Дуга в ортодонтии — это проволока , соответствующая альвеолярной или зубной дуге , которая может использоваться с зубными скобами в качестве источника силы для исправления неровностей положения зубов . Дугу также можно использовать для поддержания существующего положения зубов; в этом случае она имеет ретенционную цель. [1]
Ортодонтические дуги могут быть изготовлены из нескольких сплавов , чаще всего из нержавеющей стали , никель-титанового сплава (NiTi) и бета-титанового сплава (состоящего в основном из титана и молибдена ).
Благородные металлы, такие как золото, платина, иридий, серебро и их сплавы, использовались в ортодонтии на ранних этапах благодаря своей хорошей коррозионной стойкости. Некоторые из других качеств, которыми обладали эти сплавы, включали высокую пластичность, переменную жесткость (при нагревании), высокую упругость и простоту пайки. Недостатки этих сплавов: меньшая эластичность, меньшая прочность на разрыв и большая стоимость. Состав как платины, так и палладия повышал температуру плавления сплава и делал его устойчивым к коррозии. Медный материал, наряду с холодной обработкой материала, придавал сплаву прочность. Состав сплава проволоки из благородных металлов был следующим: золото (55%-65%), платина (5-10%), палладий (5-10%), медь (11-18%) и никель (1-2%). Этот состав был похож на состав литейных сплавов золота типа IV. Эдвард Энгл впервые представил немецкое серебро в ортодонтии в 1887 году, когда он попытался заменить благородные металлы в этой практике. В то время Джон Наттинг Фаррар осудил Энгла за использование материала, который приводил к изменению цвета во рту. Затем в 1888 году он начал изменять состав сплава вокруг немецкого серебра . Однако состав Энгла было чрезвычайно трудно воспроизвести, и поэтому использование сплавов на основе серебра не стало популярным в ортодонтии. Энгл также был известен тем, что использовал такие материалы, как резина, вулканит , рояльная проволока и шелковая нить. [2]
В 1929 году нержавеющая сталь была введена для использования в производстве приспособлений. Это был первый материал, который действительно заменил использование благородных сплавов в ортодонтии. Сплавы стальной проволоки, по сравнению с благородными металлами, были относительно дешевле. Они также имели лучшую формуемость и могли легко использоваться для пайки и сварки для изготовления сложных ортодонтических приспособлений. [3] Сплавы нержавеющей стали относятся к аустенитному типу «18-8», которые содержат хром (17-25%), никель (8-25%) и углерод (1-2%). [4] [5] Хром в этом сплаве нержавеющей стали образует тонкий оксидный слой, который блокирует диффузию кислорода в сплав и обеспечивает коррозионную стойкость этого сплава. Энгл использовал нержавеющую сталь в последний год своей практики в ортодонтии. Он использовал ее в качестве лигатурной проволоки во рту своего пациента. В то время Эмиль Хербст был главным противником сплавов на основе нержавеющей стали. По его словам, он предпочитал использовать благородные сплавы вместо нержавеющей стали. К 1950 году сплав нержавеющей стали серии 300 использовался большинством ортодонтов в Соединенных Штатах, поскольку европейские ортодонты считали целесообразным использование функциональных приспособлений, таких как устройство Activator, при неправильном прикусе у пациентов. [ необходима цитата ]
Дуги из нержавеющей стали обладают высокой жесткостью , низкой упругостью, коррозионной стойкостью, малым диапазоном и хорошей формуемостью. Эти дуги часто дешевле других и могут быть легко использованы в качестве «рабочих» дуг в ортодонтическом лечении. Закрытие пространства после удаления зубов часто осуществляется путем помещения этих дуг в рот.
Этот тип нержавеющей стальной дуги состоит из нескольких 0,008-дюймовых проволок SS, скрученных вместе. Существует 3 типа: коаксиальный, плетеный и/или скрученный. Коаксиальный тип дуги включает 6 нитей по 0,008 дюйма, которые скручены вместе. Плетеная дуга включает 8 нитей, а скрученная дуга включает 3. Эти проволоки могут обеспечивать как круглую, так и прямоугольную форму нержавеющей стали. Свойства этих проволок радикально отличаются от свойств традиционных нержавеющих стальных дуг. Они имеют низкую жесткость и могут использоваться для начального выравнивания и этапа выравнивания в ортодонтии. Однако из-за их более низкого предела упругости они могут легко деформироваться под действием любой другой силы, например пищи. [6]
Артур Дж. Уилкок вместе с Рэймондом Беггом создали «австралийскую дугу» в 1940-х годах в Австралии . Он был металлургом из Виктории, Австралия . Эта дуга широко использовалась в так называемой технике Бегга. Бегг искал проволоку из нержавеющей стали, которая была бы легкой, гибкой и оставалась активной в течение длительного времени во рту. Проволока обладала высокой упругостью и прочностью и подвергалась термической обработке. Первоначальный размер произведенной проволоки составлял 0,018 дюйма. [7] Эти проволоки часто используются при лечении глубоких прикусов из-за их повышенной устойчивости к постоянной деформации. [8] Проволока состоит из железа (64%), хрома (17%), никеля (12%) и других.
В 1950-х годах кобальт-хромовый сплав начал использоваться в ортодонтии. Rocky Mountain Orthodontics впервые начала продавать кобальт-хромовый сплав под названием Elgiloy в 1950-х годах. Именно Elgin National Watch Company представила этот сплав, состоящий из кобальта (40%), хрома (20%), железа (16%) и никеля (15%). Elgiloy предлагал повышенную упругость и прочность, однако его жесткость была слабой. Эти типы проволок по-прежнему продаются как сплавы, известные как Remaloy, Forestaloy, Bioloy, Masel и Elgiloy. Однако их использование сократилось во всей области ортодонтии из-за того, что в сегодняшнем лечении не требуются сложные изгибы проволок. [9]
Elgiloy доступен в четырех уровнях упругости. Blue Elgiloy (мягкий), Yellow Elgiloy (пластичный), Green Elgiloy (полуупругий) и Red Elgiloy (упругий).
Сплав NiTi был разработан в 1960 году Уильямом Ф. Бюлером, который работал в Лаборатории военно-морского вооружения в Силвер-Спрингс, штат Мэриленд . Название Нитинол произошло от Никель (Ni), Титан (Ti), Лаборатория военно-морского вооружения (nol). Первый никель-титановый (NiTi) ортодонтический сплав, представленный Андресоном. Этот сплав был основан на исследованиях, проведенных Бюлером. С момента своего появления проволоки, изготовленные из сплавов Niti, стали важной частью ортодонтического лечения. В состав проволоки входит 55% никеля и 45% титана. Первый никель-титановый ортодонтический сплав проволоки был продан корпорацией Unitek, которая сейчас известна как 3M Unitek. Эти сплавы имеют низкую жесткость, сверхэластичность, высокую упругость, большой диапазон упругости и были хрупкими. Первоначальные проволоки Niti не имели эффекта памяти формы из-за холодной обработки проволоки. Таким образом, эти проволоки были пассивными и рассматривались как мартенситно-стабилизированный сплав.
Псевдоупругие дуги Niti были запущены в коммерческую эксплуатацию в 1986 году и были известны как японские NiTi и китайские NiTi . Японские дуги Niti были впервые произведены компанией Furukawa Electric Co в 1978 году. Впервые об их использовании в ортодонтии сообщили Миура и др. [10] Японский сплав был продан как Sentalloy . Активируемые при нагревании сплавы NiTi стали популярными и коммерчески доступными в 1990-х годах. [11] Китайские дуги Niti также были разработаны в 1978 году доктором Хуа Чэн Тьеном в исследовательском институте в Пекине, Китай . Впервые об этой проволоке в ортодонтической литературе сообщил доктор Чарльз Берстоун . Эти сплавы являются аустенитно-активными сплавами, и переход из аустенитной фазы в мартенситную фазу происходит из-за контакта проволоки с силой.
В 1994 году корпорация Ormco представила этот сплав. Этот сплав был разработан при помощи Рохита Сачдева и Сучио Миясаки. Первоначально он был доступен в трех формах температурного перехода: суперэластичный (CuNiTi 27 °C), термически активируемый (CuNiTi 35 °C) и (CuNiTi 40 °C). Этот сплав состоит из никеля, титана, меди (5%) и хрома (0,2% - 0,5%). [12] Добавление меди приводит к более определенным температурам перехода в этом сплаве. [13]
Известно, что проволоки Niti обладают уникальным свойством памяти формы. Проволоки Niti могут существовать в двух формах, известных как аустенитная и мартенситная . Температурная фаза, известная как диапазон температурного перехода (TTR), служит для определения этих ранних фаз проволоки Niti. Ниже температуры TTR кристаллы проволоки Niti существуют в мартенситной форме, а выше TTR кристаллы существуют в аустенитной форме. Аустенитная форма возникает при высоких температурах, низких напряжениях, а мартенситная фаза возникает при низких температурах и высоких напряжениях. Аустенитная форма имеет объемно-центрированную кубическую (ОЦК) структуру, а мартенситная имеет искаженную моноклинную, триклинную или гексагональную структуру. Проволока изготавливается и изготавливается при температурах, которые существуют выше TTR. Когда проволока нагревается выше этой температуры, она запоминает свою первоначальную форму и соответствует ей. Поэтому это свойство проволоки известно как сплав с памятью формы . [14]
Градуированные термодинамические дуги обладают разным TTR на разных сегментах дуг (фронтальные, премолярные и молярные), что соответствует соответственно фронтальным, премолярным и молярным областям зубной дуги. Фронтальные сегменты обладают самой высокой температурой перехода, за ними следуют премолярные сегменты. Самые низкие температуры перехода были зарегистрированы для молярных сегментов. [15]
Известно, что проволоки Niti обладают еще одним уникальным свойством, известным как суперэластичность. Это «резиноподобное» поведение, присущее сплаву Niti с памятью формы. Суперэластичные проволоки Niti обладают превосходной пружинистостью по сравнению с другими проволоками Niti. Они также могут обеспечивать постоянную силу при большом прогибе проволоки. [16]
Чистый титан может существовать в двух фазах: альфа и бета. Альфа-фаза представляет низкую температуру (ниже 885 °C), а бета-фаза представляет высокую температуру (выше 885 °C). Чарльз Дж. Берстоун и доктор Голдберг разработали β-титан, когда они соединили молибден с чистым титаном . [17] Они разработали этот сплав, чтобы позволить этим проволокам производить более низкие биомеханические силы по сравнению с проволоками из нержавеющей стали и кобальт-хром-никеля. Они обладают лучшей формуемостью и упругостью, чем проволоки из нержавеющей стали. Таким образом, этот сплав стал известен как сплав бета-титана. Он состоит из титана (79%), молибдена (11%), циркония (6%) и олова (4%). Этот сплав известен в торговле под названием ТМА или сплав титана и молибдена . [18] Этот сплав не содержит никеля и может использоваться у пациентов, имеющих аллергию на никель. Проволоки TMA имеют шероховатую поверхность и создают наибольшее трение из всех проволок, используемых в ортодонтии, что было обнаружено в исследовании, проведенном Кьюси и др. в 1989 году. [19]
Этот тип дуги представляет собой марку бета-титана.
Проволока, используемая на этом начальном этапе ортодонтического лечения, должна иметь низкую жесткость, высокую прочность и большой рабочий диапазон. Идеальная проволока для использования на этом этапе лечения — это никель-титановые дуги. Низкая жесткость позволит создавать небольшие силы, когда проволока входит в пазы брекетов зубов. Высокая прочность предотвратит любую постоянную деформацию, когда проволока входит в зубы, которые сильно скучены. [20]
Имеются данные, показывающие, что многожильные сверхэластичные проволоки NiTi могут вызывать большее перемещение зубов, чем одножильные сверхэластичные проволоки NiTi при использовании в качестве первой дуги в фиксированном («рельсовом») брекете. [21] [ требуется обновление ] Использование многожильной нержавеющей стали по сравнению с сверхэластичными NiTi не имеет заметной разницы в боли, испытываемой носителем. В настоящее время требуются дополнительные исследования для определения превосходства материала дуги с точки зрения скорости выравнивания, времени выравнивания, боли и резорбции корня. [21]