Сплавы драгоценных металлов. До 1950-х годов для ортодонтических целей обычно использовались сплавы драгоценных металлов, в первую очередь потому, что никакие другие материалы не выдерживали внутриротовой среды. Золото само по себе не пригодно для этих целей из-за своей мягкости, однако сплавы (которые часто содержат платину и палладий вместе с золотом и медью) могут использоваться в ортодонтии. Введение в ортодонтическую практику нержавеющей стали сделало устаревшим употребление сплавов драгоценных металлов, которые к тому же к 1970-м годам стали слишком дорогими. Лишь аппарат Crozat иногда все же изготавливают из золота, следуя оригинальному дизайну начала века (см. главу 11).
Нержавеющая сталь и сплавы кобальт-хром. С середины XX века почти все ортодонты перешли на использование нержавеющей стали или сплава кобальт-хром, обладающих схожими свойствами. Коррозионная стойкость нержавеющей стали обусловлена относительно высоким содержанием хрома. Типичная формула для ортодонтического использования представляет собой 18% хрома и 8% никеля (так что этот материал часто называют нержавеющей сталью 18—8).
Свойства проволоки из такой стали дают возможность большого количества вариаций при помощи холодной обработки и отжига. Сталь размягчается посредством отжига и закаливается посредством холодной обработки. Полностью отожженная стальная дуга обладает высокой эластичностью и деформируемостью. Лигатурные проволоки, используемые для крепления ортодонтических дуг в брекетах на зубах, изготавливаются из такой крайне мягкой проволоки. Стальные проволочные дуги предлагаются в частично отожженном состоянии, где пружинистая сила прогрессивно увеличивается за счет деформируемости. Стальные дуги с высоким уровнем пружинистой силы (степень «супер») отличаются большой хрупкостью и ломаются при сильном изгибе. Ортодонтическая стальная дуга «обычной» степени может изгибаться до получения любой формы без перелома. Если сильные изгибы не требуются, то может использоваться дуга степени «супер». Однако ее высокая стоимость и ограниченная деформируемость не оправдываются хорошими клиническими характеристиками1.
Элджилой, сплав кобальт-хром, имеет то преимущество, что поставляется в более мягком состоянии, и поэтому ему может придаваться различная форма, а затем этот материал закаливается при термический обработке. Использование нагрева значительно увеличивает силу. После термической обработки самый мягкий Элджилой приобретает качество обычной нержавеющей стали, при более твердом начальном состоянии его свойства схожи со свойствами стали марки «супер».
Сплавы никель-титан (NiTi). Первый из титановых сплавов, введенный в ортодонтическую практику в последние годы, никель-титановый сплав, продаваемый под маркой «Нитинол», — был разработан для космических программ, однако был признан крайне эффективным для клинической ортодонтии благодаря своей исключительной эластичности. В данной книге термин NiTi используется для обозначения семейства никель-титановых проволочных материалов (в некоторых других публикациях используется также термин «Нитинол»). Специальные материалы обозначаются их торговыми марками.
Сплавы NiTi обладают двумя уникальными для стоматологии качествами: фиксацией формы и суперэластичностью. Как и нержавеющая сталь и многие другие металлические сплавы, NiTi может иметь более одной формы или кристальной структуры. Мартенситовая форма существует при низких температурах, а аустенитовая — при высоких температурах. У стали и почти всех других металлов фаза изменений происходит при температурном перепаде в несколько сот градусов. Как память формы, так и суперэластичность относятся к переходной фазе в сплаве NiTi между мартенситовой и аустенитовой формами, которая наблюдается при относительно низкой переходной температуре.
Память формы связана со способностью материала «запоминать» его начальную форму после пластической деформации в мартенситовой форме. Обычно приспособлениям придается определенная форма при повышенной температуре сплава, превышающей переходную температуру между мартенситом и аустенитом. При охлаждении сплава он может быть пластически деформирован, однако при повторном нагревании восстанавливается его начальная форма. Это качество, называемое термоэластичностью, было важным при начальном применении нитинола в космических программах, но оно вряд ли может быть использовано в ортодонтических аппаратах.
После тщательных испытаний нитинол в конце 1970-х годов стал доступен стабильной мартенситовой форме для ортодонтического использования, пока без применения фазы переходных эффектов (хотя продолжались попытки использования свойства фиксации формы). Предоставляемый для ортодонтического использования нитинол исключительно эластичен, довольно прочен, однако обладает плохой деформируемостью (табл. 10-1). Другие мартенситовые сплавы, поступившие в продажу позднее («Titanal», «Lancer Pacific», «Orthonol», «Rocky Mountain»), обладают схожей силой и эластичностью, однако лучшей деформируемостью. В последующем описании семейство мартенситовых сплавов обозначено термином M-NiTi.
Таблица 10-1
