口腔生物摩擦学研究进程范文

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摘要：口腔生物摩擦涉及口颌系统摩擦的各个方面，它被认为是许多口腔疾病系统中最重要的考虑因素之一。口腔生物摩擦学主要讲授口腔系统是如何运作的、口腔疾病是如何发展的以及如何应用医疗干预。综述口腔内的生物摩擦现状、类型以及影响因素，为临床防治牙齿过度磨耗提供理论指导，也为开发新型牙科修复材料提供思路。

关键词：口腔生物摩擦学；摩擦磨损；牙科材料

生物摩擦学（Bio-Tribology），1973年由Dowson等提出，是研究与生物系统相关机体内部的器官或生物材料（人工植入体或与生物组织相接触的具有生物相容性或生物降解性材料）之间做相对运动的相互作用表面及其理论和实践的一门科学技术[1]。生物摩擦学研究涉及与生物系统有关的摩擦学的各个方面，它是摩擦学中发展最快的一个分支，其运用物理学、化学、生物学、机械学、材料科学、数学和工程等方面的知识来研究和解决生物医学问题，其目的在于研究摩擦磨损机理及失效机制，以便于采取相应措施来延长其使用寿命[2]。随着摩擦学的发展和摩擦测量技术的提高，口腔生物摩擦被广泛研究。口腔生物摩擦学（DentalBiotribology）的研究对象是涉及口颌系统口腔内部及人工植入体或生物替代材料的摩擦学现象[3-4]。口腔内存在许多特殊的摩擦现象，如唇舌齿相摩擦而发音，吃饭咀嚼、上下牙相咬合、颞下颌关节同时发生转动和滑动摩擦。另外，在口腔咀嚼过程中，牙和牙、牙和修复体、修复体与修复体以及它们和食物间不可避免产生摩擦磨损现象[4-5]。天然牙或牙科材料在口腔中一般要保持几十年，由于生理需要和各种因素的影响，牙齿磨损是无法避免的自然现象，修复过的牙齿也常出现牙科修复材料脱落的现象。随着人类平均寿命的提高，人们对牙齿的保健和审美的要求也越来越高，牙齿的磨损问题越来越不容忽视，研究牙科材料的磨损机理以及如何防治牙齿的非正常磨耗具有重要的现实意义[6-7]。

1口腔中的摩擦磨损现象及影响因素

人类口腔是由上颚、下巴、牙齿、舌头、黏膜和腺体组成。颞下颌关节连接上颚和下巴。口腔内的摩擦与磨损是无法避免的，因为它通常与各种食物的处理、口腔环境卫生以及畸形齿矫正相关[4]。一般意义上，口腔生物摩擦研究主要集中在对牙齿、唾液、颞下颌关节以及口腔内的软组织上。牙齿是人体最坚硬的结构，嵌于上、下颌骨的牙槽内，是一个包含牙釉质、牙本质和牙髓的特殊结构。在中枢神经的支配下，以咀嚼肌肉为动力，为程序，周而复始地进行咀嚼循环，完成复杂的咀嚼、吞咽等功能[8]。牙齿不仅是人体内直接行使咀嚼功能的器官，而且与发音、言语及保持面部协调美观等均有密切关系，这一过程的摩擦学特性至关重要。毫无疑问，牙齿在我们的日常生活中扮演着极其重要的角色。随着年龄的增长，各种病理因素和创伤，如龋齿、部分或全部牙齿组织损伤不可避免地发生。牙齿（天然牙、义齿等）的摩擦磨损虽令人烦恼但普遍存在、无法避免。因此，人造牙齿材料已经逐渐被开发用于恢复和治疗人类牙齿的损伤。如今，金属和合金以及陶瓷和复合材料被广泛使用[8-9]。

1.1咀嚼食物进入口腔后，经过牙齿的切割、撕裂、捣碎和磨细等一系列机械加工过程，并与唾液混合，唾液中的酶对食物起部分消化作用。牙齿表面高度钙化的牙釉质是人体内最硬的组织，对咀嚼磨耗有较大的抵抗力，而牙冠内层牙本质硬度远低于牙釉质，有一定的弹性，当釉质受力时可适当缓冲其咀嚼压力而不致碎裂。对牙齿的咀嚼功能而言，牙釉质的摩擦学特性至关重要。另外咀嚼力通过牙根传至颌骨，可刺激颌骨的正常发育，同时咀嚼的生理性刺激还可促进牙周组织的健康。

1.2发音和言语牙、唇和舌参与发音和言语，三者的关系密切。牙齿的位置限定了发音时舌的活动范围以及舌与唇、牙之间摩擦的位置关系，对发音的准确性与言语的清晰程度有着重要的影响。

1.3保持面部的协调美观由于牙齿及牙槽骨对面部软组织的支持，并有正常的牙弓及咬合关系的配合，而使唇、颊部丰满，肌肉张力协调，面部表情自然，形态正常。1.4影响口腔生物摩擦的因素天然牙或牙用高分子材料在口腔内易受唾液、食物、温度变化及咀嚼力等多种因素的长期作用而产生一定程度的老化，从而导致耐磨性能降低甚至引发失效。有学者研究了咬合力、唾液、碳酸饮料以及温度4种口腔环境因素对树脂牙摩擦学特性的影响，结果表明：法向咬合力增加，牙的耐磨性能变差；牙在人工唾液介质中表现出了较好的摩擦磨损性能；人工唾液和碳酸饮料长期浸泡处理对牙摩擦磨损性能影响很小；而在温度0℃～60℃范围内经热循环老化预处理后，树脂牙的耐磨性显著降低[10-11]。提示我们改进现有牙用高分子材料的耐磨性，除了需要指导患者正确咬合外，还可以从改进材料的耐腐蚀性以及耐高温性，提高临床适用性。

2口腔生物摩擦的类型

口腔摩擦磨损是指在咀嚼和非咀嚼运动过程中，由于天然牙或人工牙牙面与牙面之间摩擦，牙面与食物之间摩擦，使牙硬组织丧失。牙齿的磨耗通常是多种机制共同作用的结果，通常牙齿的磨损是由机械磨损、咀嚼磨耗以及酸蚀这3种机制相互作用而产生的。

2.1机械磨损由异物摩擦造成牙齿硬组织丧失称为机械磨损。长期不良的咀嚼习惯，如偏侧咀嚼、用力咬错位牙或物体等，以及不正确的刷牙方式所致的异常摩擦。

2.2咀嚼磨耗咀嚼运动中牙齿硬组织自然磨耗的生理现象被称为咀嚼磨耗，常见于牙齿的面、切缘及邻面。适度的磨耗使上下牙面广泛接触，有利于咀嚼，可保持临床冠根比例的协调关系，减小侧向力。咀嚼磨耗与下列因素有关：（1）咬合与糌力，牙齿数目的减少及牙力增强均会导致牙齿的磨耗增加；（2）功能亢进，由于精神、肌力等因素及中枢异常所致的夜磨牙引起严重的牙齿磨耗；（3）天然牙本身发育不良，釉质和本质发育不全可引起咀嚼磨耗的快速增大；（4）其他原因，如咬合持续时间过长、年龄、性别等也与咀嚼磨耗有关[10]。

2.3酸蚀当牙齿受到化学产物的作用而导致牙齿硬组织的丧失，这是涉及酸的分解和牙釉质在近酸性环境中的腐蚀过程。引起酸蚀的常见因素有：（1）大量进食水果、果汁及低pH值的饮料可导致天然牙硬组织的缓慢丧失。另外一些口服药，如维生素C、盐酸制剂等也可引起这种损害；（2）胃肠功能紊乱，这类患者有反胃及呕吐现象，导致酸性胃液与牙齿接触；（3）唾液的润滑与缓冲作用对牙齿的磨损有着密切的联系。实验证明唾液分泌停止，磨损程度会增加；（4）环境因素，如长期工作在酸性环境中的人群易发生天然牙的酸蚀[10]。

3口腔摩擦学研究现状

目前有关口腔摩擦磨损特性的研究有体内临床研究和体外试验研究两种。

3.1体内研究体内临床研究是对患者的磨损牙齿进行临床观察，并通过问卷调查和一些分析手段来判断牙齿的磨损量及磨损原因，或者通过动物缺损模型进行研究。体内研究是牙科修复材料实际使用情况的真实反映，是研究其摩擦学特性最合理的方法。然而，鉴于口腔环境的复杂性，口腔内的许多参数无法控制，从而使体内研究有一定局限性。同时，因为动物牙齿所处环境与人不同，所咀嚼的食物类型也有很大差别，从而导致动物的体内试验结果与人的体内试验结果通常存在一定差别，可比性差。

3.2体外研究体外研究主要集中在牙科修复材料磨损特性的评价等方面，研究对象包括高分子材料、陶瓷材料和金属材料，其中，生物陶瓷材料和复合材料的研究最多。虽然体外试验可以随意改变和控制影响牙齿磨损进程的关键变量，但遗憾的是，目前大多数体外研究主要关注牙齿（包括天然牙和牙科修复材料）在模拟口腔环境下的磨损率和磨损等级，很少深入研究其磨损机制以及口腔环境因素的影响。随着人民素质和生活水平的提高，人们对牙齿保健和审美的要求也越来越高，从而对牙科修复材料提出了更高的要求。在我国，每年用于购买生物材料的外汇在数千万元以上，其中牙科修复材料占了很大比例。牙科修复材料种类繁多，按材料的类型可分为3种：金属与合金材料、生物陶瓷材料和高分子材料。按用途可分为充填材料、义齿材料、植入材料、黏结材料等。目前国内外对天然牙及牙科修复材料的摩擦学研究相对较多，对天然牙的摩擦学研究主要集中在体内临床观察上，而对牙科修复材料摩擦学集中在复合材料和陶瓷材料上[10，5]。由于种种原因，有许多人缺牙，缺牙患者为进行正常的咀嚼咬合等，必须用牙科修复材料进行修复。但是修复体与天然牙或修复体与修复体之间要产生磨损，无论是天然牙被磨损还是修复体被磨损都会影响修复效果，同时口腔内的磨损又是不可避免的，因此就要深入进行相关研究，开发更好的修复材料，达到最佳的修复效果。

4展望

牙齿是一对特殊的摩擦副，有着与其他摩擦副不同的特点[2]。首先，天然牙具有“自补偿”功能，而牙科修复材料很难做到这一点，所以对牙科修复材料的耐磨性提出了更高的要求。第二，牙科修复材料的摩擦系数必须得到适当的提高。牙齿的主要功能是磨碎食物，摩擦系数小容易造成“打滑”现象，不利于磨碎食物。第三，每个人的牙齿所处的环境不一样，口腔卫生状况、唾液的成分及进餐食品的种类都因人而异，所以给牙科修复材料的耐腐蚀性和摩擦磨损特性的检验增加了很大难度。第四，牙齿的排列也因人而异，以牙科修复材料的标准件应用于每一位患者，难以达到令人满意的程度。第五，不同部位的牙齿其作用是不相同的，受力状况和磨损条件也不尽相同，所以难以用同一种材料制造整个牙列。第六，由于人们现代审美意识的提高，对人工义齿的外表形状、色泽、光洁度以及各种性能等都提出了更高的要求，需要达到更加真实的效果，这些要求都增加了对牙科修复材料摩擦学特性研究的难度。为此，我们必须研究开发生物相容性好、成本低、摩擦磨损率低、不易变形的材料。对牙齿磨损机制了解越多，就越有可能准确采用各种临床治疗和修复措施，防治牙齿过度磨耗，保证人们正常的生理需求。牙齿磨损可引起各种并发症，比如，牙本质过敏症、食物嵌塞促使牙周病和邻面龋的发生、牙髓和根尖周病变、颞颌关节病损、创伤以及创伤性溃疡等。

作者：李立1；张昀2；丁艳2；苗芳2；杨亚玲2 单位：1.中国石油兰州石化总医院，2.兰州市口腔医院