Свойства и выбор ортодонтических дуг

Ортодонтическая дуга — это упругий элемент, который при установке в брекеты создает силы и моменты, перемещающие зубы. Ее поведение зависит от сплава, из которого она изготовлена, формы и размера поперечного сечения, а также от степени ее изгиба. Выбор дуги означает сопоставление этих механических свойств со стадией лечения, от начального выравнивания скученных зубов до завершения.

Definition

Ортодонтическая дуга — это пружинящий элемент несъемного аппарата, сплав, поперечное сечение и степень изгиба которого определяют зависимость «сила-деформация», передаваемую зубам через брекеты.

Scope

Эта тема охватывает материаловедение и механику ортодонтических дуг: основные сплавы (нержавеющая сталь, кобальт-хром, никель-титан, бета-титан), свойства жесткости, пружинящих свойств, формуемости и рабочего диапазона, значение сверхэластичности и логику последовательности использования дуг на протяжении лечения. Это справочное описание свойств, а не руководство по выбору для конкретного пациента.

Core questions

• Какие сплавы используются для ортодонтических дуг и чем отличаются их механические свойства?
• Что означают жесткость, пружинящие свойства (рабочий диапазон) и формуемость для клинического поведения дуги?
• Что такое сверхэластичность и почему она важна для никель-титановых дуг?
• Какова логика перехода от начальных к рабочим и завершающим дугам?

Key concepts

• Дуги из нержавеющей стали и кобальт-хрома
• Никель-титановые (NiTi) дуги
• Бета-титановые (TMA) дуги
• Жесткость (скорость нагрузки-деформации)
• Пружинящие свойства и рабочий диапазон
• Сверхэластичность и память формы
• Поперечное сечение дуги: круглое против прямоугольного
• Последовательность использования дуг (начальные, рабочие, завершающие)

Mechanisms

Когда ортодонтическая дуга изгибается для фиксации в неправильно расположенном брекете, она накапливает упругую энергию деформации и возвращает силу по мере восстановления своей пассивной формы. Величина силы на единицу деформации (жесткость) зависит от модуля упругости дуги и от геометрии ее поперечного сечения, поэтому клиницист может варьировать силу, изменяя либо сплав, либо размер дуги. Нержавеющая сталь обладает высокой жесткостью и формуемостью; никель-титан обеспечивает низкую жесткость и большой рабочий диапазон, а сверхэластичный NiTi создает относительно постоянную силу в широком диапазоне деформации за счет фазового превращения, индуцированного напряжением; бета-титан занимает промежуточное положение с хорошей формуемостью и свариваемостью (Burstone & Goldberg, 1980; Burstone, 1981; Kusy, 1982; Pandis & Bourauel, 2010). Этот диапазон свойств является основой для использования гибких дуг на ранних этапах и более жестких прямоугольных дуг на более поздних этапах (Proffit, 2018).

Clinical relevance

Знание свойств ортодонтических дуг объясняет, почему разные дуги используются на разных этапах, и лежит в основе сравнения аппаратов и материалов в исследованиях. Данная статья описывает поведение материалов для справки и обучения и не является основой для выбора конкретной дуги для индивидуального пациента.

Evidence & guidelines

Характеристика сплавов для ортодонтических дуг основывается на материаловедческих испытаниях и механических исследованиях, а не на клинических испытаниях результатов; фундаментальные работы установили свойства бета-титана и сравнительное поведение NiTi и других сплавов (Burstone & Goldberg, 1980; Kusy, 1982), а более поздние обзоры описали клиническое значение сверхэластичности (Pandis & Bourauel, 2010).

History

В ранних несъемных аппаратах использовались дуги из драгоценных металлов, а затем из нержавеющей стали. Введение никель-титановых сплавов принесло в ортодонтию память формы и сверхэластичное поведение, а описание бета-титана Берстоуном и Голдбергом (1980) добавило вариант с хорошей формуемостью и промежуточной жесткостью. Концепция ортодонтии с переменным модулем упругости Берстоуна (1981) сформулировала идею выбора между сплавами для контроля силы, что остается центральным в последовательности использования дуг.

Debates

Насколько клинически значима сверхэластичность?

Сверхэластичный NiTi обеспечивает относительно плоское плато силы при лабораторных испытаниях, но насколько это полностью преобразуется в клинические преимущества по сравнению с обычным NiTi, является предметом дискуссий и зависит от условий в полости рта.

Key figures

• Charles J. Burstone
• Robert P. Kusy

Seminal works

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

Frequently asked questions

Почему на разных этапах лечения используются разные ортодонтические дуги?

Гибкие дуги с низкой жесткостью, такие как никель-титановые, обычно используются на ранних этапах для выравнивания скученных зубов с помощью легких непрерывных сил, в то время как более жесткие прямоугольные дуги используются позже для контроля положения корней и завершения лечения, что отражает их различные механические свойства.

Что такое сверхэластичная дуга?

Это никель-титановая дуга, которая за счет фазового превращения, индуцированного напряжением, может обеспечивать относительно постоянную силу в широком диапазоне деформации, в отличие от обычных эластичных дуг, сила которых неуклонно снижается по мере разгрузки.