学，以标准化牙科设备对各种表面的手持元件（如微电机、涡轮机和超声波洁牙机）的影响。

牙科超声洁牙机通常用于牙周治疗;然而，它们使牙齿表面粗糙的能力令人担忧，因为粗糙可能会增加牙菌斑的产生，这是牙周病的一个关键原因。本研究研究了压电超声波洁牙机对两种不同可流动复合填充材料粗糙度的影响。为此，从两种可流动复合材料中分别生成了 10 个圆盘状样品。标准化抛光后，将样品浸入水中 24 小时，然后使用电子显微镜和轮廓测定法进行第一次表面检查。将超声波洁牙机在水冷和调节力下应用于每个样品的指定位置 60 s。再次检查了后缩放器表面参数。使用洁牙机后，两种复合材料的表面粗糙度都表现出显着增加，通过轮廓测定法确定 （p < 0.01）。此外，还通过扫描电子显微镜定性地可视化了观察到的表面粗糙度。虽然在应用洁牙机后，两种复合材料的初始粗糙度水平相当 （p = 0.143），但它们之间没有发现表面纹理的显着差异 （p = 0.684）。在常规使用的可流动复合材料修复体上使用高功率压电超声洁牙机可能会产生相当大的表面粗糙度，可能导致斑块积累增加。尽管如此，可以假设具有常规单体成分的纳米杂化可流动复合材料可能在本实验的限制内表现出类似的表面变化。

保持口腔健康是全面牙科护理的基石，卫生在预防和治疗牙周病中的作用已得到公认。在卫生阶段使用的一种工具是牙科超声洁牙机，用于去除牙结石和牙菌斑¹。然而，虽然洁牙机在清洁牙齿表面方面的功效至关重要，但它对修复材料的影响是牙科材料科学中正在进行的研究和兴趣的主题。特别是表面粗糙度已被证明是导致牙菌斑积累和保留² 的原因，这突出表明需要了解常用牙科器械如何影响修复材料。

最近的研究对压电洁牙机对牙齿或复合填充材料的粗糙度影响进行了比较分析 ^3,4,5。Mittal 等人⁵ 发现，用压电洁牙机缩放的根表面比用磁致伸缩洁牙机缩放的根表面不那么粗糙，尽管前者损失了更多的材料并且有更明显的划痕。Arabacı 等人^{3 使用压}电超声波洁牙机研究了针尖磨损对根表面粗糙度的影响，并发现了基于针尖磨损的侵蚀率的差异。Goldstein 等人⁴ 报告说，与声波洁牙机相比，磁致伸缩超声洁牙机对树脂基修复材料的表面粗糙度有更大的不利影响。最近的研究表明，使用超声波刮洁和空气抛光可以显着增加复合填充材料的表面粗糙度 ^6,7。这些发现很重要，因为表面粗糙度增加会导致细菌粘附并影响牙齿修复体的寿命。因此，牙科专业人员必须考虑这些程序对复合填充材料表面粗糙度的潜在影响。

本研究旨在通过研究压电超声洁牙机对修复材料（特别是两种不同的可流动复合填充材料）引起的粗糙度效应来扩展知识体系。鉴于复合材料在修复牙科中的普遍性以及它们在单体含量和技术方面的差异化，例如传统复合材料与基于高聚体的复合材料，必须评估超声洁牙机的使用是否会对这些材料产生不同的影响 6,8,9,10 .可流动复合材料的定义是填料含量降低，最终导致机械性能降低。因此，这些材料不适合在高应力承受位置使用，例如颈牙区域¹¹。近几十年来，制造商推出了新一代可流动材料，具有更高的机械和物理质量。据称，这些材料适用于各种直接前牙和后牙修复体，包括那些承受极端压力的修复体。因此，检查几种市售高强度可流动牙科复合材料的机械和物理质量具有临床价值¹²。通过仔细比较洁牙机对两种不同的可流动复合填充材料进行的粗糙度影响，该研究旨在为临床实践提供信息，确保程序优化口腔健康结果以及这些最新修复材料的寿命和美学。在评估牙科器械对各种表面的影响时，所有组应用的标准化对于确保所获得数据的准确性至关重要。标准化特征，如牙尖类型、角度、磨损、施加的力、牙科洁牙机应用中的移动以及类似的初始表面特性，将提高这些研究的质量 3,13,14,15,16。为类似调查建立的配置主要包括具有量化施加力的刻度、为手机提供必要重量的项目以及用于携带和应用卫生设备的肢体或个体的元素。标准化超声牙科洁牙机的设置可以提高一致性，最大限度地减少由于不同参数引起的可变性，并提高评估表面变化的诊断准确性。设置配置揭示了本研究中建立的相似初始表面特性，以减少个人特定应用中的差异并提供更好的结果。此外，它在使用的各种项目方面也很独特。此外，该方法简单明了，可以很容易地被广泛的医生采用。

这项调查通过标准化和受控 的体外 方法，努力描述超声波洁牙机应用导致显着粗糙的影响，这对于完善牙科卫生方案和增强修复牙齿的可持续健康至关重要。

注:本研究采用了两种不同的可流动牙科复合材料:纳米混合 P 组和纳米混合 B 组，使用独特的 giomer 技术制造。Casarin 等人的研究¹⁷ 个参数（平均缺陷深度差 （Ra;μm）:15，标准差 （μm）:10，alpha 误差:0.05，beta 误差:0.90）用于功效分析以估计样本量。

1. 创建具有相似初始表面粗糙度的复合试样

1. 获得一块透明玻璃、一个橡胶垫圈和一块透明胶带，以根据 ISO 规格¹⁸ 制作厚度为 2 毫米、直径为 7 毫米的复合样品（图 1A）。
2. 将垫圈放在透明胶带上后，将复合样品涂在垫圈上，将其冷凝，然后关闭垫圈和复合样品上的透明玻璃（图 1B、C）。
3. 使用光固化系统从顶部聚合复合材料 20 秒，从底部聚合 20 秒（图 1D，E）。对另一个样品也使用相同的系统。
4. 使用抛光系统相同的时间长度，并以相同的方式在待分析的复合材料样品的表面达到相似的粗糙度水平（图 2A、B）。抛光后浸入蒸馏水中 24 小时。
5. 从两个复合组中准备额外的复合样品，并以不同的放大倍率（1000x、2000x、5000x 放大倍率（图 3A、B））记录初始电子显微镜图像。使用溅射镀膜机在 18 mA 下用金涂覆样品 90 秒，并使用扫描电子显微镜 （SEM） 在 10 kV 的加速电压下检查样品。

2. 将样品稳定成丙烯酸块

1. 找到一个用于将厨房露台固定在墙上的塑料 L 型连接吊架元件（图 4A）。该产品由两部分组成。外部由塑料制成，内部由金属盖组成。只需使用塑料部分。
2. 用冷固化粉红色丙烯酸填充塑料部件的底部和背面，让丙烯酸在平坦的表面上聚合和硬化。随后，使用金刚石切割盘切除支架的一部分，并使用怪物实验室车针创建一个凹槽，以适应任何标本的固定（图 4B）。
3. 使用硅胶印模材料制作塑料和丙烯酸混合物支架原型的副本。然后，制作原型的负片版本。这将允许制作足够的支架来单独容纳所有样品（图 4C）。
4. 使用冷固化亚克力填充底片，然后创建足够的支架。接下来，使用冷固化丙烯酸稳定复合样品并标记将应用仪器的区域（图 4D）。
5. 收集轮廓测量。转到轮廓仪菜单中的 measure condition 选项卡。单击"设置"选项卡并进行相关的数值设置，如下所示:λc = 0.8、λs = 2.5 和 Opt length = 2。这些设置以 0.25 mm/s 的速度以 0.8 mm 的截止值读取超过 2 mm 的表面粗糙度（图 5A）。
6. 在卡尺的帮助下，在复合试样顶部中心下方 2 mm 处标记（图 5B）。将轮廓仪的敏感尖端调整到该点。然后，开始轮廓测量。使用接触式轮廓仪测量每个样品的平均粗糙度 （Ra）。
7. 使用每个样品的指定位置（中间顶部）验证读数。对于每个读数，将设备的针头在指定区域内移动 2 毫米（图 5C、D）。测量每个样品的表面特性 3 次，并在仪器作之前和之后立即计算平均值。

3. 为 Scaler 应用程序创建设置

1. 获得一个平行度计（图 6A）。将亚克力块固定在平行四parallel spectronometer的桌子上（图6B，C）。
2. 获得带有三重管的橡胶管夹，用于通过将管道安装到墙壁、天花板或地板上来固定管道。使用此功能将设备的手机连接到平行平行计的支架臂上（图 7A）。根据手机的厚度增加 clamp 零件的数量和橡胶的量。用冷固化丙烯酸加厚夹具的螺钉部分（图 7B），以便它可以插入平行四parallel meter的固定臂（图 7C）。
3. 使用这种独特的设置，以 0° 的角度、最大功率、在水冷却下以相等的力在指定的指定区域上以 0° 的角度将设计用于去除龈上沉积物的超声波洁牙机应用于每种复合材料 60 秒（图 8A、B、C、D）。
4. 在缩放器应用之后，对每个样品重复轮廓测量和扫描电子显微镜成像（图 9A、B）。

使用统计分析软件进行统计分析。执行 Wilcoxon 签名秩检验以评估组内的变化。采用 Mann Whitney-U 检验进行组间比较。显着性水平在 p < 0.05 时确定。

在两组的组内轮廓测量比较中，注意到洁牙机的应用导致了相当大的粗糙度，这可以通过电子显微镜图像定性地可视化（P 组，p = 0.005;B 组，p = 0.007; 表 1）。在组间轮廓测量比较中，对两种复合材料类型应用洁牙后的粗糙度变化分析，这些复合材料类型的初始粗糙度水平被确定为可比 （p = 0.143） 显示没有显着差异 （p = 0.684; 表 2）。

典型结果很好地证明了创新技术在标准化牙科器具使用方面的功效。在超声波洁牙机应用后，两种可流动复合材料的表面粗糙度显着增加，这凸显了此类设备对牙科修复体的潜在影响。这一发现突出了对治疗参数和材料选择进行细致评估以减少医源性伤害的必要性。本研究中开发的方法有可能应用于进一步研究各种牙科器械对各种材料和各种临床条件的影响，从而为牙科医生和研究人员提供有价值的见解。

图 1:复合盘的制备和聚合。 （A） 复合盘制备所需的设备。（B） 将复合样品涂覆到垫片中。（C） 复合样品在透明胶带和透明玻璃之间的冷凝。（D） 光固化装置。（E） 复合样品的聚合。 请单击此处查看此图的较大版本。

图 2:抛光应用。 （A） 用于抛光的圆盘。（B） 抛光盘在复合样品上的应用。 请单击此处查看此图的较大版本。

图 3:缩放应用程序之前的 SEM 图像。 图片来自 （A） P 组，（B） B 组。从左到右依次显示 1000 倍、2000 倍和 5000 倍放大倍率。 请单击此处查看此图的较大版本。

图 4:将样品稳定成丙烯酸块。 （A） 说明塑料 L 型连接吊架元件的示例。（B） 将冷固化丙烯酸涂覆到塑料 L 型连接吊架元件中，并准备样品架的原型。（C） 使用硅基印模材料来创建支架原型的底片。（D） 将复合试样插入丙烯酸支架上。 请单击此处查看此图的较大版本。

图 5:轮廓测量的步骤。 （A） 轮廓仪设置，（B） 轮廓仪尖端调整，（C） 轮廓仪尖端与试样接触，（D） 轮廓仪的读数屏幕。 请单击此处查看此图的较大版本。

图 6:丙烯酸块与复合试样的固定。 （A） 用于特殊设置的平行平行计图示。（B） 平行四parallel spectrometer的工作台。（C） 亚克力块的精确定位。 请单击此处查看此图的较大版本。

图 7:稳定洁牙机手机的准备工作。 （A） 平行平行计的支架臂。（B） 用三重琴修改橡胶管夹。（C） 将洁牙机手机固定在支架臂上。 请单击此处查看此图的较大版本。

图 8:在专门准备的设备的帮助下，以相等的力将超声波洁牙机应用于标记区域。 （A） 正面视图，（B） 对角线视图，（C） 应用的侧视图，（D） 超声波洁牙机。 请单击此处查看此图的较大版本。

图 9:缩放应用后的 SEM 图像。 图片来自 （A） P 组和 （B） B 组。从左到右依次显示 1000 倍、2000 倍和 5000 倍放大倍率。 请单击此处查看此图的较大版本。

表 1:组内粗糙度变化。 SD:标准差;* Wilcoxon 符号秩检验，p ˂ 0.01，# Mann Whitney-U 检验，p ˂ 0.05。

表 2:各组之间粗糙度变化的评估。 SD:标准差;* Mann Whitney-U 检验，p ˂ 0.05。

研究一致表明，声波和超声波洗牙都会增加牙齿颜色修复材料的表面粗糙度，而超声波洗牙具有更有害的影响 ^8,9。超声波刮擦和空气粉末抛光可以进一步增加复合树脂的粗糙度和修复边缘，并且损伤程度取决于材料⁶。所使用的修复材料类型也会影响表面损伤的程度，可流动和硅烷基复合材料的表面更光滑，细菌数量更低¹。目前的研究结果有助于现有的关于超声结垢对复合填充物表面粗糙度影响的文献。

对本研究中纳米杂化组 P（单体含量:Bis-EMA、TEGDMA;填料含量:预聚填料、钡玻璃、二氧化硅填料）和专利 giomer 纳米杂化组 B（单体含量:Bis-GMA、TEGDMA;填料含量:玻璃填料、氟硼铝硅酸盐玻璃）的比较分析显示，应用洁牙机后粗糙度变化没有显著差异。这一发现值得注意，因为它表明复合材料技术的进步，特别是基于 giomer 的配方，本身并不能抵抗洁牙机引起的粗糙度变化。考虑到材料的填料含量和颗粒大小，可以讨论两种复合材料类型中添加的粗糙度没有统计学上的显着差异。虽然技术和单体含量各不相同，但结垢的机械影响可能独立于这些因素，只影响复合材料之间相似性可能更明显的最浅层。这里获得的结果表明，虽然技术先进的复合材料可能提供多种临床益处，但必须严格评估它们对结垢引起的机械变化的抵抗力。牙科医生在对复合修复体患者进行洗牙时应考虑这些发现的影响，并可能倾向于使用磨蚀性较低的器械或技术来保持表面完整性。

为了通过检查任何材料的表面变化来进行比较，被比较材料的初始表面特性必须具有可比性。制造商报告本研究中使用的复合材料聚合所需的最小能量为 10 J/cm^{2 19}。根据制造商的说明，本研究中使用的光固化系统每秒每 cm² 提供 1 J 到 3 J 的能量。Checci 等人²⁰ 证明，延长固化时间可以增强复合材料的机械特性。根据上述事实，采用光系统对样品进行聚合，从顶部聚合 20 s，从底部聚合 20 s。可流动复合材料的特点是填料用量少，组合物中稀释剂单体浓度较高。传统上，这些复合材料是通过保持传统混合复合材料的微小粒径但降低填料的用量制成的。这允许增加树脂的量，这反过来又降低了混合物的粘度 ^1,21。然而，与传统复合材料相比，这些复合材料的机械性能（例如弯曲强度和耐磨性）一直被证明更差。可流动复合材料已被提议作为合适的填充材料，用于低应力应用和涉及具有挑战性的通道或需要有效渗透的场景。为了在本研究中获得相似的初始表面粗糙度值，以相同的方式对测试的可流动复合材料进行聚合和抛光，并通过分析轮廓仪获得的表面特性来验证相似的表面粗糙度值。关于本研究中采用的抛光系统的转速值和抛光时间，没有制造商的建议²².如图 2 所示，由同一个人使用 4 步抛光系统将样品抛光至相似的初始粗糙度值。

关于专家常用的各种超声波设备效果的证据尚无定论 23,24,25,26。根据 Yousefimanesh 等人²⁶ 的说法，当施加相同的力时，压电洁牙机产生的根表面比磁致伸缩洁牙机更光滑。Flemmig 等人²⁴ 还报告说，磁致伸缩器件比压电器件对根表面更具侵略性。尽管如此，Busslinger 等人²³ 发现，压电器件在仪器化后产生的根表面比磁致伸缩器件更粗糙。Singh 等人²⁵ 发现，磁致伸缩和压电超声仪器产生了等效的表面粗糙度水平，并显示出创建生理和谐表面的类似能力，这与以前的研究不同。不一致的研究结果强调了在这一领域进行更多研究的必要性。最近的一项研究检查了几种超声波洁牙机和抛光设备对牙根表面磨损和粗糙度的影响¹⁰。结果表明，应用程序设置可能会对根表面的粗糙度产生重大影响。此外，以 0° 角的最大强度使用压电超声波洁牙机会导致根部表面出现最大的磨损和粗糙度。因此，在当前调查中，对样品应用了类似的应用条件，其中发现了最显着的影响。

在表面分析研究中，能够执行可重复的应用并为所有样品建立标准曝光以避免偏差非常重要。此外，在应用后精确披露检查表面的能力也对结果非常有益。因此，在进行此类研究时，有必要建立一个设置来标准化个性化的应用程序和评估参数。在超声波洁牙机应用方面，可能影响结果的方法因素可以提到如下:调整后的横向力、尖端角度、功率设置和要检查的应用部位的一致性 10,24,26,27,28。目前的研究表明，可以使用平行三方正弯计、用于固定样品的丙烯酸块和定制支架来获得几个关键的方法参数，该支架允许以最小的接触力以所需角度将手机应用于样品。在这种方法中，无法测量和改变施加在试样上的力代表了构建装置的潜在局限性。另一方面，应该记住，超声波器械只能与表面接触，而不需要任何力，才能应用于牙科和修复体表面，以尽量减少任何表面损伤。此外，在当前设置中，可以明确定义应用区域，这对于准确分析应用后显示的结果至关重要。

牙科复合材料的表面纹理对其使用寿命和性能至关重要，因为较粗糙的表面可能含有更多的牙菌斑和细菌，从而导致龋齿和牙周病的风险增加。研究表明，牙菌斑积累受表面粗糙度的影响，低于 0.2 μm 的阈值会限制细菌粘附²。体内研究证实了这一点，该研究发现表面粗糙度与斑块积累之间存在相关性^29,30。本研究表明，压电超声波洁牙机的应用确实可以将复合材料表面的粗糙度提高到导致斑块沉积的水平。这种效果在两种测试的材料类型中是一致的。

考虑这项研究的局限性也很重要。实验的 体外 性质可能无法精确复制临床条件，特别是关于洁牙机的角度和唾液的存在，这可能会调节所看到的效果。在临床环境中进行的长期研究将证实这些发现，并更清楚地了解洁牙器随时间推移的影响。

总之，本研究强调了考虑卫生程序对牙科复合材料的物理影响的重要性。尽管观察到的粗糙度增加的临床意义需要进一步调查，但斑块保留增加的可能性应为临床实践提供信息，强调需要围绕复合修复体进行仔细的刮治技术。

作者声明没有利益冲突。

我感谢马尔马拉大学纳米技术和生物材料应用与研究中心/马尔马拉大学技术学院冶金与材料工程系的 Oğuzhan Gündüz 教授博士;马尔马拉大学牙科学院修复牙科系的 Pınar Yılmaz Atalı 教授博士;以及马尔马拉大学遗传和代谢疾病研究与调查中心的 Semra Ünal Yildirim 博士，他们提供了宝贵的见解和专业知识，认真支持了这项研究。