蘭州大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 乳恒牙的微觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)特征 初步 分析 1 第一章 乳恒牙釉質(zhì)及本質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能分析 摘 要 目的 ：觀察天然 乳 、 恒牙釉質(zhì)及本質(zhì) 的微觀結(jié)構(gòu)，并對其 力學(xué)性能 進行系統(tǒng)性測試和 分析 以探討結(jié)構(gòu)和性能之間是否存在聯(lián)系。 方法 ： 采用掃描電子顯微鏡(察 天然 乳 、恒牙釉質(zhì)及 本質(zhì)形貌，利用 X 射線衍射分析儀 ( 其 元素組成、晶相構(gòu)成等進行了測定和對比 分析，同時 采用顯微硬度和納米壓痕測量儀對 其 力學(xué)性能進行了測試和對比 分析， 最后 采用 接觸角測量儀考察了乳、恒牙釉質(zhì)及本質(zhì) 對 水和人工唾液的 親 和 力方面的異同 。 結(jié)果 ： 恒牙釉質(zhì) 絞釉層排列紊亂，恒牙本質(zhì) 小管周圍存在許多微小孔狀結(jié)構(gòu)， 乳牙釉質(zhì)和本質(zhì)呈條索狀 的 低礦結(jié)構(gòu)；對于天然牙的結(jié)晶性和 晶粒體積 來說，恒牙大于乳牙，釉質(zhì)大于本質(zhì)；恒牙 釉質(zhì)有著最大的硬度 (維氏顯微硬度 /乳牙牙釉質(zhì)次之 (恒牙牙本質(zhì) (乳牙牙本質(zhì) (低 ； 乳牙本質(zhì)的彈性模量 最高；天然牙對人工唾液的親和力大于水，乳牙對水的親和力大于恒牙，恒牙釉質(zhì)和本質(zhì)對人工唾液的親和力沒有統(tǒng)計學(xué)意義。 結(jié)論 ：天然 乳 、 恒牙釉質(zhì)及本質(zhì) 微觀結(jié)的異同，決定了各自不盡相同的力學(xué)等性能。 關(guān)鍵詞 ： 乳牙 ,恒牙 ,釉質(zhì) ,本質(zhì) ,微觀結(jié)構(gòu) ,力學(xué)性能 蘭州大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 乳恒牙的微觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)特征 初步 分析 2 of of of to of by a 6701F). ) to In as of in to a In in of of of it of of of in of on of on of is In no of of to of of be by 州大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 乳恒牙的微觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)特征 初步 分析 3 前 言 牙齒的解剖形態(tài)和生理功能是口腔醫(yī)學(xué)的重要基礎(chǔ)知識。從牙齒到牙列以及由此而形成的牙合咬合關(guān)系，構(gòu)成了口腔解剖生理學(xué)的一個主要組成部分 1,2天然牙的組織結(jié)構(gòu)由牙冠、牙根及牙頸三部分組成，同時正常人的一生中將會先后經(jīng)歷乳牙列和恒牙列的演變過程。一般口腔內(nèi)能看到的部分就是牙冠，它是發(fā)揮咀嚼功能的主要部分，并且依據(jù)牙列的前后排列位置和咀嚼功能的不同，其形態(tài)也有很大的差異 3。但是，不管是乳牙還是恒牙，盡管二者在其形態(tài)大小、組成結(jié)構(gòu)和解剖特點等都有一定的差異，其基本組成部分都包括了牙釉質(zhì)和牙本質(zhì)結(jié)構(gòu) 1。 在發(fā)育過程中 ，乳牙的內(nèi)下面是恒牙牙胚，隨著年齡的增長 經(jīng)過 口腔咬合的刺激，乳牙列最后將被恒牙列所取代，而后伴隨人的一生，發(fā)揮著重要的咀嚼 、發(fā)音等功能 4,5。 由于 在乳牙列階段，乳牙釉質(zhì)和本質(zhì)的特殊組成和結(jié)構(gòu)以及乳牙列期口內(nèi)特定的微生物環(huán)境，使得此時期乳牙的患齲率等都會大大增加 6,7，這與乳牙的釉質(zhì)和本質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)等性能有著密切的關(guān)系 8。同理，在之后的恒牙列階段，在口腔正常或者病理性的咀嚼過程中，存在著生理性和（或）病理性的磨損和（或）磨耗，嚴(yán)重者會導(dǎo)致恒牙表面的釉質(zhì)被磨穿，而由暴露出來的恒 牙本質(zhì)繼續(xù)發(fā)揮著咀嚼功能的作用，于此同時在恒牙牙本質(zhì)的內(nèi)部也會有繼發(fā)性和修復(fù)性 牙本質(zhì)的生成， 其形成的質(zhì)和量 也與恒牙釉質(zhì)和恒牙本質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能相關(guān) 8,9。 目前，大多對牙齒的研究都集中在了病理性牙齒的機理和防治上 10，而對正常生理性的牙齒釉質(zhì)和本質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)以及其與力學(xué)性能之間的關(guān)系的研究少見。因此，本 章 針對正常人群生理性乳牙、恒牙的牙釉質(zhì)和牙本質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能進行了系統(tǒng)的對比研究，以期探討出乳、恒牙的釉質(zhì)和本質(zhì)與相應(yīng)力學(xué)性能之間的關(guān)系，從而為臨床牙科疾病，如齲病等的防治工作提供依據(jù)。 1 材料與方法 本收集及試樣制備 本收集 收集 2010 年 9 月 2011 年 9 月，就診于 蘭州大學(xué)口腔 醫(yī)院，因換牙 、牙周病或者 正畸 減數(shù)需要等而 拔除的正常乳牙、恒牙各 40顆 共 80顆 作為研究對象 。其中乳牙根尖孔未完全發(fā)育形成，根尖孔直徑 2面無白斑、無裂紋。恒蘭州大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 乳恒牙的微觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)特征 初步 分析 4 牙患者年齡為 30 50 歲，牙面無白斑、無裂紋、無磨耗或僅有輕度磨耗。 牙體拔除后充分去除軟垢、牙石和軟組織，并且用蒸餾水徹底多次沖凈后置于（ 40%）甲醛溶液中固定。再次蒸餾水充分沖洗，自然干燥以備用。 樣制備 乳、恒牙 釉質(zhì)表層和牙本質(zhì)層 掃描電子顯微鏡 (顯微硬度以及納米壓痕試樣的制備方法如下：選取每組各 10 個標(biāo)本，在乳恒牙 牙釉質(zhì)、牙本質(zhì) 的頰側(cè)面，使用外噴水降溫式 慢速牙科手機（ 馬達轉(zhuǎn)速： 18000r/壓： 245錐形金剛砂鉆緩慢 小心將其磨平后，在水潤滑環(huán)境下分別使用 600#、 1000#和2000#的砂紙輕壓（ 10N）打磨并拋光試樣表面，超聲（ 450W） 5底清洗，室溫環(huán)境下自然干燥以備用。 對于 析試樣的制備則采 用 上述外噴水降溫式 慢速牙科手機和錐形金剛砂鉆緩慢將牙釉質(zhì)、 牙本質(zhì)分別磨成粉末以備用 ，粉末的粒徑范圍 3驗中，為了減少實驗誤差，將位于釉牙本質(zhì)界處的牙體組織粉末排除測試范圍之內(nèi)，因為此處牙釉質(zhì)、牙本質(zhì)不易分開，在實驗中容易對實驗結(jié)果造成干擾。 乳、恒牙釉質(zhì)表層和牙本質(zhì)層對水和人工唾液親水性能（接觸角）測定試樣的制備：選取每組各 20 個標(biāo)本，切去牙根，磨平冠方，分別在乳、恒牙咬合面的釉質(zhì)和本質(zhì)部位分別磨出一個 光滑平面。最后，將牙齒試樣塊放于流的水砂紙上，輕壓打磨咬合面釉質(zhì)或本質(zhì)。其中水的作用為冷卻降溫和沖洗打磨過程中所產(chǎn)生的污物，已獲得更精 確的試樣表面，最大限度降低實驗誤差。實驗用砂紙分別采用 600#、 1000#和 2000#打磨而成。然后將所有打磨后的牙齒試樣置于蒸餾水中超聲清洗 10s，取出吹干 備用。在所有試樣的制備中，隨時使用光學(xué)顯微鏡（目鏡： 10 倍；物鏡 40 倍：）對其制備的試樣表面進行初步觀察以保證所截取截面是在實驗所需要的截面，也就是說其整個平面都是恒牙和乳牙的釉質(zhì)或者本質(zhì)。實驗前再次將試樣置于顯微鏡下檢查，以確保其為釉質(zhì)或者本質(zhì)平面，實驗中，將有明顯裂紋和其他缺陷的排除實驗觀察之內(nèi)，最后將牙齒試樣塊分為四個組，每個組樣本量為 10，分別 標(biāo)記為恒牙釉質(zhì)組、恒牙本質(zhì)組、乳牙釉質(zhì)組和乳牙本質(zhì)組，記號為 180 以備用。 根據(jù)文獻中 11,12常規(guī)使用的 人工唾液的配方 配制成試驗用人工唾液，其具體配比為：將 及 1g 尿素加 如去離子 水至 1000 蘭州大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 乳恒牙的微觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)特征 初步 分析 5 器、相關(guān)參數(shù)及測試方法 超聲波清洗器（ 00） 去離子水 （ 掃描電子顯微鏡 （ X 射線衍射 分析儀 （ ） 納米壓痕儀 （ 顯微硬度計 （ 接觸角測量儀（ o. 實驗中在樣品表面噴金后選用 掃描電鏡（ 乳、恒牙釉質(zhì)和本質(zhì)試樣表面的微觀形貌進行電鏡觀察。實驗時 取等量的實驗樣品粉 均勻分散在載玻片上， 在 （日本電子株式會社） X 射線衍射儀（ 輻射 源 作電壓 40流 150連續(xù)方式進行掃描；掃描 2角范圍 5 上進行測試 。將所得到的 譜進行對 比分析 ，根據(jù)在特定衍射角出現(xiàn)的特征性的衍射峰和晶面間距，分析標(biāo)本的物相組成和晶體結(jié)構(gòu)。并根據(jù)衍射峰的半峰寬分析標(biāo)本的結(jié)晶性 ，在趙瑋 13等的研究結(jié)論中， 半峰寬越小，提示結(jié)晶性越大 。同時， 結(jié)晶性可以反映晶粒的大小 ， 峰形越銳利或狹窄，提示晶粒越大，結(jié)晶性好。 使用 顯微硬度計 和 乳、恒牙釉質(zhì)和牙本質(zhì)的表層試樣的顯微硬度、在一定載荷 力作用下的壓痕深度以及通過收集加載和卸載時的應(yīng)力 時 ， 在 接觸角測定儀 上測定液體在乳、恒牙釉質(zhì)和本質(zhì)表面的接觸角。實驗中，為了從多角度評價乳牙和恒牙的牙釉質(zhì)和牙本質(zhì)在接觸角方面的差異，實驗時選擇了水和人工唾液兩種液體進行測試，測定時，將牙齒試樣塊放于載物臺上，調(diào)試好電腦后，由電腦自動控制將衡量的測試液（水和人工唾液）滴加于試樣塊的釉質(zhì)或本質(zhì)表面，在滴加測試液后于 60s 時繪圖并測量液滴一側(cè)邊緣的三相點 (氣、液、固三相點 )處液面曲線的切線與液滴側(cè)臺面的夾角，即實驗 的接觸角，每個液滴左右兩側(cè)角度的平均值為該試樣接觸角值，每一組試樣換用不同的牙齒重復(fù)測試 10 次，最后計算其平均值 14。 蘭州大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 乳恒牙的微觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)特征 初步 分析 6 2 結(jié)果與討論 、恒牙釉質(zhì)及本質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)表征 、恒牙釉質(zhì)及本質(zhì)的 貌的對比分析 EM of 1 乳、恒牙釉 質(zhì)及本質(zhì) 天然乳、恒牙冠部外有釉質(zhì)，其次為牙本質(zhì)，最里層為牙髓。天然牙的釉質(zhì)部分是最堅硬的部分，在人一生的咀嚼過程中扮演了重要的角色。而人的一生會有兩 副 天然牙，包括早期的乳牙和之后的恒牙。圖 1 為天然乳、恒牙釉質(zhì)及本質(zhì)的其 貌。其中恒牙釉質(zhì)表層的 現(xiàn)出亂而無序、無明確方向性的結(jié)構(gòu)，此為典型絞釉層結(jié)構(gòu)（見圖 1A） 15；在恒牙本質(zhì)層中則可以觀察到典型的牙本質(zhì)小管結(jié)構(gòu)（見圖 1C） ,其小管邊緣并非光滑形貌，而是在牙本質(zhì)小 管 周圍還觀察到了許多微細(xì)的孔狀結(jié)構(gòu) “牙本質(zhì)副管”?？梢酝茰y，這些微細(xì)牙 本質(zhì)副管結(jié)構(gòu)在牙本質(zhì)過敏中可能扮演了重要的角色，使得常規(guī)的抗過敏治療效果不蘭州大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 乳恒牙的微觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)特征 初步 分析 7 佳。因此，臨床上牙本質(zhì)過敏的治療理論上不應(yīng)該是簡單的牙本質(zhì)小管封閉，牙本質(zhì)小管周圍的副管也應(yīng)該完全被封閉才能達到良好的抗過敏治療目的和臨床效果。乳牙釉質(zhì) 圖 1B）和本質(zhì)（圖 1D）顯示出了類似條索狀的形貌，這可能與乳牙釉質(zhì)和本質(zhì)的低礦化程度相關(guān)。乳、恒牙釉質(zhì)及本質(zhì)在各自的 些結(jié)構(gòu)特點將導(dǎo)致其在硬度、彈性模量以及對液體的親和力等方面都會有差異，這一部分內(nèi)容將會在后續(xù)的實驗中得以深入研究和探討。 、恒牙釉質(zhì)及本質(zhì)的 究的對比分析 1926 年，國外學(xué)者首次應(yīng)用 X 射線衍射（ 實牙釉質(zhì)、牙本質(zhì)的無機成分為 羥 基磷灰石 (但是牙釉質(zhì)與牙本質(zhì)磷灰石的晶體學(xué)特征亦存在明顯差異。 現(xiàn) 有文獻主要集中在對恒牙牙釉質(zhì)、牙本質(zhì)的研究 ， 而對乳牙的 研究 報道甚少。為了進一步認(rèn)識牙磷灰石的晶體特性 ，尤其是乳牙釉質(zhì)和本質(zhì)的特性，以及乳、恒牙釉質(zhì)與本質(zhì)的異同， 并為從晶體學(xué)上探討齲病變的形成機制提供依據(jù)，本實驗應(yīng)用 X 射線衍射技術(shù) （ 對乳牙、恒 牙的牙釉質(zhì)和牙本質(zhì)磷灰石進行了對比研究。乳、恒牙牙釉質(zhì)和牙本質(zhì)的 。 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 802 e / 恒牙牙釉質(zhì)恒牙牙本質(zhì)乳牙牙釉質(zhì)乳牙牙本質(zhì)RD of 2 乳、恒牙牙釉質(zhì)和牙本質(zhì)的 蘭州大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 乳恒牙的微觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)特征 初步 分析 8 人天然牙體不同部位，有著特定的組成和結(jié)構(gòu)。應(yīng)用 X 射線粉末衍射技術(shù)對生物磷灰石進行常規(guī)分析， 我們可以得到以下信息 16,17：結(jié)晶性：根據(jù)衍射峰的峰型或半峰高的線寬，判定標(biāo)本的結(jié)晶性，并可反映晶粒大小等；純度：可以確定生物磷灰石是由單一成分組成，或由多種成分混合而成；確定組成和結(jié)構(gòu)：根據(jù)在一定衍射角會出現(xiàn)特征性衍射峰（晶面間距），據(jù)此可判定標(biāo)本的物相組成。 圖 2 顯示 乳、恒牙牙釉質(zhì)和牙本質(zhì)的 譜 。若將乳牙和恒牙的釉質(zhì)與本質(zhì)進行對比，牙釉質(zhì)組的 線在 2約為 25、 49 和 53時出現(xiàn)了峰形較為銳利的峰，而此時其牙本質(zhì)的峰形相比之下較為圓鈍，根據(jù)趙瑋 13， 16等的研究：峰寬越小，提 示結(jié)晶性越大 ； 峰形越銳利或狹窄，提示晶粒越大，結(jié)晶性好 。由此可知乳、恒牙牙釉質(zhì)的結(jié)晶性、晶粒體積明顯大于其牙 本 質(zhì)。同理，若將乳牙與恒牙進行對比時，我們可以發(fā)現(xiàn)恒牙牙釉質(zhì)、牙本質(zhì)的結(jié)晶性、晶粒體積也均大于乳牙牙釉質(zhì)和牙本質(zhì)。將圖譜與“粉末衍射標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)合委員會”制定的 示牙磷灰石晶體為六角晶系，可能同時存在多種物相，包括：羥基磷灰石、碳羥基磷灰石以及氟、氯取代的羥基磷灰石等，其分子式分別為：(、 H)和 (l,F)等。這與趙瑋 13，16等的研究結(jié)論相符合。 、恒牙釉質(zhì)及本質(zhì)力學(xué)性能研究 、恒牙釉質(zhì)及本質(zhì)顯微硬度對比研究 硬度是材料局部抵抗硬物壓入其表面的一種能力，材料對磨損或摩擦的抵抗力一定程度上是依賴于材料本身的硬度 18。天然牙外覆牙釉質(zhì)，內(nèi)襯牙本質(zhì)和牙髓，是人體最硬、鈣化程度最高的組織。牙釉質(zhì)和牙本質(zhì)含有無機成分別為 96%和 70%，其組織結(jié)構(gòu)主要為羥磷灰石或碳羥磷灰石，天然牙表面的牙釉質(zhì)具有較高的硬度，在咀嚼過程中扮演著重要的角色，在天然牙的不斷咀嚼過程中，當(dāng)釉質(zhì)在被 磨耗后，所暴露的牙本質(zhì)就充當(dāng)了 牙合 面釉質(zhì)咀嚼的功能時，而牙本質(zhì)富有一定的彈性，其相應(yīng)的硬度理論上應(yīng)有所不同，其目前對此方面的研究尚未多見，尤其是 乳、恒牙釉質(zhì)及本質(zhì)顯微硬 的研究更是少有報道 19。因此，為了評價這種由多種組織組成的牙齒結(jié)構(gòu)在顯微硬度上的差異，我們系統(tǒng)測試了 乳、恒牙釉質(zhì)及本質(zhì) 的顯微硬度，并進行了系統(tǒng)的比較研究。 而測定各類不同口腔材料硬度的試驗方法主要有布氏硬度試驗、維氏硬度試驗和努氏硬度試驗。通常布氏硬度應(yīng)用在測定金屬及合金材料的硬度方面。而不適用于測定脆性或具有彈性恢復(fù)性材料的硬度，如牙體 組織、模型石膏等，因為蘭州大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 乳恒牙的微觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)特征 初步 分析 9 鋼球容易壓碎脆性材料致使壓痕不清楚，而具有彈性恢復(fù)性材料在鋼球移除后會有一定程度的復(fù)原，導(dǎo)致所得壓痕偏差較大。維氏硬度既能用于金屬及其合金材料等硬度的測試，也可用于測定相當(dāng)脆弱材料的硬度測試，如牙體組織、合金、瓷、樹脂和其他牙修復(fù)材料之間硬度的比較 20。因此，在本實驗中，我們選擇了維氏硬度對各組天然牙的硬度進行了系統(tǒng)的測試和對比分析。見表 1 和圖 3。 恒牙釉質(zhì) 恒牙本質(zhì) 乳牙釉質(zhì) 乳牙本質(zhì)050100150200250300350400450500維氏硬度值實驗分組乳恒牙牙釉質(zhì)本質(zhì)顯微硬度對比of of 3 乳、恒牙釉質(zhì)及本質(zhì)顯微硬度 of of of 1乳 、恒牙釉質(zhì)及本質(zhì)顯微硬度 統(tǒng)計分析 分組 N 恒牙釉質(zhì)（ A） 5 恒牙本質(zhì)（ B） 5 * 乳牙釉質(zhì)（ C） 5 *# 乳牙本質(zhì)（ D） 5 *#& F= P= N：樣本量 注： *表示 、 組間 #表示 和 值； &表示 之間 圖 3 和表 1 為乳、恒牙釉質(zhì)及本質(zhì)顯微硬度變化值。顯然：對于恒牙來說，恒牙牙釉質(zhì)的硬度明顯大于恒牙牙本質(zhì)，組間單因素方差分析 總的來說，通過對乳、恒牙釉質(zhì)及本質(zhì)顯微硬度測試和對比分析，我們發(fā)現(xiàn)：恒牙釉質(zhì)有著最大的硬度，乳牙牙釉質(zhì)次之，恒牙牙本質(zhì)和乳牙牙本質(zhì)最低，并且恒牙本質(zhì)和乳牙本質(zhì)之間在其硬度方面沒有明顯的差別。恒牙因為其礦化程度高，有機物含量低于乳牙，但其硬度一般要高 于乳牙 21， 22。在實驗中我們發(fā)現(xiàn)恒牙本質(zhì)和乳牙本質(zhì)的硬度沒有明顯的差異。根據(jù)“牙體的硬度可以反映出礦化物及 P 的含量，而牙體中礦化物及 P 的含量影響著硬度的變化”這一理論 23， 24，可以推測，本實驗中所用的恒牙本質(zhì)的礦化程度以及其 的含量與乳牙本質(zhì)的礦化程度以及其 P 的含量沒有明顯差異。而一般恒牙的礦化程度和 P 的含量要高于乳牙，導(dǎo)致這一結(jié)果的原因可能是因為實驗選用的恒牙本質(zhì)是年輕恒牙或者是老年恒牙以及可能是因為實驗誤差所導(dǎo)致，甚至也可能是因為實驗牙是正常成年人的恒牙本質(zhì)，但 是所選實驗牙在未拔出之前所處的口腔環(huán)境之間存在較大的差異造成，如：因其所處的 間存在明顯差異，而牙晶體中固有的 蝕 后會被溶解，從而顯著的降低其礦化程度和 P 的含量，最終影響牙體的硬度性能，也 需 進一步研究。 、恒牙釉質(zhì)及本質(zhì)納米壓痕的對比研究 納米壓痕 測試技術(shù)也稱深度敏感壓痕技術(shù)（ 是測試材料力學(xué)性質(zhì)的方法之一，可以在納米尺度上測量材料的各種力學(xué)性質(zhì)，如載荷 性模量 (硬度 (。本實驗中使用了 納米壓痕儀，選擇動態(tài)載荷持續(xù)加載模式（見圖 4），其最大載荷為 8 m，實驗連續(xù)測量了加載力和加載深度的動態(tài)過程，從而由電腦自動繪制得到載荷 深度曲線，并通過 O&P)方法得到計算得到了四種牙體結(jié)構(gòu)的納米硬度和彈性模量 25本組測量了 10 個釉質(zhì)樣品，每個樣品進行了 10 次壓痕重復(fù)性測試。實驗結(jié)果經(jīng)過統(tǒng)計學(xué)處理，最后得到了釉質(zhì)內(nèi)各區(qū)域的納米力學(xué)性能見圖 4 蘭州大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 乳恒牙的微觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)特征 初步 分析 11 恒牙釉質(zhì) 恒牙本質(zhì) 乳牙釉質(zhì) 乳牙本質(zhì) of of 4 乳、恒牙釉質(zhì)及本質(zhì)納米壓痕 深度載荷曲線圖 恒牙釉質(zhì) 恒牙本質(zhì) 乳牙釉質(zhì) 乳牙本質(zhì)0 51 52 53 54 55 納米硬度( G P a )彈性模量( m m / m m )蘭州大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 乳恒牙的微觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)特征 初步 分析 12 of of 5 乳、恒牙釉質(zhì)及本質(zhì)納米壓痕 測試下的硬度和彈性模變化趨勢圖 of of 2乳、恒牙釉質(zhì)及本質(zhì)納米壓痕 測試下的硬度和彈性模量統(tǒng)計分析 分組 N 硬度 彈性模量 恒牙釉質(zhì)（ A） 5 恒牙本質(zhì)（ B） 5 * * 乳牙釉質(zhì)（ C） 5 *# *# 乳牙本質(zhì)（ D） 2 *#& *#& F= P= N：樣本量 注： *表示 、 組間 #表示 和 值； &表示 之間 圖 4 為乳、恒牙釉質(zhì)及本質(zhì)納米壓痕深度載荷曲線圖，圖 5 是依據(jù)圖 4 中數(shù)據(jù)通過計算后獲得的 乳、恒牙釉質(zhì)及本質(zhì)納米壓痕 測試下的硬度和彈性模變化趨勢，表 2 為 乳、恒牙釉質(zhì)及本質(zhì)納米壓痕 測試下的硬度和彈性模量統(tǒng)計分析量。從圖 5 中 乳、恒牙釉質(zhì)及本質(zhì) 的納米硬度變化趨勢可以看出：恒牙釉質(zhì)的納米硬度值最大 (乳、恒牙釉質(zhì)及本質(zhì)的顯微硬度結(jié)論。而從圖 5 中 乳、恒牙釉質(zhì)及本質(zhì)的彈性模量的變化趨勢顯示：恒牙釉質(zhì)、本質(zhì)和乳牙釉質(zhì)的彈性模均小于乳牙本質(zhì)的彈性模量，其差異具有統(tǒng)計學(xué)意義 (根據(jù) 0等基于彈性接觸理論，建立并驗證了彈性模量和硬度的理論關(guān)系，提出：在對固體材料進行壓痕實驗時，加載過程中的彈塑性局部變形決定了材料的硬 度和外力做功，而卸載過程中的彈性恢復(fù)則反映了材料局部的能量耗散和彈性模量；彈性模量與硬度在理論上不存在特定的相關(guān)性，通常認(rèn)為彈性模量隨著硬度的增大而增大的結(jié)論并不適用于所有材料；固體材料的彈性模量與硬度之間的關(guān)系取決于材料的能量耗散能力。在本實驗中，四種牙體組織光滑表面的彈性模量和其相應(yīng)的納米硬度存在著類似反比的關(guān)系。 、恒牙釉質(zhì)及本質(zhì)接觸角的對比研究 潤濕性是牙齒表面固有的一項重要指標(biāo)，牙齒的表面的濕潤性不但影響著細(xì)菌、軟垢的粘附，而且，在齲壞等需要充填時，還直接影響著充填的效果，以及對充填后 繼發(fā)齲的發(fā)生率等都會產(chǎn)生影響。因此，為了研究 乳、恒牙釉質(zhì)及本質(zhì)蘭州大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 乳恒牙的微觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)特征 初步 分析 13 濕潤性的差別，在本部分實驗中，我們分別對 乳 牙 、恒牙 的 釉質(zhì) 和牙 本質(zhì) 的接觸角進行了系統(tǒng)性的測試，并進行了系統(tǒng)的對比研究，如表 3 乳、恒牙釉質(zhì)及本質(zhì)人工唾液環(huán)境和水環(huán)境下的接觸角值和圖 6 乳、恒牙釉質(zhì)及本質(zhì)人工唾液環(huán)境和水環(huán)境下的接觸角對比圖。 乳、恒牙牙釉質(zhì)本質(zhì)水環(huán)境下接觸角對比乳、恒牙牙釉質(zhì)本質(zhì)人工唾液環(huán)境下接觸角恒牙釉質(zhì) 恒牙本質(zhì) 乳牙釉質(zhì) 乳牙本質(zhì)30405060708090100實驗分組平均接觸值of of 5 乳、恒牙釉質(zhì)及本質(zhì) 人工唾液環(huán)境和水環(huán)境下的接觸角 of of 3 乳、恒牙釉質(zhì)及本質(zhì) 人工唾液環(huán)境和水環(huán)境下的接觸角 分組 N 水 人工唾液 恒牙釉質(zhì)（ A） 10 恒牙本質(zhì)（ B） 10 * * 乳牙釉質(zhì)（ C） 10 *# *# 乳牙本質(zhì)（ D） 10 *#& *#& F= P= N：樣本量 注： *表示 、 C 和 值； #表示 和 值； &表 示 之間 人們對口腔牙齒滑潤的感覺與牙齒表面的可潤濕性有關(guān)，表面容易潤濕的牙齒表面光滑且有光澤，呈現(xiàn)為一種健康的狀態(tài)。液體在固體表面的潤濕程度通常以液體在固體表面上的靜接觸角來表征，接觸角越小，固體表 面 越容易潤濕 14。圖 6 和表 3 分別顯示 乳、恒牙釉質(zhì)及本質(zhì) 人工唾液環(huán)境和水環(huán)境下的接觸角和接蘭州大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 乳恒牙的微觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)特征 初步 分析 14 觸角值相應(yīng)的統(tǒng)計分析圖?？梢钥闯觯旱谝?，如果將四種牙體結(jié)構(gòu)（ 乳、恒牙 的牙 釉質(zhì)及 其牙 本質(zhì) ）的光滑表面與水和人工唾液所組成的接觸角進行對比研究可知，不管是恒牙的釉質(zhì)還是本質(zhì)，其與水的接觸角都要明顯大于其與人工唾液的接觸角（ 即乳牙的釉質(zhì)和本 質(zhì)對水的親和力大于恒牙相應(yīng)的釉質(zhì)和本質(zhì)，但是乳牙的釉質(zhì)和本質(zhì)對水的親和力之間沒有明顯差異；第三，在四種牙體結(jié)構(gòu)的光滑表面與水的接觸中，恒牙釉質(zhì)和本質(zhì)與人工唾液所形成的接觸角沒有明顯的差異 (P而乳牙的釉質(zhì)與水所形成的接觸角明顯小于乳牙本質(zhì)。這提示：單就恒牙的釉質(zhì)和本質(zhì)來說，其對人工唾液的親和力沒有明顯差異；而對乳牙的釉質(zhì)對水的親和力要大于乳牙本質(zhì)。 3 結(jié)論 天然恒牙釉質(zhì)的淺表層 現(xiàn)出亂而無序、無明確方向性的絞釉層結(jié)構(gòu)，恒牙本質(zhì)層的牙本質(zhì)小管并非光滑形貌，而是在牙本質(zhì)小 管 周圍還觀察到了許 多微細(xì)的孔狀結(jié)構(gòu) “牙本質(zhì)副管”，這可能與牙本質(zhì)層的過敏等現(xiàn)象相關(guān)，乳牙釉質(zhì)和本質(zhì)呈條索狀低礦化形象。乳、恒牙牙釉質(zhì)的結(jié)晶性、晶粒體積明顯大于其牙 本 質(zhì)；恒牙牙釉質(zhì)、牙本質(zhì)的結(jié)晶性、晶粒體積也均大于乳牙牙釉質(zhì)和牙本質(zhì)；牙磷灰石晶體可能同時存在多種物相，包括：羥基磷灰石、碳羥基磷灰石以及氟、氯取代的羥基磷灰石等。恒牙釉質(zhì)有著最大的硬度，乳牙牙釉質(zhì)次之，恒牙牙本質(zhì)和乳牙牙本質(zhì)最低，并且恒牙本質(zhì)和乳牙本質(zhì)之間在其硬度方面沒有明顯的差別。恒牙釉質(zhì)、本質(zhì)和乳牙釉質(zhì)的彈性模均小于乳牙本質(zhì)的彈性模量；但是恒牙釉質(zhì)、本質(zhì)和乳 牙釉質(zhì)的彈性模之間的差別不大。 乳、恒牙釉質(zhì)及本質(zhì) 接觸角及其對水和人工唾液的差異：第一，乳、 恒牙釉質(zhì)及本質(zhì) 對人工唾液的親和能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其對水的親和能力；第二，乳牙的釉質(zhì)和本質(zhì)對水的親和力大于恒牙相應(yīng)的釉質(zhì)和本質(zhì)，但是乳牙的釉質(zhì)和本質(zhì)對水的親和力之間沒有明顯差異；第三，恒牙釉質(zhì)和本質(zhì)來對人工唾液的親和力沒有明顯差異；而對乳牙的釉質(zhì)對水的親和力要大于乳牙本質(zhì)。 蘭州大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 乳恒牙的微觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)特征 初步 分析 15 參考文獻 1 皮昕 第 3 版 M民衛(wèi)生出版社 。 1994:22 韓科，陸汝鈐，呂培軍，馬瑩昊，張豪 ，王文飚 . 人類 恒牙的計算機三維建模 J1998,33(2):943 黃毅 . 人牙釉質(zhì)的微結(jié)構(gòu)納米力學(xué)性能及微摩擦磨損行為研究 .黃毅學(xué)位論文 西南交通大學(xué) 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