Кіріспе
Тіс тіреулерінде қолданылатын сым
Ортодонтиядағы аркалық сым – тіс доғасының пішініне сәйкес келетін сым, ол тіс тіреулерімен бірге тістердің орналасуындағы бұрыс жағдайларды түзету үшін күш көзі ретінде қолданылады. Аркалық сым тістердің қалыптасқан орналасуын сақтау үшін де пайдаланылуы мүмкін; мұндай жағдайда оның міңдеу мақсаты болады. Ортодонтиялық аркалық сымдар әртүрлі қорытпалардан жасалуы мүмкін, ең көп қолданылатыны – тот баспайтын болат, никель-титан қорытпасы (NiTi) және бета-титан қорытпасы (негізінен титан мен молибденнен тұрады).
Асыл металл қорытпасы
Алтын, платина, иридий, күміс және олардың қорытпалары жақсы коррозияға төзімділігі болғандықтан ортодонтия саласында ерте қолданылды. Бұл қорытпалардың басқа да қасиеттері – жоғары созылғыштық, жылумен өзгертілетін қаттылық, жоғары серпімділік және оңай дәнекерленуі. Бұл қорытпалардың кемшіліктері: икемділіктің аздығы, керілу беріктігінің төмендігі және жоғары құны. Платина мен палладийдің құрамы қорытпаның балқу температурасын көтеріп, коррозияға төзімділігін арттырды. Мыс және материалды салқындата өңдеу қорытпаға беріктік сыйлады. Асыл металлдан жасалған сымдардың құрамы: алтын (55-65%), платина (5-10%), палладий (5-10%), мыс (11-18%) және никель (1-2%) болды. Бұл құрам IV типті алтын құю қорытпаларына ұқсас еді. Эдвард Энгл 1887 жылы ортодонтияда алғаш рет неміс күмісін қолданды, ол осы салада асыл металдарды алмастыруға тырысты. Сол кезде Джон Наттинг Фаррар Энглді ауызда түс өзгертуге себеп болатын материалды пайдаланғаны үшін сынады. 1888 жылы ол неміс күмісінің құрамын өзгертуге кірісті. Дегенмен, Энглдің құрамын қайта жасау өте қиын болды, сондықтан күміс негізіндегі қорытпалар ортодонтияда кеңінен таралмады. Энгл резеңке, вулканит, фортепиано сымы және жібек жіп сияқты материалдарды да қолданғаны белгілі.
Дәнекерленген металл
1929 жылы тұтқышсыз болаттан жасалған бұйымдар электр құрылғыларын жасау үшін қолданыла бастады. Бұл ортодонтияда асыл қорытпаларды толыққанды алмастырған алғашқы материал болды. Болат сым қорытпалары асыл металдарға қарағанда салыстырмалы түрде арзан болды. Сонымен қатар, олардың пішінделу қабілеті жақсырақ болды және күрделі ортодонтиялық құрылғыларды жасау үшін оларды дәнекерлеуге және жапырып дәнекерлеуге ыңғайлы жағдай жасалды. Тұтқышсыз болат қорытпалары "18 8" аустениттік типіне жатады, олардың құрамында хром (17-25%), никель (8-25%) және көміртек (1-2%) бар. Бұл тұтқышсыз болат қорытпасындағы хром тотығуға төзімділік қасиетін қамтамасыз ететін жұқа оксид қабатын құрайды, ол қорытпаға оттектің сіңуіне кедергі келтіреді. Энгл ортодонтиямен айналысқан соңғы жылында тұтқышсыз болатты пайдаланған. Ол оны науқас аузында лигатура сымы ретінде қолданды. Ол кезде Эмиль Гербст тұтқышсыз болат негізіндегі қорытпалардың басты қарсыласы болды. Оның пікірінше, ол тұтқышсыз болаттан гөрі асыл қорытпаларды пайдалануды ұнатты. 1950 жылға қарай АҚШ-тағы ортодонттардың көпшілігі 300 сериялы тұтқышсыз болат қорытпасын қолданды, ал еуропалық ортодонттар пациенттердің бұрыс тістік орналасуында Активатор сияқты функционалдық құрылғыларды қолдануға сенді. Тұтқышсыз болаттан жасалған доға сымдарының қатаңдығы жоғары, серпімділігі төмен, коррозияға төзімді, қысқа аралықта жұмыс істеуге және пішінделуге жақсы мүмкіндік береді. Бұл сымдар көбінесе басқа доға сымдарынан арзан және оларды ортодонтиялық емдеу кезінде "жұмыс істейтін" доға сымдары ретінде қолдануға болады. Экстракциядан кейін кеңістікті жабу көбінесе осы доға сымдарын ауызға орналастыру арқылы жүзеге асырылады.
Көп жіктік болаттан жасалған аркалы сымдар
Бұл типтегі тот баспайтын болаттан жасалған арка сымы бірнеше 0,008 дюймдік SS сымдардың бірге оралғаннан тұрады. Олардың 3 түрі бар: коаксиалды, тоқыма және бұрылған. Коаксиалды арка сымы 6 жіптен тұрады, олар 0,008 дюймдік және бірге оралған. Тоқыма арка сымы 8 жіптен, ал бұрылған арка сымы 3 жіптен жасалған. Бұл сымдар дөңгелек немесе тіктөртбұрышты пішінді тот баспайтын болат сым түрінде болуы мүмкін. Бұл сымдардың қасиеттері дәстүрлі тот баспайтын болат арка сымдарынан едәуір өзгеше. Олардың иілгіштігі төмен, сондықтан оларды ортодонтияда бастапқы деңгейлеу және туралау кезеңінде қолдануға болады. Дегенмен, олардың төмен серпімділік шегі болғандықтан, тамақ сияқты басқа күш әсер еткен жағдайда оңай деформациялануы мүмкін.
Австралиялық қақпақ сым
Артур Дж. Вилкок, Реймонд Беггпен бірге 1940 жылдары Австралияда "Австралиялық арка сымын" жасады. Ол Австралияның Виктория штатынан шыққан металлург болды. Бұл арка сымы "Бегг техникасы" деп белгілі әдісте кеңінен қолданылды. Бегг ауызда ұзақ уақыт бойы активтілігін сақтайтын, жеңіл, иілгіш, тот баспайтын болат сымды іздеді. Сымның жоғары серпімділігі мен беріктігі болды және оған ыстықпен қайнатылды. Алғашқы өндірілген сымның өлшемі 0,018 дюймді құрады. Бұл сымдар тұрақты деформацияға қарсы жоғары кедергісі болғандықтан, терең тістеуді емдеуде жиі қолданылады. Сымның құрамында темір (64%), хром (17%), никель (12%) және басқа элементтер бар.
Кобальт-хромды аркалы сым
1950 жылдары кобальт-хром қорытпасы ортодонтияда қолданыла бастады. Рокки Маунтин Ортодонтиясы алғаш рет 1950 жылдары кобальт-хром қорытпасын Эльгилой деп сатуға көшті. Бұл қорытпаны – кобальттан (40%), хромнан (20%), темірден (16%) және никельден (15%) тұратын құрамын – Elgin National Watch Company ұсынды. Эльгилой беріктігі мен күшін арттырды, алайда, оның иілгіштігі жеткіліксіз болды. Осы типтегі сымдар қазір де Ремалой, Форесталой, Биолой, Масел және Эльгилой аттарымен қорытпа ретінде сатылуда. Дегенмен, қазіргі емдеулерде сымды күрделі иіп түзетудің қажеті болмағандықтан, олардың қолданылуы ортодонтия саласында азайды. Эльгилой төрт деңгейдегі иілгіштікпен қол жетімді: Көк Эльгилой (жұмсақ), Сары Эльгилой (икемді), Жасыл Эльгилой (жартылай икемді) және Қызыл Эльгилой (күшті икемді).
Никель-титан (Нити) аркалық сым
NiTi қорытпасы 1960 жылы Мэриленд штатының Сильвер-Спрингс қаласындағы Әскери-теңіз орнатылысы зертханасында (Naval Ordnance Laboratory) жұмыс істеген Уильям Ф. Бюлер жасады. Нитинол атауы Никель (Ni), Титан (Ti) және Әскери-теңіз орнатылысы зертханасының (nol) аббревиатурасынан құралған. Андерсон ұсынған алғашқы никель-титан (NiTi) ортодонтиялық қорытпасы. Бұл қорытпа Бюлердің жүргізген зерттеулеріне негізделген. NiTi қорытпасынан жасалған сымдар енгізілгеннен бері ортодонтиялық емдеудің маңызды бөлігіне айналды. Сымның құрамында 55% никель және 45% титан бар. Алғашқы никель-титан ортодонтиялық сым қорытпасын қазір 3M Unitek деп аталатын Unitek корпорациясы сатты. Бұл қорытпалар төмен қаттылыққа, суперэластикалық қасиеттерге, жоғары серпімділікке, кең эластикалық диапазонға ие және кейбір жағдайларда жұмсақ болды. Бастапқы NiTi сымдары сымды суық өңдеу салдарынан пішін жады әсерін көрсетпеді. Сондықтан бұл сымдар пассивті болып саналды және Мартензиттік тұрақтандырылған қорытпа ретінде қарастырылды. Псевдоэластикалық NiTi аркалық сымдары 1986 жылы коммерциялық өнім ретінде ұсынылды және жапондық NiTi және қытайлық NiTi деп белгіленді. Жапондық NiTi аркалық сымдарын алғаш рет 1978 жылы Furukawa Electric Co. өндірді. Ол алғаш рет Миура және авторлар тобы ортодонтияда қолданылуы туралы хабарлады. Жапон қорытпасы Sentalloy деген атпен сатылды. Жылумен белсендірілген NiTi қорытпалары 1990 жылдары кең таралды және коммерциялық түрде қолжетімді болды. Қытайлық NiTi сымдарын 1978 жылы Қытайдың Пекин қаласындағы ғылыми-зерттеу институтында доктор Хуа Ченг Тьен жасады. Бұл сым туралы алғаш рет ортодонтия әдебиетінде доктор Чарльз Берстон жариялады. Бұл қорытпалар аустениттік белсенді қорытпалар болып табылады және сымға түсетін күш әсерінен аустениттік фазадан мартензиттік фазаға өту жүзеге асырылады.
Мыс, никель-титан қорытпасы
1994 жылы Ormco корпорациясы бұл қорытпаны таныстырды. Бұл қорытпа Рохит Сачдева мен Сучио Миясакидің қатысуымен әзірленді. Алғашқыда ол үш температуралық түрде қолжеткілі болды: суперэластикалық (CuNiTi 27 °C), жылумен белсендірілетін (CuNiTi 35 °C) және (CuNiTi 40 °C). Бұл қорытпаның құрамында никель, титан, мыс (5%) және хром (0,2% - 0,5%) бар. Мыс қосылуы осы қорытпада температуралық өтулердің анықтығын арттырады.
Пішін жады
Нити сымдарының ерекше пішін жады қасиеті бар екені белгілі. Нити сымдары аустениттік және мартенситтік деп аталатын екі түрде кездесе алады. Температуралық өту диапазоны (TTR) деп аталатын температуралық фаза, Нити сымының бұл фазаларын анықтайды. TTR температурасынан төменде Нити сымдарының кристалдары мартенситтік формада, ал TTR-дан жоғарыда кристалдар аустениттік формада болады. Аустениттік форма жоғары температурада және төмен кернеуде пайда болады, ал мартенситтік фаза төмен температурада және жоғары кернеуде пайда болады. Аустениттік форманың денеорталық кубикалық (BCC) құрылымы бар, ал мартенситтік форманың бұрмаланған моноклиникалық, триклиникалық немесе гексагональды құрылымы бар. Сым TTR температурасынан жоғары температурада өндіріледі және өңделеді. Сым осы температурадан жоғары қызған кезде өзінің бастапқы пішінін есте сақтап, оған қайта оралады. Сондықтан, сымның бұл қасиеті пішін жады қорытпасы деп аталады. Градиенттік термодинамикалық арка сымдары арка сымының әртүрлі сегменттерінде (алдыңғы, премолярлық және молярлық) әртүрлі TTR-ға ие, бұл тиісінше тіс қанатының алдыңғы, премолярлық және молярлық аймақтарына сәйкес келеді. Алдыңғы сегменттерде ең жоғары өту температурасы байқалады, одан кейін премолярлық сегменттерде. Молярлық сегменттер үшін ең төменгі өту температурасы тіркелген.
Артық сыйымдылық
Нити сымдарының суперэластичность деп аталатын тағы бір ерекше қасиеті бар. Бұл Niti пішінін жадта сақтау қорытпасына тән "резеңке тәрізді" мінез-құлық. Суперэластикалық Нити сымдары басқа Нити сымдарымен салыстырғанда керемет серпімділікке ие. Олар сымның үлкен иілуі кезінде де тұрақты күш түсіре алады.
Бета-титан (TMA) аркалы сым
Таза титан екі фазада болуы мүмкін: Альфа және Бета. Альфа фазасы төмен температураны (885 °C-тан төмен) білдіреді, ал бета фазасы жоғары температураны (885 °C-тан жоғары) білдіреді. Чарльз Дж. Берстон және доктор Голдберг молибденді таза титанмен біріктірген кезде β титанды жасады. Олар осы қорытпаны жасау арқылы, осы сымдардың тот баспайтын болат және кобальт-хром-никель сымдарымен салыстырғанда, төмен биомеханикалық күштер тудыруына мүмкіндік берді. Олар тот баспайтын болат сымдарына қарағанда жақсы пішінделуге және серпімділікке ие. Осылайша бұл қорытпа Бета-Титан қорытпасы деп аталды. Оның құрамында титан (79%), молибден (11%), цирконий (6%) және қалайы (4%) бар. Бұл қорытпа коммерциялық түрде TMA немесе Титан-Молибден қорытпасы деген атпен танымал. Бұл қорытпада никель жоқ, сондықтан оны никельге аллергиясы бар пациенттерге қолдануға болады. Куси және авторлардың 1989 жылы жүргізген зерттеуі көрсеткендей, TMA сымдарының беті дөңгелек және ортодонтияда қолданылатын барлық сымдардың ішінде ең көп үйкеліс тудырады.
Коннектикут жаңа аркалы сым (CNA)
Бұл аркалы сым бета-титаннан жасалған бір марка.
Тегістеу және сәйкестендіру
Ортодонтиялық емдеудің осы бастапқы кезеңінде қолданылатын сымдардың иілгіштігі төмен, беріктігі жоғары және ұзақ қызмет ету қабілеті болуы керек. Осы емдеу кезеңіндегі ең тиімді сымдар – никель-титан аркалық сымдар. Төмен иілгіштік сым тістердің брекеттеріне орналасқанда аз күш түсіруге мүмкіндік береді. Жоғары беріктік сым тығыз орналасқан тістерге орналасқанда тұрақты деформацияға ұшырамайды. Бірнеше жіптен тұратын суперэластикалық NiTi сымдары бекітілген (тістік рельс) тірек құрылғысының алғашқы аркасы ретінде қолданылғанда, бір жіптен тұратын суперэластикалық NiTi сымдарына қарағанда тістердің қозғалысын жақсартады деген дәлелдер бар. Көп жіпті тот баспайтын болатты және суперэластикалық NiTi сымдарын қолданудың пайдаланушы сезінетін ауырсынуға ешқандай айқын әсері жоқ. Қазіргі таңдағыда, тістердің түзулану жылдамдығы, түзулануға жету уақыты, ауырсыну және тамырдың сіңірілуі тұрғысынан аркалық сым материалдарының қайсысы артық екенін анықтау үшін қосымша зерттеулер қажет.