Propriétés et sélection des arcs orthodontiques

L'arc orthodontique est l'élément résilient qui, une fois inséré dans les boîtiers, génère les forces et les moments nécessaires au déplacement des dents. Son comportement dépend de l'alliage dont il est constitué, de sa forme et de sa taille en coupe transversale, ainsi que de l'ampleur de sa déflexion. La sélection d'un arc implique d'adapter ces propriétés mécaniques au stade du traitement, depuis l'alignement initial des dents encombrées jusqu'à la phase de finition.

Definition

Un arc orthodontique est l'élément ressort d'un appareil fixe dont l'alliage, la section transversale et la déflexion déterminent le comportement force-déflexion appliqué aux dents via les boîtiers.

Scope

Ce sujet aborde la science des matériaux et la mécanique des arcs orthodontiques : les principaux alliages (acier inoxydable, cobalt-chrome, nickel-titane, bêta-titane), les propriétés de rigidité, de retour élastique (springback), de formabilité et d'étendue (range), la signification de la superélasticité, et la logique de la séquence des arcs tout au long du traitement. Il s'agit d'une description de référence des propriétés, et non d'un guide de sélection spécifique au patient.

Core questions

• Quels alliages sont utilisés pour les arcs orthodontiques et comment leurs propriétés mécaniques diffèrent-elles ?
• Que signifient la rigidité, le retour élastique (springback) et la formabilité pour le comportement clinique des arcs ?
• Qu'est-ce que la superélasticité et pourquoi est-elle pertinente pour les arcs en nickel-titane ?
• Quelle est la logique de la progression des arcs initiaux aux arcs de travail et de finition ?

Key concepts

• Arcs en acier inoxydable et cobalt-chrome
• Arcs en nickel-titane (NiTi)
• Arcs en bêta-titane (TMA)
• Rigidité (taux de charge-déflexion)
• Retour élastique (springback) et étendue de travail
• Superélasticité et mémoire de forme
• Section transversale de l'arc : ronde versus rectangulaire
• Séquence des arcs (initial, de travail, de finition)

Mechanisms

Lorsqu'un arc orthodontique est défléchi pour s'engager dans un boîtier mal aligné, il emmagasine de l'énergie de déformation élastique et restitue une force en revenant à sa forme passive. La quantité de force par unité de déflexion (rigidité) dépend du module d'élasticité du fil et de sa géométrie en coupe transversale. Ainsi, un clinicien peut faire varier la force soit en changeant d'alliage, soit en modifiant la taille du fil. L'acier inoxydable offre une rigidité et une formabilité élevées ; le nickel-titane présente une faible rigidité et une grande étendue de travail, et le NiTi superélastique délivre une force relativement constante sur une large plage de déflexion grâce à une transformation de phase induite par la contrainte ; le bêta-titane occupe une position intermédiaire avec une bonne formabilité et soudabilité (Burstone & Goldberg, 1980 ; Burstone, 1981 ; Kusy, 1982 ; Pandis & Bourauel, 2010). Cette gamme de propriétés constitue la base de l'utilisation de fils flexibles au début et de fils rectangulaires plus rigides par la suite (Proffit, 2018).

Clinical relevance

La connaissance des propriétés des arcs orthodontiques explique pourquoi différents arcs sont utilisés à différents stades et sous-tend la manière dont les appareils et les matériaux sont comparés dans la recherche. Cette entrée décrit le comportement des matériaux à des fins de référence et d'éducation et ne constitue pas une base pour la sélection d'un arc spécifique pour un patient donné.

Evidence & guidelines

La caractérisation des alliages d'arcs orthodontiques repose sur des essais de matériaux et des études mécaniques plutôt que sur des essais cliniques de résultats ; des travaux fondamentaux ont établi les propriétés du bêta-titane et le comportement comparatif du NiTi et d'autres alliages (Burstone & Goldberg, 1980 ; Kusy, 1982), et des revues ultérieures ont décrit la signification clinique de la superélasticité (Pandis & Bourauel, 2010).

History

Les premiers appareils fixes utilisaient des fils en métaux précieux, puis en acier inoxydable. L'introduction des alliages nickel-titane a apporté la mémoire de forme et le comportement superélastique en orthodontie, et la description du bêta-titane par Burstone et Goldberg (1980) a ajouté une option formable et de rigidité intermédiaire. Le concept d'orthodontie à module variable de Burstone (1981) a formulé l'idée de choisir parmi les alliages pour contrôler la force, ce qui reste central dans la séquence des arcs.

Debates

Quelle est la pertinence clinique de la superélasticité ?

Le NiTi superélastique délivre un plateau de force relativement plat lors des tests en laboratoire, mais la mesure dans laquelle cela se traduit par des avantages cliniques par rapport au NiTi conventionnel est débattue et dépend des conditions en bouche.

Key figures

• Charles J. Burstone
• Robert P. Kusy

Seminal works

• burstone-beta-1980
• burstone-1981
• kusy-1982

Frequently asked questions

Pourquoi différents arcs orthodontiques sont-ils utilisés à différentes étapes du traitement ?

Les arcs flexibles et de faible rigidité, tels que ceux en nickel-titane, sont généralement utilisés au début pour aligner les dents encombrées avec des forces légères et continues, tandis que les arcs rectangulaires plus rigides sont utilisés plus tard pour contrôler la position des racines et la finition, reflétant leurs propriétés mécaniques différentes.

Qu'est-ce qu'un arc superélastique ?

Il s'agit d'un arc en nickel-titane qui, grâce à une transformation de phase induite par la contrainte, peut délivrer une force relativement constante sur une large plage de déflexion, contrairement aux arcs élastiques conventionnels dont la force diminue progressivement à mesure qu'ils se déchargent.