치과교정 아치와이어

Orthodontic archwire
아치와이어 시연

치아교정에서의 아치와이어는 치아의 위치에서의 불규칙성을 교정하는데 힘의 원천으로서 치과 교정기와 함께 사용될 수 있는 치경이나 치경 아치에 적합한 와이어를 말한다.아치와이어는 기존의 치과 위치를 유지하는 데도 사용될 수 있다. 이 경우 그것은 반복적인 목적을 가지고 있다.[1]

치과교정술은 몇 개의 합금, 가장 흔히 볼 수 있는 스테인리스강, 니켈-티타늄 합금(NiTi), 베타-티타늄 합금(주로 티타늄과 몰리브덴으로 구성)으로 제작될 수 있다.

종류들

노블 메탈 합금

금, 백금, 이리듐, 은, 그 합금 등 고귀한 금속은 부식 저항성이 뛰어나 치과 교정 분야에서 일찍부터 사용되었다.이러한 합금의 다른 특성으로는 높은 연성, 가변 강성(열 포함), 높은 복원력 및 납땜 용이성이 있었다.이러한 합금의 단점은 다음과 같다.탄성 감소, 인장 강도 감소 및 비용 증가.백금과 팔라듐을 모두 구성하여 합금의 용융점을 높이고 내식성을 갖게 하였다.구리 물질은 재료의 냉간 작용과 함께 합금에 힘을 주었다.고귀한 금속으로 만들어진 전선의 합금 구성은 금(55%-65%), 백금(5~10%), 팔라듐(5~10%), 구리(11~18%), 니켈(1~2%)이 될 것이다.이러한 구성은 Type IV 골드 주조 합금과 유사했다.에드워드 앵글은 1887년 이 관행에 따라 고귀한 금속을 교체하려 했을 때 처음으로 독일 실버를 교정술에 도입했다.당시 존 너팅 파라르는 앵글이 입안에 변색을 일으키는 물질을 사용했다고 비난했다.그 후 1888년에 그는 독일 실버 주변의 합금 구성을 바꾸기 시작했다.그러나 앵글의 성분은 재생산이 극히 어려웠기 때문에 실버 기반 합금의 사용은 교정치료에서 인기를 끌지 못했다.앵글은 고무, 벌카나이트, 피아노 와이어, 실크 실 등의 재료도 사용한 것으로 알려져 있다.[2]

스테인리스강아치와이어

1929년에는 가전제품의 사용을 위해 스테인리스 스틸이 도입되었다.이것은 치과교정학에서 고귀한 합금의 사용을 진정으로 대체한 최초의 재료였다.강철 철사 합금은, 고귀한 금속들에 비해, 상대적으로 저렴했다.그들은 또한 더 좋은 조형성을 가지고 있었고 복잡한 치아 교정 기구 제작을 위해 용접되고 납땜되는 데 쉽게 사용할 수 있다.[3]스테인리스강 합금은 크롬(17~25%)과 니켈(8~25%)과 탄소(1~2%)[4][5]를 함유한 '18-8' 오스테나틱 타입이다.이 스테인리스강 합금의 크롬은 얇은 산화층을 형성하여 합금으로 산소의 확산을 차단하고 이 합금의 내식성을 허용한다.앵글은 작년에 치과 교정을 할 때 스테인리스강을 사용했다.그는 그것을 환자의 입에 있는 묶인 철사로 사용했다.당시 에밀 허브스트는 스테인리스강 기반 합금의 주요 적수였다.그에 따르면, 그는 스테인리스보다 노블 합금을 사용하는 것을 선호했다.1950년까지 300 시리즈 스테인리스 합금은 유럽 치과 교정 의사들이 환자의 부정교합이 있는 액티케이터 기구와 같은 기능성 기구를 사용한다고 믿었기 때문에 미국의 대다수 치과 교정 의사들에 의해 사용되었다.[citation needed]

스테인리스강 아큐어는 강성이 높고, 스프링성이 낮으며, 내식성이 뛰어나며, 레인지 및 조형성이 우수하다.이 전선들은 종종 다른 아치형보다 값이 싸고 교정치료에서 "일하는" 아치형으로 쉽게 사용될 수 있다.추출 후 공간 폐쇄는 종종 이러한 아큐어를 입 안에 넣음으로써 이루어진다.

멀티 스트랜드 스테인리스 아큐어

이러한 유형의 스테인리스강 아치와이어는 여러 개의 0.008로 구성된다.동축, 땋기, 비틀기 등 3가지가 있다.동축형 아치와이어는 가닥 0.008의 6개의 가닥을 함께 꼬여 있다.땋은 아치와이어는 8 가닥, 꼬인 아치와이어는 3 가닥을 포함한다.이 전선들은 둥근 모양이나 직사각형 모양의 스테인리스 철사를 제공할 수 있다.이들 전선의 성질은 기존의 스테인리스강 아큐어와는 확연히 다르다.강성이 낮으며 교정 초기 레벨링 및 정렬 단계에 사용할 수 있다.그러나 탄성 한계가 낮기 때문에 식품과 같은 다른 힘에 의해 작용하면 쉽게 변형될 수 있다.[6]

오스트레일리아 아치와이어

아서 윌콕은 레이먼드 베그와 함께 1940년대 호주에서 "호주 아치와이어"를 만들었다.그는 호주 빅토리아 출신의 야금주의자였다.이 아치와이어는 베그 기법이라고 알려진 것에서 두드러지게 사용되었다.베그는 가볍고 유연한 스테인리스 철사를 찾고 있었는데, 입안에서 오랫동안 활동적이었다.그 철사는 복원력과 견고성이 높았고 열처리를 받았다.처음 생산된 와이어의 치수는 0.018in이었다.[7]이 전선들은 영구 변형에 대한 저항력이 높아지기 때문에 깊은 물림 치료에 자주 사용된다.[8]철사(64%), 크롬(17%), 니켈(12%) 등으로 구성돼 있다.

코발트크로미움 아치와이어

1950년대에, 코발트-크롬 합금이 치아교정술에 사용되기 시작했다.로키 마운틴 치과교정은 1950년대에 코발트-크롬 합금을 엘길로이(Elgiloy)로 처음 마케팅하기 시작했다.코발트(40%), 크롬(20%), 철(16%), 니켈(15%) 등으로 구성된 이 합금을 선보인 곳이 엘긴 내셔널워치 회사였다.엘길로이는 탄력성과 강도를 높였지만 뻣뻣함이 약했다.이런 종류의 전선들은 여전히 레말로이, 포레살로이, 비올로이, 마셀, 엘길로이라고 알려진 합금으로 팔리고 있다.그러나 오늘날 치료에는 복잡한 전선 굴곡이 필요 없다는 사실 때문에 치아교정 분야 전반에 걸쳐 사용이 줄어들었다.[9]

Elgiloy는 4단계 복원력으로 이용할 수 있다.블루 엘길로이(소프트), 옐로 엘길로이(덕탈), 그린 엘길로이(반복), 레드 엘길로이(복원).

니켈타이타늄(니티) 아치와이어

NiTi 합금은 William F에 의해 1960년에 개발되었다. 메릴랜드 주 실버 스프링스에 있는 해군 오드넌스 연구소에서 일했던 뷸러.니티놀이라는 이름은 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 해군령연구소(nol)에서 유래했다.안드레이슨이 선보인 최초의 니켈 티타늄(NiTi) 교정 합금.이 합금은 뷸러가 한 연구에 바탕을 두고 있었다.그들의 소개 이후, 니티 합금으로 만들어진 전선은 교정치료의 중요한 부분이 되었다.와이어의 구성은 니켈이 55%, 티타늄이 45%이다.최초의 니켈 티타늄 치아교정 와이어 합금은 현재 3M 유니텍으로 알려진 유니텍 사에 의해 판매되었다.이 합금은 강성이 낮고 과탄성, 높은 스프링백, 큰 탄성 범위를 가지며 부서지기 쉬웠다.초기 니티 와이어는 와이어의 냉간 가공으로 형상기억 효과가 없었다.따라서 이 전선들은 수동적이어서 마텐시틱-안정화된 합금으로 간주되었다.

사이비탄성 니티 대왕관은 1986년에 상업적으로 출시되었고 일본 니티와 중국 니티로 알려져 있다.일본 니티 아치와이어는 1978년 후루카와 전기에 의해 처음 생산되었다.그것은 미우라 외 연구진이 치아 교정의 사용에 대해 처음 보고했다.[10]일본 합금은 센탈로이(Sentalloy)로 판매되었다.열활성화된 니티 합금은 1990년대에 대중화되었고 상업적으로 이용 가능해졌다.[11]중국 니티 전선도 1978년 박사가 개발했다.화청톈(華淸天) 중국 베이징(北京)의 한 연구소.이 전선은 치과 교정 문헌에 처음 보고되었다.찰스 버스톤.이 합금은 오스트리아-능동합금이며, 전선이 힘과의 접촉으로 인해 오스트리아 단계에서 마르텐시틱 단계로 이행된다.

구리 니켈-타이타늄 합금

1994년에 옴코사는 이 합금을 도입했다.이 합금은 로히트 삭데바와 수시오 미야사키의 도움으로 개발되었다.초기에는 다음과 같은 세 가지 온도 전환 형태로 이용 가능했다.수연성(CuNiTi 27°C), 열활성화(CuNiTi 35°C) 및 (CuNiTi 40°C)이 합금은 니켈, 티타늄, 구리(5%)와 크롬(0.2%~0.5%)으로 구성된다.[12]구리를 추가하면 이 합금의 전환 온도가 더 잘 정의된다.[13]

형상기억기

니티 와이어는 형상기억의 독특한 성질을 가지고 있는 것으로 알려져 있다.니티 전선은 오스트레니티어와 마르텐시티어라고 알려진 두 가지 형태로 존재할 수 있다.온도 전환 범위(TTR)로 알려진 온도 위상은 Niti 와이어의 초기 위상을 정의한다.TTR 온도 아래에서는 니티 와이어의 결정체가 마르텐시틱 형태로 존재하고 TTR 위에서는 결정이 오스트리아의 형태로 존재한다.오스테나틱 형태는 고온에서 발생하며, 낮은 스트레스는 저온에서 발생하며, 마텐사틱 페이즈는 저온에서 높은 스트레스에서 발생한다.오스테나틱의 형태는 체중심입방체(BCC) 구조를 가지고 있으며, 마르텐시틱은 왜곡된 단색체, 삼색체 또는 육각형 구조를 가지고 있다.와이어는 TTR 위에 존재하는 온도에서 제조 및 제조된다.이 온도 이상으로 전선이 데워지면 원래 모양을 기억하고 그에 순응한다.따라서 와이어의 이러한 성질을 형상기억합금이라고 한다.[14]

과탄성

니티 전선은 수페렐라스틱성으로 알려진 또 다른 독특한 성질을 가지고 있는 것으로 알려져 있다.니티 모양 메모리 합금에 존재하는 "거품 같은" 행동이다.과대성 니티 와이어는 다른 니티 와이어에 비해 스프링 백이 뛰어나다.그들은 또한 큰 와이어 편향에 대해 일정한 힘을 전달할 수 있다.[15]

베타 티타늄(TMA) 아치와이어

순수 티타늄은 다음 두 단계로 존재할 수 있다.알파와 베타.알파 위상은 저온(885°C 이하), 베타 위상은 고온(885°C 이상)을 나타낸다.찰스 J. 버스톤과 골드버그 박사는 몰리브덴과 순수한 티타늄을 결합하면서 β-티타늄을 개발했다.[16]그들은 이 전선이 스테인리스강과 코발트크롬니켈 전선에 비해 낮은 생체역학력을 생산할 수 있도록 이 합금을 고안했다.스테인리스 철사보다 형태와 스프링 백이 더 좋다.그래서 이 합금은 베타 티타늄 합금으로 알려지게 되었다.티타늄(79%), 몰리브덴(11%), 지르코늄(6%), 주석(4%)으로 구성된다.이 합금은 TMA 또는 티타늄-몰리브덴 합금이라는 이름으로 상업적으로 알려져 있다.[17]이 합금은 니켈을 포함하지 않으며 니켈에 알레르기가 있는 환자에게 사용할 수 있다.TMA 와이어는 표면이 거칠고 1989년 쿠시 외 연구진이 수행한 연구에서 발견된 교정에 사용된 모든 와이어 중에서 대부분의 마찰을 일으킨다.[18]

코네티컷 새 아치와이어(CNA)

이런 종류의 아치와이어는 베타 티타늄의 브랜드다.

치과 교정 단계

레벨링 및 정렬

교정 치료에서 이 초기 단계에서 사용되는 와이어는 강성이 낮고 강도가 높으며 작업 범위가 길어야 한다.이 치료 단계에서 사용하기에 이상적인 전선은 니켈-타이타늄 아치형이다.강성이 낮으면 와이어가 톱니 브래킷 슬롯에 결합될 때 작은 힘이 발생할 수 있다.높은 강도는 철사가 심하게 혼잡한 톱니에 맞물렸을 때 영구적인 변형을 방지할 수 있다.[19]

고정된 ("트레인 트랙") 가새의 첫 번째 아치와이어로 사용할 때 다중 나선형 초경량 NiTi 와이어가 단경량 초경량 NiTi보다 더 큰 치아 운동을 발생시킬 수 있다는 증거가 있다.[20]다변질 스테인리스강 대 수극성 니티의 사용은 착용자가 경험하는 고통에 현저한 차이가 없다.현재 정렬율, 정렬 시간, 통증 및 뿌리 재흡수 측면에서 아치와이어 재료 우위성을 결정하기 위해 더 많은 연구가 필요하다.[20]

와이어 정의에 사용되는 용어

  • 응력 - 하중의 내부 분포
  • 변형률 - 하중에 의해 발생하는 내부 변형
  • 비례 한계 - 첫 번째 영구 변형이 관측되는 지점
  • 항복 강도 - 이 시점에서, 교정치료 와이어는 원래 모양으로 돌아가지 않는다.
  • 최대 인장 강도 - 와이어가 지탱할 수 있는 최대 하중
  • 고장 지점 - 와이어가 끊어지는 지점
  • 탄성계수 - 스트레스와 변형률의 비율이다.탄성 부위의 기울기로 측정한다.재료의 강직성 또는 강성을 설명한다.
  • 하중-편향률 - 주어진 하중/하중에 대해 정의되며, 관측된 편향량을 하중 편향률이라고 한다.
  • 강성 - 치아교정 와이어의 응력/스트레인 그래프의 기울기는 와이어의 강성에 비례한다.경사가 높을수록 뻣뻣함이 높아진다.탄성 계수와 같다.와이어의 강성은 와이어의 직경에 비례하지만 와이어의 길이 또는 스팬에 반비례한다.스테인리스 철사는 니켈-타이타늄 합금보다 강성이 높은 베타-타이타늄 합금보다 강성이 높다.
  • 범위 - 영구 변형이 발생할 때까지 구부러지는 치아교정 와이어의 범위.
  • 스프링백 - 철사가 영구적으로 변형되지 않고 큰 편향을 통과할 수 있는 능력이다.
  • 복원력(물질 과학) - 철사의 에너지를 나타낸다.
  • 형상성 - 와이어가 파손되기 전에 통과할 영구 벤딩의 양이다.
  • 연성 - 와이어가 파열되지 않고 다량의 영구 변형을 유지할 수 있는 능력이다.
  • 생체적합성 - 생체적합성 와이어는 부식에 대한 내성이며 경구 점막 조직에 내성이 있다.
  • 형상기억합금 - 전선이 탄성변형 후 원형을 기억하는 능력
  • 트윈닝 - 격자를 두 개의 대칭 부분으로 나누는 운동을 가리키는 금속의 속성이다.특정 구조물의 변형은 트윈닝에 의해 발생한다.니티 합금은 금속을 통해 단일이 아닌 여러 개의 트윈닝이 특징이다.
  • 히스테레시스 - 교정의 히스테리는 니켈-타이타늄 와이어와 관련이 있다.니티 와이어의 시작 단계와 니티 와이어의 마무리 단계 간의 온도 차이다.니티 와이어가 오스트리아(고온) 상태에서 마르텐시틱(저온) 상태로 갈 때 온도 차이라고도 할 수 있다.
  • quenching - 자재를 분쇄한 후 급속 냉각.물질은 강도는 잃지만 연성은 얻는다.
  • 아닐링(금속) - 재료가 강도를 얻고 연성을 잃게 하는 가열 프로세스

참조

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  2. ^ Singh G (2015-02-20). Textbook of Orthodontics. JP Medical Ltd. ISBN 9789351524403.
  3. ^ Tian KV, Passaretti F, Nespoli A, Placidi E, Condò R, Andreani C, et al. (August 2019). "Composition-Nanostructure Steered Performance Predictions in Steel Wires". Nanomaterials. 9 (8): 1119. doi:10.3390/nano9081119. PMC 6723625. PMID 31382607.
  4. ^ Tian KV, Festa G, Basoli F, Laganà G, Scherillo A, Andreani C, et al. (May 2017). "Orthodontic archwire composition and phase analyses by neutron spectroscopy". Dental Materials Journal. 36 (3): 282–288. doi:10.4012/dmj.2016-206. PMID 28228627.
  5. ^ Tian KV, Festa G, Szentmiklósi L, Maróti B, Arcidiacono L, Lagana G, et al. (2017-06-23). "Compositional studies of functional orthodontic archwires using prompt-gamma activation analysis at a pulsed neutron source". Journal of Analytical Atomic Spectrometry. 32 (7): 1420–1427. doi:10.1039/C7JA00065K. ISSN 1364-5544.
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