图10.018英寸不锈钢丝在0.022英寸槽沟中不同结扎方式的摩擦力（g）
正畸矫治的基本原理是利用矫治器对牙齿施加适当的矫治力，引发牙周组织的改建，从而达到临床所需要的牙齿位置的移动，温和而持久的矫治力和低摩擦力是牙齿快速移动的关键。针对移动牙齿所需要的最合适矫治力，国内外学者做了许多研究，也得出了许多结论，但将这些结论应用到临床，常常无法产生预期的效果，其中最主要的原因是，矫治器在施加矫治力时，由于矫治器系统本身存在的摩擦力的影响，牙齿所受到的矫治力并不等于矫治器所产生的机械力，使临床上施加精确的矫治力变得十分困难。
托槽沿弓丝滑动时产生的摩擦力类型
托槽沿弓丝滑动时产生的摩擦力可能有以下3种类型：①弓丝与托槽槽沟的成角小于余隙角时——经典摩擦力；②弓丝与托槽槽沟的成角等于余隙角时——弹性约束力；③弓丝与托槽槽沟的成角大于余隙角时——刻痕阻力（图2）。
图2A示经典摩擦力；B示弹性约束力；C示刻痕阻力
在其他条件相同的情况下，当托槽沿弓丝滑动时，经典摩擦力对滑动的影响最小，弹性约束力次之，刻痕阻力会产生较大的摩擦力，因此，弓丝硬度大、施加的矫治力轻柔时，以经典摩擦力和弹性约束力为主，如果弓丝比较软或施加矫治力过大时，引起弓丝形变，就容易产生刻痕阻力，将严重影响托槽的滑动。
影响矫治器系统摩擦力的因素
托槽材质、托槽宽度，槽沟的形态设计托槽与弓丝的材质因为摩擦系数不同而影响到摩擦力的大小；在其他条件不变的情况下，托槽宽度越宽，余隙角越小，形成弹性约束力和刻痕阻力的可能性越小；不同的槽沟大小形态设计，对托槽与弓丝之间的滑动摩擦力也有较大影响。
弓丝材质、弓丝大小、横截面形状不同的弓丝材质也有不同的摩擦系数；不同的弓丝尺寸，与槽沟间的余隙大小不同，也会影响摩擦力的类型和大小；圆丝和方丝产生的力量不同，对摩擦力也有较大影响。
结扎方式在传统结扎式托槽，将弓丝扎入槽沟时，结扎力越大，摩擦力也越大。由于医师在每次操作时结扎的松紧程度不同，弓丝与槽沟间正压力不同，托槽滑动的摩擦力也有比较大的差异。在用弹性结扎圈进行结扎时，由于弹力圈的主动性压力，也大大增加了托槽滑动的摩擦力。这些增大摩擦力的因素，使得临床上需要施加较大的矫治力，在克服这些摩擦力的前提下，才能使被移动牙接受到矫治力。
口腔环境的影响例如：咬合力、唾液的影响、口腔周围肌肉的收缩力等。
由于这些因素的影响，特别是口腔环境因素的影响，使得临床上很难测量矫治器系统真正的摩擦力，也就难以确定被矫治牙所受到的准确的矫治力。因此，我们希望能对矫治器各部件之间的相互摩擦力做尽可能准确的评估，在自锁托槽矫治器，由于弓丝与托槽间的摩擦力很小，使我们有可能更准确地判断牙齿受到的有效矫治力的大小。
自锁托槽及其力学特点
自锁托槽的分类
自锁托槽出现在1920-1930年间，早期的自锁托槽只是为了方便更换弓丝，70年代直丝弓技术出现的同时，提出了“轻力，低摩擦力”的概念，从而使自锁托槽矫治器得到比较快速的发展，更加注重对其“低摩擦力”的特点进行开发研究。
自锁托槽根据其锁盖不同分为两类：
主动型自锁托槽托槽槽沟设计有弹性滑盖，当弓丝大于一定尺寸或牙齿严重错位时，进入槽沟后的弓丝会受到来自滑盖的持续轻柔的向槽沟底部的推力，有助于牙齿的转矩、正轴，但此时托槽与弓丝的摩擦力增大（图3）。
被动型自锁托槽弓丝纳入槽沟后，任何状态下托槽本身不会对弓丝产生主动性力量，在矫治中使用较细丝阶段，弓丝在槽沟中滑动几乎无摩擦力（图4）。
图3主动型自锁托槽
图4被动型自锁托槽
自锁托槽的应用特点
自锁托槽临床矫治弓丝使用程序
由于自锁托槽矫治器结构上的特点，在矫治程序上也有一定的要求，主要表现在托槽的精确定位、早期方丝的应用，以及转矩控制方面。建议矫正程序如下：
①排齐上下牙弓、整平Spee曲线，协调上下颌弓形，必要时可通过调整弓丝形态进行扩弓。根据Spee曲线的情况，用摇椅形弓整平曲线。
建议使用的弓丝顺序：0.014NT——0.016×0.022NT——0.017×0.025NT——0.019×0.025NT
②排齐基本完成后，重新定位托槽，进一步精确排齐牙弓，尽量表达转矩。同时协调、保持匹配的上下颌弓形。
③关闭拔牙间隙、调整前后牙咬合关系阶段强调轻力，避免出现刻痕阻力。
建议使用的弓丝：0.019×0.025NT——0.019×0.025SS
④间隙基本关闭后，使用接近全尺寸的方丝进一步表达转矩，必要时在弓丝上增加转矩以调整牙根位置。
⑤维持上下牙弓形态，精细调整上下牙齿的尖窝咬合关系。
排齐阶段自锁托槽的优势
在牙弓排齐阶段，随着错位牙的排齐，原来扭曲变形的弓丝逐步拉直，在牙弓中有足够间隙（拔牙病例）存在的情况下，弓丝会向远中滑动（图5），从颊面管末端突出，这时患者有可能抱怨弓丝末端会刺激黏膜引起疼痛。
图5在有足够间隙的情况下，随着牙弓排齐，弓丝向远中滑动
在不拔牙矫治的患者中，通过弓丝扩弓或前牙唇倾排齐牙弓时，牙弓长度增加（图6），弓丝末端则会缩进颊面管，这时不可在紧靠颊面管的远中做末端回弯，否则将会影响牙列的排齐。
图6不拔牙矫治患者唇向扩弓排齐牙弓，后牙段弓丝随着牙弓排齐向前滑动
在排齐阶段，一般使用的是细丝（镍钛丝），不论是主动型或被动型自锁托槽，弓丝与托槽沟之间的摩擦力都非常小，有利于弓丝沿着后牙区的托槽沟内滑动，也就有利于牙弓的快速排齐。而在传统托槽，结扎丝将弓丝与托槽紧紧扎在一起，存在较大的摩擦力，影响弓丝的滑动，对整个牙弓的排齐也有不同程度的影响。这也是自锁托槽能快速排齐牙弓的力学原理之一。
自锁托槽矫治器的转矩控制特点
牙齿形态、牙根长度，弓丝材质及尺寸牙齿越大、牙根越长，进行转矩控制的难度越大。弓丝材质越硬、尺寸越大，余隙越小，能表达的槽沟预置的转矩或弓丝增加的转矩度数越精确。
托槽粘结高度在龈向牙面弧度越大的牙齿，如尖牙或双尖牙，托槽粘接位置越偏龈方，有增加负转矩的趋势；托槽粘接位置越偏方，有增加正转矩的趋势。在唇面比较平坦的牙齿，如切牙，托槽粘接位置对转矩的影响相对较小。
矫治力的大小、方向、作用点因为临床上多是在牙冠上施加矫治力，力作用点多在牙齿阻抗中心的方，所以矫治力越大，越容易导致牙齿的倾斜移动，这时越需要进行转矩控制。
转矩辅弓的使用由于临床使用的弓丝尺寸总是小于槽沟宽度，槽沟与弓丝之间存在余隙，托槽或弓丝上预置的转矩角并非为牙齿实际表达的转矩值（图7），导致转矩丢失，实际作用于牙齿的转矩为托槽预置转矩角与余隙角之差。有研究表明，0.001英寸的余隙，就会丧失4°的有效转矩。理论上0.019×0.025英寸的不锈钢方丝放入0.022英寸槽沟系统中的余隙角是12°，因此很多时候需要在弓丝上弯制额外的转矩角度，这点需要医师在矫治的每个阶段根据具体情况进行设计和实施。
图7弓丝转矩度不变的情况下，余隙对托槽转矩角度的影响
需减小转矩角度的情况对牙齿进行唇向移动时，如：排齐舌、腭向错位或腭侧阻生的牙、需要唇向竖直的切牙、三类牵引时的上前牙、二类牵引时的下前牙等，为了防止这些牙齿受力后过度唇倾，需在这些牙上进行减小转矩角度的控制。
需增加转矩角度的情况在牙齿需要舌腭向移动时，如：前牙较大范围内收时防止过度竖直或舌倾、唇向位阻生或倾斜的尖牙、二类牵引时的上切牙或三类牵引时的下切牙，为防止移动过程中过度舌倾，则需要在这些牙齿上做增加转矩角度的控制。
小结
综上所述，牙弓的排齐、间隙的关闭和转矩的控制，几乎贯穿正畸矫治的全过程，如果能充分利用自锁托槽的低摩擦力的特点，快速排齐牙弓，在合适的弓丝上用轻力进行托槽的滑动，防止出现刻痕阻力，顺利关闭间隙的同时调整咬合关系，并在需要的时候及时进行必要的转矩控制，就可克服自锁托槽对转矩控制的缺陷，达到牙齿位置的精确控制，提高矫治的最终效果。
作者简介
张端强主任医师
张端强，主任医师，副教授，硕士研究生导师。从事正畸专业临床工作30多年，积累了丰富的临床经验。现任福建医科大学附属口腔医院正畸科主任、福建医科大学口腔医学院正畸学教研室主任，兼任中华口腔医学会正畸专业委员会委员、福建省口腔医学会常务理事、福建省正畸专委会名誉主任委员，世界口腔正畸联盟(WFO)成员，首批中国正畸学会(COS)专科会员，《中华口腔正畸学杂志》编委，中国Tweed中心教官，美国CASE西储大学客座副教授，CASE西储大学正畸高级师资培训班教官。