Материалы для ортодонтических дуг

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