吴嫣然夏小雪腾蓉牟胤赫
（吉林大学口腔医学院吉林长春130021）
【摘要】口腔正畸用镍钛弓丝临床使用后期常发生弓丝力学性能降低现象，严重影响了临床治疗效果，有研究表明口腔唾液电解质环境腐蚀是影响其性能的主要因素之一。口腔环境是一个pH值变化的复杂环境。口腔环境内多种成分能使正畸镍钛弓丝受腐蚀，使其机械性能和生物相容性发生变化。国内外也出现了许多对正畸弓丝腐蚀与抗腐蚀的相关研究。本文对弓丝腐蚀机制以及影响腐蚀的因素进行归纳阐述。
【关键词】正畸；弓丝；腐蚀性；研究进展
【中图分类号】R78【文献标识码】A【文章编号】1007-8231（2015）02-0090-03
镍钛合金因其优异的形状记忆效应、超弹性和优良的生物相容性，在医学方面得到了广泛的应用。1971年，镍钛丝首次被应用到正畸矫治过程中，使轻力矫治成为可能[1]。正畸力的产生主要是利用镍钛合金的超弹性和形状记忆性。移动牙齿的过程中，加载力值决定了弓丝结扎入槽等临床操作的便利性，卸载力值是弓丝恢复形变的过程中直接作用于牙齿的正畸矫治力值。镍钛正畸弓丝的这些性能，使其在正畸过程中能够释放柔和而持续的矫治力，减少了弓丝的更换，缩短了正畸疗程。口腔环境内的唾液成分复杂，99%是水，其中含有大量的电解质、蛋白质等成分。正常情况下唾液的pH值为6～7[2]。正畸弓丝在形变状态下通过卸载给予牙齿特定的矫治力，并保持3～8周，取得良好的治疗效果。但在临床应用中发现，正畸用镍钛弓丝在使用后期力学性能常常降低，影响正畸镍钛弓丝的临床治疗效果[3]。这主要由于弓丝所处的口腔是一个电解质液环境，其中存在着氯离子、氢氧根离子、氟离子、还有不同浓度的酶、蛋白质及菌斑和微生物等[4]，在这样复杂的环境下，不可避免的发生腐蚀反应。
腐蚀对正畸用镍钛弓丝主要产生3方面的影响：①影响正畸用镍钛弓丝的机械性能，拉伸、弹性强度减小，在临床中甚至发生折断，严重影响治疗效果。②腐蚀会破坏正畸用镍钛弓丝表面氧化膜，出现腐蚀凹面，增大摩擦力，延长临床正畸治疗疗程。③腐蚀释放出的镍离子对口腔局部组织和全身产生不良反应。
因此，国内外大量学者对正畸弓丝的腐蚀机制和影响因素进行了大量研究，本文对机制现以及影响腐蚀的因素进行归纳总结。
1.弓丝的腐蚀机制和现象
1.1点腐蚀
点腐蚀是一种局部的腐蚀形式，这种腐蚀的结果是腐蚀区形成垂直穿过表面向下的蚀斑或者小孔。Hunt等[5]用扫描电镜观察在口内暴露一段时间的托槽和弓丝，发现表面形成点蚀坑，证实了点腐蚀的存在。Rondelli等[6]发现正畸用镍钛弓丝在生理盐水中较易发生点腐蚀。Huang等[7]研究认为点腐蚀与制造缺陷有关，并且发现由于生产厂家和制造工艺的不同，相应正畸用镍钛弓丝产品的点腐蚀性能也不一致。
1.2磨损腐蚀
在正畸治疗过程中，在负载的条件下，正畸镍钛弓丝和槽沟接触的交界面上会发生微小滑动，造成正畸镍钛弓丝表面的氧化膜磨损或脱落，导致腐蚀。Eliades等[8]将金相砂纸打磨抛光的正畸镍钛弓丝放入患者口内，7个月后取出，在正畸镍钛弓丝的纵剖面观察磨损腐蚀，发现了沟纹、增加的多孔结构和特征性分层现象。
1.3应力腐蚀
又称为应力腐蚀断裂，是在腐蚀环境中施加拉伸应力所造成的一种腐蚀。正畸治疗的初始阶段，由于错位牙的高度、轴倾度和转矩角异常，使置入托槽的正畸用弓丝受到二维或三维方向的力，在不同区域产生拉应力或压应力，造成不同区域的电化学性质不同，分别形成阳极和阴极，从而发生腐蚀[9]。
1.4电偶腐蚀
唾液是稀的电解质溶液，进食喜好的差别以及个体差异会导致口腔内环境的不同，正畸用的托槽、弓丝、结扎丝等分别是不同成分的合金材料，这种不同金属造成的电位差使得电偶腐蚀很容易发生且不可避免。Siargos等[10]分别将3种托槽和正畸镍钛弓丝、含铜镍钛弓丝组成6组悬挂于乳酸溶液中，发现MIM（金属绝缘体）托槽和正用镍钛弓丝的电位差是最大的，为512mV，而同样的托槽和含铜镍钛弓丝的电位差最小，为115mV。说明在口腔环境中，正畸用镍钛弓丝更容易被腐蚀。有学者认为正畸患者口中的电偶腐蚀多发生在托槽与弓丝之间。
2.影响腐蚀的因素
2.1温度
人的口腔温度受体温、外界温度、口腔呼吸、摄入食物、吸烟、开闭口等因素的影响，并非恒定不变。。Meling等[11]研究温度对镍钛弓丝力学性能的影响后认为，低温（10℃）对镍钛弓丝力学性能的影响较大，而热（80℃）处理对弓丝性能的影响是短暂的，可以使弓丝的卸载力值降低。
2.2负载
负载会导致应力腐蚀。Liu等[12]在模拟口内环境下，通过俄歇电子光谱分析显示，在正畸用镍钛弓丝负载区相对于未负载区存在一个厚度较薄的钝化膜，与未负载的正畸用镍钛弓丝比较，在负载状态下，正畸用镍钛弓丝表面的钝化膜更易受到破坏，弯曲应力在被动区域引起正畸用镍钛弓丝的腐蚀率增高，能够改变正畸镍钛弓丝的腐蚀性质和表面特性。他们还认为影响正畸用镍钛弓丝腐蚀得因素主要是唾液的pH值和载荷，pH值越低，载荷越大，镍钛弓丝越容易被腐蚀。
2.3氟离子
在应用固定矫治器进行正畸治疗过程中，患者往往难以保持良好的口腔卫生，牙齿的龋坏和脱矿时有发生，所以医生经常建议患者使用含氟牙膏或漱口水以促进牙齿的再矿化、增强防龋能力、预防脱矿和龋病(尤其是牙齿减径后邻面龋)的发生。氟的侵蚀机制为镍钛弓丝表面有致密氧化膜薄层，在机械和化学的作用下很容易损坏[13]。在正畸过程中，微生物在托槽周围沉积，导致pH值下降，或使用酸性氟磷酸盐（APF），氟离子在酸性条件下，形成HF，HF可以灭活细菌，抑制龋坏的发生，还可以与镍钛弓丝表面的氧化膜反应[14，15]。
2.4消毒
Pernier等[16]研究了高压蒸气消毒对镍钛弓丝的影响，发现高压蒸汽消毒能轻度增加镍钛正畸弓丝的表面粗糙度。同时三点弯曲实验表明，在形变3mm以内，消毒对镍钛弓丝的力学性能无明显的改变。
3.正畸弓丝腐蚀离子析出的研究方法
3.1原子吸收光谱法
原子吸收光谱法分为火焰原子吸收法、石墨炉原子吸收法和氢化物发生原子吸收法等。其具备快速、灵敏、准确、选择性好、干扰少和操作简便等优点，能定量测定许多金属元素和某些非金属元素，其检测限可达10～9g/mL数量级以下。但此方法不足之处是，每一种元素的分析条件各不相同，原子吸收法每测一种元素要换一种由被测元素制成的元素灯，且常用灯的种类也有限，不利于同时进行多种元素的分析[17]。
3.2电化学法
口腔为潮湿环境，唾液为弱电解质，因此口腔铸造合金在口腔内的腐蚀主要是电化学腐蚀，金属表面与电解质溶液发生电化学反应而产生破坏，反应过程中有电流产生即为电化学腐蚀。极化曲线法是电化学技术中研究金属电化学腐蚀和保护最为经典的方法，自然腐蚀电位是在腐蚀体系中无外加电压时测得的不可逆电极的开路电位(稳定电位)，自然腐蚀电位值越负，电极失电子的倾向越大，腐蚀倾向越大，反之，腐蚀倾向越小；极化电阻与腐蚀速度成反比，与腐蚀电流密度成反比；腐蚀电流密度越大，则该试件越容易腐蚀[18]。电化学法较多应用于研究合金的腐蚀机制、腐蚀速度，评价材料的耐蚀性能。
3.3原子发射光谱法
目前发射光谱分析法常使用电感耦合等离子体发射光谱仪进行元素检测，其可同时分析元素周期表上的几乎所有金属元素和部分非金属元素，使大多元素的检出限可精确到10-9量级水平，非常适用于微量元素的分析。
3.4电感耦合等离子体质谱法
电感耦合等离子体质谱仪是20世纪80年代发展起来新的分析测试技术，是目前公认的最强有力的多元素痕量分析技术之一，克服了传统方法的大多数缺点，具有检出限低、动态范围宽、基体效应小、准确度和精密度好、可同时进行多元素分析等优点，很适合微量和痕量元素的分析。电感耦合等离子体质谱仪还可与其他技术如高效液相色谱法、高效毛细管电泳法、气相色谱等联合应用，进行元素的形态、分布特性等的分析，前景十分广阔[19]。
口腔环境内不同因素对镍钛弓丝的腐蚀作用不同，物理、化学、温度及微生物等因素能不同程度地影响镍钛弓丝的性能，使镍钛弓丝的超弹性、抗腐蚀性降低，表面粗糙度和镍的释出增加。这些变化在临床治疗过程中增加了正畸治疗成本，增加了患者的复诊次数，缩短了复诊时间。明确腐蚀机制及影响因素对今后正畸弓丝的腐蚀剂抗腐蚀性能的研究打下基础。
同时口腔环境是多种因素共存复杂环境，pH值、温度和各种离子浓度不是恒定不变的，是不能被体外实验所模拟的，所以在口腔环境内各种因素对镍钛正畸弓丝的影响还有待于进一步研究。
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